Обратна осмоза и нанофилтрация

Производство на мембрани за обратна осмоза

FilmTec Corporation, структурно подразделение на DOW Chemical Corporation (САЩ), е световен лидер в производството на мембранни елементи. Производството на мембранни елементи се извършва директно в САЩ.

Мембраните на компанията са сертифицирани в световен мащаб за пречистване на вода както за питейни цели, така и в промишлеността.

Мембраните DOW FilmTec с диаметър 2,5” - 4” - 8” са представени в няколко серии за основните видове вода:

• XLE - за пресни;
• BW - за солено;
• ЮЗ - за море и с високо ниво на соленост.

Ecosoft е официален вносител на DOW FilmTec мембрани в Украйна от 1995 г.

И от 1017 г. компанията започва да произвежда свои собствени мембранни елементи от американско бельо, което дава възможност да се намалят разходите за технологията за обратна осмоза.

Изисквания към водата, подавана към мембраната за обратна осмоза

Мембранният лист е изработен от доста чувствителен материал, така че качеството на водата, доставяна за третиране, трябва стриктно да отговаря на допустимите стойности:

• по-малко от 0,56 mg/l суспендирани твърди вещества;
• окислимост - по-малко от 4 mgO2 / l;
• свободен хлор по-малко от 0,1 mg/l;
• температура на захранващата вода - 4 - 30 ° С;
• желязо - до 0,1 mg / l;
• манган - до 0,05 mg/l;
• твърдост - до 3 mg-eq / l.

Някои от параметрите (желязо, манган, силикати) може да са по-високи от декларираните норми в случай на използване на антискаланти (специални вещества, които предотвратяват отлагането на утайка върху повърхността на мембраната).

Останалите параметри се постигат чрез предварителна обработка, която може да включва механично филтриране, омекотяване, отстраняване на желязо или адсорбция, в зависимост от параметрите на изходната вода.

Силни и слаби страни на системата за обратна осмоза

Сред предимствата на системата за пречистване на вода с осмоза са следните:

• Високо ниво на почистване. Тази характеристика е отличителен белег на системата за обратна осмоза. Както показват изследванията, пречистената вода съдържа 10 пъти по-малко примеси, отколкото е посочено в съответните стандарти. Мембранният блок е сглобен по такъв начин, че примесите да не могат случайно да попаднат в пречистената течност.
• Възможност за приготвяне на вода за различни цели. Попадналата в резервоара течност може да се използва без ограничения за пиене и готвене. Не е необходимо да се вари преди употреба. От медицинска гледна точка такава вода е много по-здравословна от преварената вода от градска тръба. Ако къщата има аквариум, той може да се попълни от резервоара за съхранение без предварително утаяване.
• Лесна инсталация. Въпреки че дизайнът на системата е с порядък по-сложен от конвенционалните домакински филтри, тя не изисква специални умения за инсталиране. По правило пълният комплект на устройството включва всички елементи, необходими за монтаж. Освен това всеки от компонентните възли може да бъде заменен по всяко време.
• компактност. Системата не може да се класифицира като твърде обемна. По правило се състои от контейнер и няколко филтъра с мембрана. За настаняване на комплекса обикновено се използва пространството под мивката. Компактният кран е удобно изложен и поставен върху повърхността на мивката. Модерният дизайн позволява да се впише добре във всеки кухненски интериор.

Слабите страни на обратната осмоза също обикновено се приписват на ниската скорост на филтриране на водата. Течността се движи през мембраната много бавно. Средно стандартната мембрана е в състояние да пречисти 150-300 l/ден. Също така трябва да се има предвид, че 2/3 от обема на водата, заедно със замърсяването, се изхвърля в канализацията, което леко увеличава сметките за комунални услуги.За да избегнете дискомфорт по време на работа на системата, е необходимо да изберете правилния обем на капацитета за съхранение. В този случай дефицитът може да възникне само веднага след въвеждането на системата в експлоатация.

Резервоар за концентрация на вода

Филтрираната вода се събира в специален контейнер с обем 4-12 литра: точният индикатор се влияе от нивото на производителност на системата. Като материал за производството на контейнери най-често се използва висококачествена стомана. Отвън съдът е завършен с издръжлив емайл. Вътре в резервоара има две отделения - за вода и въздух. В средата камерите са разделени една от друга със силиконово уплътнение. За регулиране на обема на въздуха, контейнерът е оборудван с нипел, чийто обратен край излиза извън резервоара. За надуване обикновено се използва автомобилна помпа.

