Обратный осмос: вред и польза мембранной очистки водопроводной воды

Работа установки обратного осмоса

Процесс осмоса основан на свойстве воды выравнивать уровень содержания примесей в растворах разделенных мембраной. Отверстия в этой мембране настолько малы, что проходить через них могут только молекулы воды.

Если в одной из частей такого гипотетического сосуда увеличить концентрацию примесей, вода начнет перетекать туда до тех пор, пока плотность жидкости в обеих частях сосуда не выровняется.

Обратный осмос дает прямо противоположный результат. В этом случае мембрану используют не для выравнивания плотности жидкости, а для того, чтобы с одной ее стороны собрать чистую воду, а с другой – раствор, максимально насыщенный примесями. Именно поэтому такой процесс называют обратным осмосом.

Все эти химические особенности мало интересны покупателям, особенно тем, кто не слишком хорошо разбирается в науке. Им достаточно понимать, что центром системы обратного осмоса является специальная мембрана, поры которой настолько малы, что не пропускают ничего, что превышает размеры молекулы воды, а это значительная часть загрязнений, содержащихся в водопроводной воде.

Увы, молекула воды – не самая маленькая на земле, например, молекулы хлора значительно меньше, поэтому они также могут просачиваться через мембрану. Кроме того, контакт с крупными взвесями этой мембране противопоказан. Ее мелкие поры при таком воздействии быстро засорятся, и этот элемент придется сразу же заменить.

На этой схеме наглядно изображены пять ступеней очистки воды с помощью системы обратного осмоса: предварительная очистка через три фильтра, мембрана и доочистка

Чтобы этого не произошло, в систему обратного осмоса включают еще три дополнительных фильтра, с помощью которых вода проходит предварительную подготовку. Мембрана разделяет частично очищенную воду на две неравные части. Примерно треть поступившего объема представляет собой чистую воду, которая затем поступает в накопительный бак.

Еще две треть объема воды – это часть, в которой сконцентрированы загрязнения. Такой концентрат сливается в канализацию. Между баком и краном обычно имеется небольшой контейнер. Здесь устанавливают картридж, который предназначен для повышения качества уже очищенной воды, например, для насыщения ее полезными минералами.

Схематически принцип действия обратного осмоса можно описать так:

1. Вода поступает из водопроводной системы на фильтры предварительной очистки.
2. Затем жидкость проходит процедуру обратного осмоса.
3. Очищенная вода поступает в накопительный бак.
4. Концентрат, содержащий отфильтрованные загрязнения, перемещается в канализацию.
5. Чистая вода из накопительного бака поступает на кран для чистой воды непосредственно или через дополнительные устройства.

Таким образом, система обратного осмоса представляет собой набор устройств, которые обеспечивают возможность получить питьевую воду с высокой степенью очистки. До недавнего времени такие системы использовались, главным образом, в промышленности, на предприятиях общественного питания в оздоровительных учреждениях и т.п.

Эта схема демонстрирует разделение потока воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, на два потока: чистую воду и концентрат, который перемещается в канализацию

Но из-за растущих требований к качеству водопроводной воды в последние годы популярность приобретают системы обратного осмоса, предназначенные для использования в быту. Они различаются по комплектации, производительности, размерам накопительной емкости и т.п. Фильтры и мембрану нужно периодически заменять.

Как определить, что мембрана нуждается в замене? По мере эксплуатации ее поры забиваются, и наступает момент, когда вода просто не проходит в накопительный бак. Такую мембрану придется заменить в любом случае. Но специалисты рекомендуют выполнять замену значительно раньше.

Система обратного осмоса состоит из накопительного бака, комплекта из трех фильтров предварительной очистки, мембраны и постфильтра для доочистки и обогащения воды

Для определения качества воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, используют электронный прибор – TDS-metr. С его помощью определяют уровень содержания солей в воде.

Для водопроводной воды до очистки этот показатель может составлять 150-250 мг/л, а после очистки по технологии обратного осмоса нормой считается солесодержание в пределах 5-20 мг/л. Если количество солей в очищенной воде составляет более 20 мг/л, мембрану рекомендуется заменить.

Желающие подобрать фильтры для воды, применяемые в различных ступенях очистки, много полезной информации найдут в следующей статье.

