Обратный осмос: описание и принцип работы простыми словами

Фильтры и их особенности

Существует несколько видов фильтров. Механические выполняют первичную грубую очистку — задерживают крупные частицы на металлической сетке либо тканевом или пористом материале. В сорбционных используются высокопористые вещества-сорбенты — например, активированный уголь, — поглощающие загрязнения, которые содержатся в воде. Третий тип — обратноосмотические фильтры, которым и посвящена эта статья. Они очищают воду от любых примесей, в том числе от вирусов. Их можно устанавливать как в многоквартирных жилых зданиях, так и в частных домах. Но из-за не очень высокой скорости очистки и необходимости использовать значительное количество дренажной воды у них не очень большая производительность, и они увеличивают расход воды. Такие системы обычно применяются, чтобы получить воду, которая затем будет использоваться для питья и приготовления пищи.

Осмос и обратный осмос: что это такое простыми словами

В основе всех обменных процессов, которые происходят в живой природе, лежит естественное явление, названное учеными осмосом. Именно благодаря ему клетки организма получают питательные вещества и избавляются от продуктов жизнедеятельности.

В любой жидкости существует гидростатическое давление, которое возникает из-за силы тяжести: верхние слои давят на нижние. У каждой клетки есть мембрана, которая пропускает воду, но только при условии, что в ней растворены какие-либо вещества. При этом менее концентрированный раствор всегда будет переходить в раствор с более высокой концентрацией, до тех пор, пока их концентрация не выровняется. Давление, при котором достигается это состояние, называется осмотическим.

Данный эффект наблюдается не только в клетках тела. Если налить в сосуд, разделенный полунепроницаемой мембраной, пресную и соленую воду, вскоре содержание соли в каждой из частей станет одинаковым.

Обратный осмос — тот же процесс, только идущий в противоположном направлении. Он возникает, если вода или иная жидкость пропускается через мембрану под давлением, превышающим осмотическое. В бытовых фильтрах благодаря этому явлению очищенная вода проходит через мембрану, а содержавшиеся в ней вещества остаются в растворе.

Обратный осмос: принцип работы

Обратноосмотический фильтр — сложная система, которая состоит из нескольких элементов. Для того чтобы она работала, давление в водопроводе должно составлять примерно 3 атмосферы. Согласно СНиП 2.04.2−84, такой уровень поддерживается в зданиях высотой от пяти этажей. В частных домах и коттеджах оно может быть ниже, но тогда в них используется циркуляционный насос, создающий требуемые условия. В некоторые системы осмоса встроен собственный насос.

Вода обязательно проходит предварительную очистку. Для этого используются модули механической и сорбционной фильтрации. Они нужны для того, чтобы задерживать песок, грязь, хлор и различные осадки, например, коллоидное железо, которые могут повредить или испачкать мембрану. Обычно это многоуровневая система:

• сетчатые фильтры задерживают песок, ржавчину, мелкие камешки;

• картридж из вспененного полиэтилена не пропускает частицы, размеры которых составляют более 5 мкм;

• колба с гранулированным активированным углем захватывает оставшиеся в воде нерастворенные частицы;

• колба с брикетированным активированным углем очищает жидкость от неприятных запахов и привкусов.

Свернутая рулоном мембрана с отверстиями, диаметр которых не превышает 0,1 мкм, — один из важнейших элементов системы обратного осмоса. Эта полунепроницаемая мембрана представляет собой пленку, которая изготовлена из синтетического материала, например, ацетата целлюлозы или полиамида, и состоит из двух слоев: первый — армирующий, он придает пленке прочность; второй — селективный, именно он отвечает за фильтрацию примесей.

Вода проходит через нее под воздействием разницы в давлении в разных частях устройства. Размер отверстий в мембране подобран таким образом, чтобы пройти в него могла только молекула воды. Все прочие примеси остаются на поверхности мембраны, после чего смываются с нее — для их удаления обычно используется патрубок, присоединенный к канализации.

Результат работы такого устройства — почти дистиллированная вода, в которой нет вредных примесей. Полезных, впрочем, тоже, поэтому часто в составе обратноосмотического фильтра можно увидеть минерализатор — еще одну колбу, которая устанавливается за мембраной. В ней находятся минеральные гранулы: вода, проходя через них, насыщается полезными веществами — например, железом, кальцием, магнием, йодом.

Система обратного осмоса для очистки воды может комплектоваться резервуаром. Дело в том, что фильтрация занимает некоторое время и не всегда есть возможность подождать, пока устройство выполнит свою работу. В специальном водо-воздушном баке, емкость которого обычно варьируется от 3 до 18 л, накапливается очищенная вода, которую можно получить мгновенно. При этом до трети резервуара занимает воздух — он необходим, чтобы обеспечивать давление, благодаря которому жидкость проходит постфильтрацию и подается в кран.