Благодарение на въздушната камера вътре в контейнера се създава определено налягане, което позволява транспортиране на водата до крана с известно налягане. За подаване на вода към потребителя, контейнерът е оборудван с надежден маркуч с дюза. По правило се използва отделен кран за инсталиране на обратна осмоза, поставен на мивката до основния смесител. Това дава възможност в случай на прекъсване на водоснабдяването през водоснабдителната система да се използва захранването, което е налично вътре в резервоара за съхранение. За да се подава течност под стабилно налягане, понякога е необходимо да се прокара въздух през изхода на зърното.

Пакет на устройството

Най-ценният компонент на системата за обратна осмоза е мембраната. Този елемент е изработен от висококачествен микропорест материал. Полага се на един или повече слоя около перфорирана пластмасова пръчка. В горната част на мембраната има пластмасов защитен кожух, за фиксиране на който се използват надеждни уплътнения.

Мембранният модул работи по следния начин:

1. След като водата се подаде вътре в корпуса, тя преминава през порестия материал. Понякога се използва електрическа помпа за повишаване на налягането.
2. Молекулите на чистата вода, преминали през мембраната, следват вътре в резервоара за съхранение, а концентратът, претегнат от примеси, се задържа от мембранната бариера.
3. Освен това този разтвор се изхвърля извън мембранното устройство в канализационната тръба.

Както вече споменахме, директният контакт на мембранен филтър с обикновена вода от градска тръба е изпълнен с най-неприятните последици. Всичко е за микроскопичните размери на порите му (0,0001 микрона). Мембраната не може да се почиства или измива като механични филтри: може само да се смени. Препоръчителната честота на смяна на този скъп елемент е веднъж на всеки две до три години.

Точното време за смяна се влияе от условията на работа на продукта - нивото на налягане във водопровода, концентрацията и химичния състав на примесите, температурата на водата и др. Случва се мембраната да служи редовно 5 или повече години. Понякога се налага смяна да се извърши след първата година на употреба. За да се предпазят порите на мембраната от преждевременно запушване, в системата се въвеждат предварителни филтри за вода с обратна осмоза.

Като стандарт говорим за две механични и едно въглищно устройство:

• Ролята на първия механичен филтър е да задържа примеси, които не могат да се разтворят във вода. По правило размерът на тези частици е повече от 0,5 микрона. Те обикновено включват пясък, парчета корозия, котлен камък и др.
• След това водата преминава през въглищния модул, който подбира химически замърсители - молекули хлор, тежки метали, торове от почвата, разтворено желязо и различни органични вещества.
• Следва един механичен филтър, способен да улавя по-малки частици. Това е последната връзка в модула за предварително почистване.

теория

Осмозата се разбира като технологична операция, чиято същност е тенденцията на водата да изравнява степента на концентрация на добавките в разтвори, разделени с мембрана. Тези прегради са снабдени с такива микроскопични отвори, през които могат да проникнат само водни молекули.

С увеличаване на процента на примеси във всяко отделение на такъв съд, процесът на вливане на вода в него ще започне, докато плътността на течността в двете отделения се изравни напълно. Обратната осмоза води до обратния ефект: тук мембраната не изравнява плътността на водата, а я разделя на две части - чиста и мръсна. Поради тази причина процесът получи префикса "обратен".

Допълнителен блок

Осмозните водни филтри довеждат течността до състояние, близко до дестилирана вода. Мембранните пори не задържат разтворени кислородни молекули, което прави пречистената вода с много високо качество. За подобряване на вкуса на течността се използва допълнителен минерализатор и други блокове. Водата обаче може да се използва и веднага след напускане на мембраната: дори не е необходимо да се вари предварително.

Що се отнася до допълнителния блок, той обикновено включва минерализатор и биокерамичен патрон. Водата, преминаваща през тях, е обогатена с калций, натрий, магнезий и др. Тези елементи имат много положителен ефект върху човешката нервна и сърдечно-съдова система, което помага да се избегнат много опасни заболявания. В резултат на това богатата на минерали вода става не само годна за пиене, но и лечебна.