Плюсы и минусы очистителей

Потребители ценят устройства за компактность размещения оборудования, автоматизацию установки, возможность встраивания дополнительных фильтрующих картриджей, непритязательность в процессе эксплуатации. В теплоэнергетике несомненным преимуществом считают низкие расходы при эксплуатации по сравнению с ионообменными аппаратами, так как в данном случае при отсутствии регенерации не требуются запасы реагентов.

Обратноосмотическая система очищает от растворенных веществ и микроорганизмов практически на 100% и делает воду по составу близкой дистиллированной. Удаляются хлор, марганец, кадмий, свинец, фосфаты, пестициды, нитраты и другие ненужные примеси. Новорождённым детям и людям, страдающим аллергией, предлагается ее использование без предварительного кипячения.

Кроме того, для изготовления арматуры и трубопроводной обвязки подбирается материал, устойчивый к коррозии, что положительно сказывается на длительности эксплуатации.

Широкий набор эксплуатационных характеристик привлекает и бытовых потребителей, и промышленные предприятия. Массовому употреблению способствует огромный выбор моделей обратного осмоса в продаже.

К недостаткам относится то, что слишком высокая степень очистки удаляет из воды полезные для организма кальций, магний и др. Требуется минерализация, а не полная очистка, которая может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. По этой причине медицинские работники часто выступают против фильтрации водопроводной воды. Проблему предлагается решить путем минерализации специальными картриджами.

Если установлены счетчики, то необходимо знать, что ¾ жидкости в ходе фильтрации окажется в канализации.

Достоинства и недостатки бытового осмоса

Система обратного осмоса имеет ряд преимуществ:

1. Универсальное предназначение. Они могут использоваться как в бытовых условиях, так и на крупных предприятиях, в детских и образовательных учреждениях, заведениях здравоохранения (школах, детских садах, больницах и т. д.).

2. Эффективная очистка от органических частиц. Мембрана не позволяет пройти молекулам биологического происхождения, если их вес больше 100 единиц, а также возбудителям вирусов гепатита, холеры и других опасных болезней.

3. Очищение воды от вредных для организма солей и неорганических веществ практически на 98 %. Бытовой осмос способствует очищению воды от стронция, свинца, нитритов с нитратами, железа, хлора, асбеста, ртути, мышьяка, цианидов и иных примесей.

4. Сохраняется природный вкус воды. Кислород и другие безвредные газы легко проникают через поры мембраны.

5. Чистота отфильтрованной с помощью бытового осмоса воды аналогична дистиллированной, в которой отсутствуют какие-либо вредные вещества.

6. Доступная цена. Системы обратного бытового осмоса довольно популярны. Рыночный ассортимент моделей позволяет каждому выбрать подходящий вариант исходя из своих финансовых возможностей.

Мы перечислили основные достоинства бытовых систем обратного осмоса, и теперь предлагаем перейти к недостаткам.

Любое устройство имеет свои минусы. И системы бытового обратного осмоса – не исключение. Однако среди часто встречающихся отрицательных моментов есть те, которые являются довольно спорными.

1. Недостаточное количество полезных солей и минералов в воде после мембранной очистки. Некоторые эксперты называют этот пункт негативным явлением очищения с помощью бытовых систем обратного осмоса. По их мнению, в полученной воде, как и в дистиллированной, отсутствуют необходимые человеческому организму ценные элементы.

Ряд диетологов говорит о том, что такая очистка делает воду совершенно бесполезной. То есть при фильтрации отсеиваются не только вредные, но и важные для здоровья элементы. В качестве решения проблемы они предлагают обогащать очищенную жидкость при помощи минералов и солей. Так иногда делают в пищевой промышленности, но в быту это потребует дополнительных финансовых и временных затрат. К тому же, в настоящее время не доказано утверждение о том, что чистая вода обязана содержать дополнительные компоненты.

1. Засорение мембраны. С фильтром бытового осмоса постоянно контактируют концентрированные соли. Со временем мелкие поры забиваются соединениями железа, кальция и кремния и т. д. Рано или поздно засоряется любая мембрана: ацетатцеллюлозная, тонкопленочная композитная. Самой эффективной профилактикой таких засоров являются фильтры предварительного очищения: ионообменный, угольный и другие виды. Но их установка требует финансовых затрат.