Плюсы и минусы обратноосмотического фильтра

Основное преимущество таких систем — высочайшая эффективность. Они задерживают до 99,99% примесей, содержащихся в воде. Это значит, что в воду, которая используется для питья, приготовления еды и мытья посуды, не попадут:

• соли, тяжелые металлы и другие химические вещества — хлор, железо, нитраты, цианиды, ртуть, стронций, свинец и многое другое, что оказывает на человеческий организм негативное воздействие;

• органические примеси, способные вызвать серьезные заболевания;

• вирусы и бактерии.

Также устраняются неприятные привкусы и запахи.

Важно, что очистка выполняется без высоких энергетических затрат, нагревания и специальных химических реагентов. Она многоступенчатая, что существенно повышает эффективность таких устройств.

Обратноосмотические фильтры, как правило, не требуют сложного обслуживания. При необходимости достаточно лишь заменить картридж с мембраной, а продуманная конструкция позволяет делать это самостоятельно — не понадобятся ни мастера, обладающие особыми навыками, ни специальные инструменты.

Однако недостатки у таких устройств тоже есть.

• Во-первых, работают они только в том случае, если создается необходимое давление. Если оно будет ниже 3 атмосфер, фильтр просто не будет функционировать. Решение — модель со встроенным насосом, но она и стоит несколько дороже.

• Во-вторых, по сравнению с механическими и сорбционными системами очистка происходит значительно медленнее. Именно поэтому требуется водно-воздушный бак, в котором постепенно накапливается вода.

• В-третьих, обратноосмотические фильтры самые дорогие, что компенсируется их высокой эффективностью.

• В-четвертых, они не могут задерживать газообразные примеси, например, летучий хлор. Для устранения этого недостатка системы обратного осмоса комплектуются картриджем с активированным углем, а в некоторых моделях есть озонатор.

• В-пятых, на выходе получается вода, в которой нет не только опасных, но и полезных примесей. Впрочем, вреда от ее употребления не будет — даже если в составе фильтрующего устройства нет минерализатора, все равно люди получают подавляющее большинство нужных им минералов и микроэлементов не из питья, а из еды.

Обратный осмос у вас дома

Бытовые системы системы очистки воды методом обратного осмоса обычно делаются компактными и легко помещаются под раковину. Их производительность — не более 150−250 литров в сутки, но обычно этого достаточно для питья и приготовления пищи.

При выборе подходящего устройства рекомендуется обратить внимание на следующие параметры:

• размеры — в продаже можно встретить модели побольше и поменьше, и габариты особенно важны для владельцев маленьких кухонь и тех, кто хочет разместить под мойкой что-нибудь еще, кроме фильтра;

• производительность — у самых простых моделей она составляет несколько литров в сутки, а у мощных может достигать 200−250 л за тот же промежуток времени, и нужно учитывать количество людей, живущих в доме, чтобы найти оптимальное решение: индивидуальная потребность человека в воде зависит от его возраста, веса, пола, физической активности, но обычно она составляет от 2 до 4 л;

• расход воды — отношение между жидкостью, требующейся для дренажа мембраны, и очищенной водой может быть разным, и очевидно, что 5:1 лучше, чем 10:1, тем более что дренажная вода тоже проходит через фильтры предочистки и уменьшает их ресурс;

• срок службы — он варьируется от 4 000 до 15 000 литров, и чем выше, тем лучше, хотя «долгоиграющие» модели обычно и стоят больше;

• простота обслуживания — имеет смысл выбирать картриджи, которые устанавливаются без применения специальных ключей.

Как ухаживать за фильтром обратного осмоса: полезные советы

Правильный уход увеличивает срок эксплуатации любого товара, и обратносмотические фильтры — не исключение. В зависимости от качества поступающей воды мембрану нужно чистить примерно 1−4 раза в год. Понять, когда для этого пришло время, несложно: очистка требуется, если снизилось давление воды или наблюдаются регулярные перепады давления. Также необходимо менять предварительные фильтры — обычно это делается раз в полгода.

Для ухода за мембраной применяются специальные растворы. Они достаточно агрессивны, поэтому при их использовании необходимо строго соблюдать правила безопасности. Если вы не уверены, что можете справиться с этой работой самостоятельно, лучше обратитесь к специалисту.

Есть несколько групп загрязнений, и, соответственно, применяются растворы разных типов — кислые и щелочные. Так как обычно на мембране накапливаются разные загрязнения, лучше последовательно использовать оба типа чистящих веществ.

Средства с пониженным PH (<7) необходимы для очистки обратного осмоса от неорганических солей, создающих плотные отложения. К этой категории относятся, например, карбонаты магния и кальция, марганец, железо и соединения на основе металлов.

Средства с повышенным PH (>7) применяются, если надо удалить:

• коллоидные примеси — это частички глины, угольная пыль и прочие подобные примеси, которые прошли через системы предварительной очистки и не были смыты дренажной водой;

• органические вещества — как правило, они имеют природное происхождение и образуют слизь, которая накапливается между слоями мембраны;

• биологические загрязнения — колонии водорослей и микроорганизмов, которые размножаются на поверхности мембраны и существенно снижают ее проницаемость.