Фильтр с обратным осмосом

Принцип действия устройства тонкой очистки воды

Среди систем подготовки питьевой воды к употреблению относительно недавно появились фильтры с обратным осмосом. Этот прибор очистки и специальной мембраны стоит немалых денег, но способен дать фору практически любому аналогу.

Имеет ли смысл выкладывать крупные суммы? Чтобы получить ответ, нужно узнать как работает фильтр с обратным осмосом, а затем сравнить затраты и результат.

В данной статье собраны и систематизированы полезная информация о мембранной установке очистки воды. Для полноты восприятия дополнили текстовый материал схемами, иллюстрациями и видео с рекомендациями будущим покупателям.

Принцип работы установки фильтра с обратным осмосом

Процесс обратного 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.

Схема работы обратного осмоса в очистке воды
Схема работы обратного осмоса в очистке воды

Все эти химические особенности мало интересны покупателям, особенно тем, кто не разбирается в науке. 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.

Молекула воды не самая маленькая в мире, молекулы хлора значительно меньше и поэтому хлор также может 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.

Схема работы обратного осмоса в очистке воды
На этой схеме наглядно изображены ступени 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.

Схематический принцип действия обратного осмоса

  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 в кран для чистой воды сразу или через дополнительные устройства.

Получается, система обратного осмоса — набор устройств, которые обеспечивают возможность получить питьевую воду с высокой степенью очистки. Ранее такие системы использовались в промышленности, на предприятиях общественного питания в оздоровительных учреждениях и т.п.

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

Из-за растущих требований к качеству водопроводной воды в последние годы популярность приобретают системы обратного осмоса, предназначенные для дома. 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 вода просто не проходит в накопительный бак. Такую мембрану придется заменить в любом случае. Но специалисты рекомендуют выполнять замену значительно раньше.

Схема работы обратного осмоса в очистке воды
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.

Отдельные элементы системы

Наиболее дорогостоящим и основным элементом системы обратного осмоса является мембрана. Она представляет собой микропористый материал, скрученный в один или несколько слоев вокруг перфорированного пластикового сердечника. Сверху мембрана закрыта пластиковым защитным чехлом, который закреплен уплотнительными кольцами.

Вода поступает внутрь корпуса мембраны и проходит через пористый наполнитель. При этом молекулы чистой воды проникают через пористый сердечник и далее перемещаются в накопительный бак.

Но загрязнения с некоторым количеством воды не могут преодолеть мембранный барьер. Они выходят из противоположного конца мембранного блока и утилизируются.

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды
На схеме можно увидеть состав мембраны для системы обратного осмоса: многослойный пористый материал, закрепленный в пластиковом корпусе вокруг перфорированного сердечника

Как уже ранее упоминалось, прямой контакт мембраны с обычной водопроводной водой может стать губительным. Дело в том, что ее поры очень мелкие – всего 0,0001 микрон. Мембрану нельзя вынуть, промыть и снова установить, как это делают с механическими фильтрами грубой очистки.

Дорогостоящий элемент приходится полностью заменять каждые два-три года. Срок может изменяться в зависимости от условий эксплуатации мембраны. Влияет давление в водопроводной системе, количество и характер загрязнений, температура воды и т.п.

В некоторых случаях мембрана может прослужить пять лет и даже дольше. Но иногда замену приходится производить уже после первого года эксплуатации.

Важным фактором при этом является наличие фильтров предварительной очистки: двух механических и одного угольного. Первый механический фильтр отсекает все нерастворимые загрязнения, размер которых превышает 0,5 микрон. Это могут быть песчинки, частички ржавчины и прочая подобная “механика”.

Далее вода проходит сквозь угольный фильтр, который удерживает молекулы различных химических веществ. Таких, как:

  • соединения хлора, которые неизменно присутствуют в водопроводной воде,
  • тяжелые металлы, проникшие из почвы пестицидов,
  • растворенное железо
  • другие включения органического или неорганического происхождения
фильтр грубой очистки
Механические и угольный фильтры в системе обратного осмоса требуют замены каждые четыре-шесть месяцев. Необходимые картриджи можно приобрести в виде комплекта

После этого еще один механический одномикронный фильтр завершает предварительную очистку воды. В результате на мембрану поступает вода без загрязнений, которые могут повредить мембранный фильтр.