2. Разрушение от высокой температуры. Систему бытового осмоса нельзя использовать для фильтрации горячей воды.

Читайте материал по теме: Способы очистки воды — от сложных систем до простых методов

Миф № 4

Такая вода абсолютно безвкусная, неживая.

Что касается вкуса, то тут вопрос весьма спорный. Если ее сравнивать с водопроводной, имеющей яркий привкус хлорки, то вкуса у нее действительно нет. Если подразумевается колодезная, то она, как правило, обогащается пролегающими под поверхностью минералами и имеет тонкий металлический привкус. Специалисты же говорят, что фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, придает жидкости вкус, схожий со вкусом талой ледниковой воды. Это происходит благодаря использованию на одной из стадий очистки угольного фильтра.

Приобретать или нет описываемую систему фильтрации для своей квартиры – исключительно ваше решение. Однако помните о том, что она существует уже более 60 лет, оставаясь все эти годы эффективным способом очистки, уменьшить популярность которого не в состоянии никакие мифы.

Первый этап — предварительная очистка

Эта ступень является очень важной. Самый дорогой сменный элемент ее — это мембрана обратного осмоса

На длительность ее службы влияет качество подаваемой жидкости. На данном этапе применяются 3 элемента имеющие сменные фильтры очистки воды обратного осмоса, которые подготавливают воду еще до подачи на мембрану.

В первом элементе имеется полипропиленовый пятимикронный картридж механической очистки, выполняющий важную функцию, он производит фильтрацию воды от нерастворенных частиц, имеющих размер больше 5 микрон (помогает избавиться от ржавчины, песка и прочих примесей).

Во втором фильтрующем элементе находится картридж, содержащий гранулированный активированный уголь, он позволяет очистить воду от хлора, хлорорганических соединений, пестицидов и гербицидов, неприятного привкуса и запаха.

В третьем фильтрующем элементе есть картридж, в котором содержится прессованный брикетированный уголь. Он должен удалять из воды органические соединения, летучие органические вещества (тетрахлорид, бензол, углерод) и мелкие частицы угольной пыли, оказывающие пагубное воздействие на мембрану, они вымываются на 2-ой ступени фильтрации.

Установка дополнительных приспособлений

Работу даже такого серьезного оборудования, как обратноосмотический фильтр, можно сделать более эффективной, установив дополнительные элементы.

Такие, как например:

• Регулятор давления. Оборудование предназначено для защиты элементов водопровода от перепадов давления, превышения допустимых значений на входе в фильтрационную систему и компенсации гидроударов.
• Система защиты от протечек. Устанавливается перед фильтром и перекрывает воду в случае протечек и попадания на нее воды. Минимизирует риски и ограничивает размер нанесенного ущерба, но не исключает полностью возможность утечек.
• Нитратный префильтр. Используется для эффективного удаления нитратов, место монтажа согласовывается со специалистами.
• Ледогенератор. Подключается через тройник в разрыв соединительной трубки, ведущей к питьевому крану.

Перед установкой фильтра измеряют манометром давление в магистрали. При значениях больших, чем 6,6 атм., устанавливают редуктор, при меньших, чем 2,2 атм., устанавливают насос, который будет создавать больший напор.

Для устройств, которые чаще всего используются чтобы улучшить функциональность обратного осмоса, далее приведено более подробное описание.

Элемент #1 — насос повышения давления

Мембранный фильтр, который является основой обратноосмотической системы, может полноценно функционировать только при определенном напоре воды в частном доме или квартире.

Если максимальное давление не превышает 2,8 атм., то для нормальной работы фильтра необходимо дополнительно установить помпу.

Если приходится докупать оборудование, то лучше это делать у одного производителя и руководствоваться разработанными им схемами подключения.

Пример одной из возможных схем. Насос может размещаться в разрыв поводящей трубки перед первым префильтром, а также после второго или третьего

Устанавливают насос только в паре с датчиком регулировки давления, который отвечает за его включение при падении давления и выключение при его скачке до максимума.

Датчик монтируют перед накопительным резервуаром, в разрыв трубки. При плохом качестве водопроводной воды перед насосом устанавливают магистральный фильтр грубой очистки.

Закрепляют насос повышения давления на горизонтальной или вертикальной поверхности с помощью специального кронштейна и шурупов

Если существует опасность усиления напора воды в системе до 3—4 атм., то для предотвращения протечек перед насосом нужно установить специальный клапан понижения давления.

Элемент #2 — ультрафиолетовая лампа

Иногда в обратноосмотическом фильтре складываются благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов в следствии повышения температуры воды или  простоя системы в течение длительного времени.

Это приводит к обрастанию префильтров микроорганизмами, снижению напора и ухудшению производительности оборудования. И тогда для дезинфекции воды используют ультрафиолетовые фильтры.

Устройство состоит из таких частей: нержавеющего корпуса с УФ лампой, находящейся внутри и блока питания, который преобразует напряжение в сети в значения, необходимые для работы лампы и предохраняет ее от скачков напряжения.

Вода, проходя внутри корпуса, просвечивается ультрафиолетовыми лучами и обеззараживается.

УФ лампа может устанавливаться после фильтра или перед ним. При монтаже лампы перед фильтрационным блоком ее часто используют в комплекте с префильтром

Место установки ультрафиолетовой лампы может зависеть от тех целей, которых необходимо добиться:

• на входе в фильтр – для устранения сильных биологических загрязнений водопроводной воды;
• между краном и емкостью – для защиты от попадания в бак микроорганизмов из питьевого крана.

На лампе для удобства монтажа предусмотрены две клипсы, которые помогают закрепить ее на блоке фильтрации или на любой другой поверхности.

Элемент #3 — минерализатор для воды

Вода, прошедшая через мембранный фильтр, на 90—99% очищается и избавляется от любых примесей, в том числе полезных и необходимых организму минеральных элементов. Такая вода кисловата на вкус.

Минерализаторы восполняют недостаток необходимых минералов, корректируют уровень PH. Картриджи-минерализаторы разных торговых марок могут отличаться по своему составу и ресурсу и обогащать воду кальцием, цинком, магнием, другими элементами.

Установку минерализатора проводят после мембранного фильтра и подключают преимущественно к двойному крану. Таким образом, у пользователя появляется возможность выбора между простой очищенной и минерализованной водой

В некоторых моделях фильтров обратного осмоса минерализатор играет также роль фильтра и устанавливается как последняя ступень очистки.

Как выбрать правильно обратный осмос

Итак, мы с вами понемногу подобрались к выбору правильного фильтра для своего дома

Что стоит при этом учитывать, и на что нужно обращать пристальное внимание?

1. Обязательно смотрите, чтобы в системе присутствовал минерализатор, иначе воду после очистки будет пить неприятно, да и пользы от нее никакой не будет совершенно.
2. Стандартный набор обратного осмоса предполагает наличие 5-ти ступеней очистки: сначала механическая, затем угольная, потом тонкая (удаление мельчайших примесей), мембранная и финишная. Структуризатор устанавливается шестым по счету. О его возможностях мы уже говорили, поэтому не поскупитесь и дополните оборудование. Тем более что служить он будет не менее 2-х лет.
3. Обязательно почитайте инструкцию к покупаемому оборудованию, убедитесь, что проведение всех необходимых степеней очисти ему доступна.

К обратному осмосу на выходе подключается отдельный кран

Таблица 1. Популярные модели

Конечно, моделей очень много и все они отличаются по своим рабочим характеристикам, поэтому ищите лучший вариант и обязательно сравнивайте цены – на разных сайтах они могут существенно отличаться.

Что это такое: основные понятия

Еще в Древней Греции были попытки примитивного опреснения морской воды. В 60-е годы ХХ века с этой целью были разработаны специальные устройства. На их основе при помощи инновационных технологий созданы современные фильтры для очистки воды. Осмотическое давление перемещает растворитель к мембране, которая пропускает одни вещества и препятствует прохождению других. Это способствует очищению жидкости, тем самым предотвращает отравления и вспышки инфекционных заболеваний.

В природе наблюдается интересное явление: лимфа и кровь омываются живыми клетками и после прохождения через оболочку, служащую мембраной, выводятся шлаки, а питательные и все полезные вещества остаются. Обеспечивается сбалансированный солевой и минеральный обмен. Живым организмам присущ природный осмос.

Существует два вида осмоса. Прямой – одностороннее проникновение молекул растворителя через специальную мембрану. Струя перетекает в сосуд до тех пор, пока не произойдет выравнивание концентрации содержания примесей в жидкости.