Эти фильтры нуждаются в регулярной замене каждые несколько месяцев. Стоят они на несколько порядков дешевле, чем мембрана, а своевременная замена может значительно продлить срок службы.

Для сбора очищенной воды используют накопительный бак. Его емкость может варьироваться в пределах 4-12 литров, это зависит от производительности системы. Для производства таких баков обычно используется сталь высокого качества. Снаружи емкость покрывают слоем прочной эмали. Внутри устанавливают силиконовую прокладку, которая разделяет бак на две части.

С одной стороны прокладки находится собранная чистая вода, с другой – воздух. Количество воздуха в камере можно изменять с помощью ниппеля, расположенного на воздушной стороне бака.

Воздух создает внутри накопительного бака дополнительное давление. Это давление способствует перемещению воды к крану с необходимым напором. Разумеется, на баке имеется выход для подключения шланга, по которому питьевая вода перемещается к крану.

Обычно этот кран устанавливают на мойке. Если даже подача воды через водопровод будет по каким-то причинам прекращена, в баке останется некоторое ее количество, что сделает проблему менее острой. В этой ситуации для полного опорожнения накопительного бака имеет смысл повысить давление, закачав воздух через ниппельное соединение.

Степень очистки воды

Очистка воды с помощью системы обратного осмоса приближает ее к дистиллированной. При этом мембрана пропускает молекулы растворенного в воде кислорода, что повышает ее качество.

Для улучшения вкуса воду можно пропустить через минерализатор или другие модули. Но она пригодна для питья и непосредственно после прохождения мембранной очистки. Нет необходимости кипятить ее для питья.

В качестве дополнительного модуля, улучшающего качество питьевой воды, системы обратного осмоса могут быть дополнены минерализатором или биокерамическим картриджем. Минерализатор используют для обогащения воды такими полезными веществами, как кальций, натрий, магний и т.п.

Все эти минералы оказывают положительное воздействие на нервную и сердечно-сосудистую системы человека. Предотвращают возникновение множества опасных заболеваний, стимулируют нормальный уровень кислотности крови и т.п.

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды

Минерализатор в системах обратного осмоса используется для обогащения очищенной воды минеральными веществами и сделать ее более полезной для здоровья

Биокерамический картридж действует иначе. В составе его “начинки” имеются шарики, состоящие из запеченной глины и кусочков турмалина. Этот минерал способен оказывать исключительно полезное для воды воздействие. Он способствует изменению структуры воды, что в конечном итоге благотворно отражается на эндокринной системе и укреплении иммунитета.

Со временем ресурс таких дополнительных модулей исчерпывается, они требуют периодической замены. Поэтому здесь удобнее использовать кран с двумя вентилями.

На один вентиль подают воду непосредственно из накопителя, а на второй – прошедшую через минерализатор. Обогащенную полезными веществами воду используют только для питья, а готовят на воде без минералов.

Преимущества и недостатки обратного осмоса

Высокая степень очистки и гарантированное качество питьевой воды – главное достоинство систем обратного осмоса. В очищенной этим способом воде содержание посторонних веществ в десять раз ниже, чем минимально допустимая норма. Особенности конструкции мембраны исключают случайное попадание загрязнений в поток очищенной воды.

Осмотическая мембрана. Схема и принцип действия
Эта схема подробно демонстрирует устройство и принцип работы мембраны обратного осмоса, которая позволяет получить очищенную воду – пермиат – и удалить загрязненную часть – концентрат

Такую воду можно смело употреблять для питья и приготовления пищи. Её можно давать детям и домашним питомцам. Для здоровья вода, полученная по технологии обратного осмоса, значительно полезнее, чем кипяченая водопроводная вода. Аквариумисты используют такую воду для дополнения объема аквариумов без отстаивания.

Несмотря на сложную конструкцию по сравнению с обычными фильтрами, установка таких систем выполняется без проблем. Все необходимое для монтажа обычно поставляется в комплекте. Почти все элементы или их модификации можно приобрести отдельно.

Система занимает не много места, чаще всего бак и фильтра с мембраной закрепляют прямо под мойкой. А компактный кран для питьевой воды, установленный на мойке, обычно прекрасно вписывается в интерьер.

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды
Размеры компонентов системы обратного осмоса невелики, обычно их можно без труда установить под мойкой. В комплект входит набор узких шлангов для соединения отдельных элементов системы

Основной недостаток систем обратного осмоса – высокая изначальная стоимость комплекта. Дальнейшее обслуживание системы также потребует затрат на замену картриджей фильтров, но они стоят значительно меньше.

Каждые несколько лет придется заменять мембрану, цена которой может составлять около 50 долл. Расчеты показывают, что в результате затраты на чистую воду обойдутся семье дешевле, чем приобретение питьевой воды у сторонних поставщиков.

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды
Эффективность мембраны в системе обратного осмоса постепенно уменьшается, ее необходимо заменять каждые несколько лет. Этот срок варьируется в зависимости от условий эксплуатации

Еще одна особенность системы обратного осмоса, которую с натяжкой можно счесть недостатком, это низкая производительность. Очищенная вода просачивается через мембрану очень медленно. Стандартная производительность мембраны составляет около 150-300 литров в сутки.

При этом больше половины воды уходит в канализацию, что в отражается на размере коммунальных платежей.

Если объем накопительного бака подобран правильно, то проблемы могут ненадолго возникнуть только при запуске системы.

Как выбрать подходящую модель?

Размеры элементов систем обратного осмоса обычно соответствуют определенному стандарту, но не всегда. Использование системы со стандартными параметрами дает более широкий выбор заменяемых элементов. Изделия отечественного производства, которые дешевле зарубежных аналогов, по качеству мало чем отличаются от последних.

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды
Картриджи предварительных фильтров системы обратного осмоса, а также мембрана и постфильтр требуют периодической замены. Ее не сложно выполнить самостоятельно в соответствии с инструкцией изготовителя

Разумеется, покупку лучше совершать непосредственно у изготовителя, у верифицированного дилера или в надежном магазине. Хорошие системы обратного осмоса имеют технический паспорт, официальную гарантию, подробную инструкцию по установке и эксплуатации, а также сертификаты качества.

Размеры накопительного бака зависят от:

  • потребностей семьи
  • от размеров пространства, в котором будет установлен прибор. Емкость максимальных размеров будет уместна для дома, в котором проживает большая семья. Наиболее востребованными считаются баки объемом около 8-10 литров.

Важный показатель – рабочее давление в водопроводной системе. Оптимальным считается показатель в 2,8 бар. Если давление слишком низкое, имеет смысл купить систему обратного осмоса со встроенной помпой. Она обеспечит достаточный напор питьевой воды. Если же давление в водопроводе значительно выше, понадобится установить редуктор понижения давления.

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды
Если отдельные элементы системы обратного осмоса имеют стандартные размеры, проще будет найти подходящие картриджи для замены. Этот момент следует уточнить перед покупкой

Самого пристального внимания требует мембрана системы обратного осмоса. Этот элемент должен быть неизменно высокого качества и с подходящей производительностью. Для небольшой семьи оптимальным считается показатель около 7 литров в час.

Не имеет смысла переплачивать за более производительную мембрану, если в ней нет необходимости.

Стандартным считается набор, включающий пять основных ступеней очистки: три предварительных фильтра, мембрана и постфильтр. Наполнение этого последнего элемента может варьироваться.

Ранее уже упоминался минерализатор и биокерамический картридж. Популярным решением также считается установка картриджа, содержащего скорлупу кокосового ореха, активированный уголь и ионов серебра.

Эти вещества обеззараживают воду, дополнительно ее очищают и придают ей приятный вкус. Еще одним интересным вариантом постобработки воды является ультрафиолетовый обеззараживатель. Некоторые модели систем обратного осмоса позволяют использовать одновременно несколько разных картриджей.

Выводы и полезное видео по теме

Видео №1. Общий обзор принципов функционирования систем обратного осмоса можно посмотреть здесь:

Видео №2. В этом видеоролике подробно рассмотрена работа такой системы на примере модели “Гейзер Престиж М”:

Системы обратного осмоса – надежный и удобный способ обеспечить свой дом достаточным количеством чистой питьевой воды. Да, цены на такие устройства остаются высокими, но они с лихвой окупаются, поскольку чистая питьевая вода снижает риск множества заболеваний и повышает качество жизни.

Пожалуйста, оставляйте комментарии в блоке, расположенном под текстом статьи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.