При обратном осмосе результат получается полностью противоположный: мембрана используется не для выравнивания плотности раствора, а для отделения очищенной воды от жидкости, насыщенной примесями. Внешнее давление действует на высококонцентрированный раствор, меняется его направление, дальше происходит продавливание через пластину и непосредственное освобождение от примесей, вредных для здоровья.

Как выбрать систему бытового осмоса

Размеры элементов систем бытового осмоса обычно соответствуют установленным стандартам, но бывают и исключения. Учтите, что при использовании системы со стандартными деталями заменить вышедший из строя элемент будет гораздо проще. Системы бытового осмоса от российских производителей имеют качество, почти полностью совпадающее с зарубежными аналогами. Цена отечественных приборов при этом существенно ниже.

Приобретать очистительный прибор лучше у производителя, верифицированного дилера или в проверенном магазине. В комплекте с качественным товаром должны идти: техпаспорт, официальная гарантия, подробная инструкция по установке и применению, а также сертификаты качества.

При выборе размера емкости для очищенной воды нужно ориентироваться на количество членов семьи и размеры пространства, где будет установлен прибор. Целесообразно выбирать большой бак для дома, в котором живет много человек. Самыми популярными являются емкости объемом около 8–10 л.

Также следует учитывать рабочее давление в водопроводной системе. Его оптимальное значение приравнивается к 2,8 бар. Если показатель ниже указанного значения, то лучше купить систему обратного осмоса со встроенной помпой, обеспечивающей необходимый напор воды. В случае со слишком высоким давлением потребуется монтаж редуктора понижения давления.

Обратите внимание! Если составные части бытового осмоса стандартных размеров, найти подходящие картриджи для замены намного легче. Уточните информацию о размерах перед покупкой.. Один из важнейших элементов системы – мембрана бытового осмоса

Она должна быть высококачественной и обладать нужной производительностью. Оптимальный показатель для средней семьи – примерно 7 литров в час.

Один из важнейших элементов системы – мембрана бытового осмоса. Она должна быть высококачественной и обладать нужной производительностью. Оптимальный показатель для средней семьи – примерно 7 литров в час.

Не стоит переплачивать за большую производительность, если в ней нет необходимости. Мембрана с производительностью 15 литров в час может снабжать чистой водой небольшое предприятие общественного питания.

В стандартном очистительном наборе присутствуют элементы для пяти этапов фильтрации: три предварительных фильтра, мембрана и постфильтр. Наполнение последней составляющей может быть разным в зависимости от личных предпочтений.

Некоторые устанавливают картридж, содержащий скорлупу кокосового ореха, активированный уголь и ионы серебра. Эти компоненты обеззараживают воду, делают ее еще чище, а также придают приятный вкус.

Другим интересным вариантом постмембранной обработки питьевой воды является ультрафиолетовый обеззараживатель. В некоторые системы бытового осмоса можно устанавливать сразу несколько разных картриджей.

Читайте материал по теме: Фильтр для воды в частный дом

Выводы

• По разным подсчётам доля пресной воды в общем количестве воды на Земле составляет 2,5—3 %.
• Распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70 % населения мира, сосредоточено лишь 39 % речных вод.
• В настоящий момент можно с уверенностью заявить, что около 80 стран страдают от нехватки пресной воды, пригодной для питья. Прежде всего, стоит отметить север Азии, Средний Восток, Китай, Мексику, Аргентину, Чили и даже западные штаты Америки. Территория Австралии находится под серьезной угрозой в связи с недостатком воды.
• По данным ООН на начало 2000-х годов более 1,2 млрд людей живут в условиях постоянного дефицита пресной воды, около 2 млрд страдают от него регулярно. К середине XXI века численность живущих при постоянной нехватке воды превысит 4 млрд человек.

Наиболее частой ошибкой покупателя/пользователя системы является:

• Приобретение ненужных узлов-плацебо, например «структуризаторов».
• Приобретение дорогостоящих реактивов, например, регуляторов рН.
• Несвоевременное обслуживание важных узлов системы.

Наиболее частой махинацией со стороны производителей очищенной воды является несвоевременная замена (или полное отсутствие) минерализующих картриджей.