Действието на биокерамичния патрон е малко по-различно. Вътре в него има гранули, за производството на които се използва печена глина и фрагменти от турмалин. Тези материали имат много благоприятен ефект върху водата, коригирайки нейната структура. Пиенето на такава вода може значително да укрепи ендокринната и имунната система.

Монтажът на филтър за обратна осмоза може да бъде разделен на няколко етапа

1. Филтърът е прикрепен към крана. Повечето OO системи се предлагат с дивертер, който може да бъде прикрепен към всяка мивка във всеки дом. За да започнете работа с филтъра, включете студена вода и превключете малкия лост на дивертора. Така водата ще започне да тече в системата. За да спрете да работите, просто изключете водоснабдяването. Има няколко опции за свързване на водопровода от чешмата към филтъра. Например, може да се използва фитинг за маркуч или седалка;

2. Поставете дренажния маркуч върху дренажа в мивката. Така всички примеси ще отидат в канализацията. Захранването с отпадни води може да бъде организирано с седловиден клапан в дренажната линия;

3. Поставете маркуча за изпускане на вода в цевта или контейнера за съхранение. При използване на клапан за автоматично изключване се монтира поплавък. Струва си да се отбележи, че автоматичният спирателен вентил обикновено не е включен в стандартната доставка на филтрите за обратна осмоза, но те могат да бъдат закупени като аксесоар.Схема на свързване на филтъра за обратна осмоза. Илюстрацията показва принципа на действие на автоматичния спирателен вентил. Водата се подава към системата за обратна осмоза (4) през червения маркуч, вода с високо съдържание на сол се изтича през черния маркуч, водата, пречистена чрез обратна осмоза, влиза в хранилището през синия. Поплавъкът (3) блокира притока на вода в резервоара, в автоматичния спирателен вентил (4) се натрупва хидростатично налягане, което блокира изтичането на вода от предфилтрите. Клапанът (2) позволява на водата да тече в една посока.

След като свържете всички маркучи, включете подаването на студена вода. Сега системата работи. Ефективността зависи от температурата и налягането на потока.Системите за обратна осмоза трябва да използват само студена вода.

Филтрите за обратна осмоза се характеризират с производството на галони на ден (24-часов период). По време на работа водата не се излива активно, а образува бавен и постоянен поток от капки. Налягането обикновено не е проблем в градските райони, но в някои случаи е необходимо просто устройство за неговото повишаване.

Какво е мембрана

Има три вида мембрани за обратна осмоза: ролкови, кухи влакна и плоски.

Мембраната "рол" се състои от тяло и действителния филтърен елемент.

Вътре в ролката има перфорирана тръба, която служи за създаване на здравина на елемента, за събиране на пречистена вода и като основа за навиване на мембраната по време на производствения процес. Около него е навит дебел слой от полупропусклива полиамидна мембрана.

По време на процеса на филтриране водата навлиза в дебелината на лентата и се събира в тръбата.

Благодарение на този дизайн тези мембрани имат най-висока производителност, минимален разход на материал и заемат най-малко пространство. Следователно валцуваните мембрани са най-разпространените в света и заемат 95% от индустриалния пазар.

5% се заемат от устройства с плоски мембранни елементи и устройства за пречистване на вода на базата на кухи влакна.

Сравнение на технологиите за филтриране

Ако сравним обратната осмоза с други мембранни процеси, можем да кажем, че това е най-ефективната технология за пречистване на водата.

Защо?

Фигурата по-долу показва сравнение на обратната осмоза с други методи за филтриране.

Първо, нека разгледаме други методи за разделяне или филтриране на медиите.

Конвенционална филтрация – включва отстраняване на големи частици замърсяване (условно такива, които можем да усетим и видим с просто око) – пясък, ръжда, тиня.

Размерът на тези частици е от 1000 µm (1 mm) до 1 µm.

Процесите на отделяне на такива частици от течната фаза протичат на зарядни, патронни, дискови, торбични, промиващи и други видове филтри. Такива процеси обикновено се използват по време на предварителната обработка на водата.

Предимството на простата механична филтрация е, че тя може да се осъществи при ниско налягане, например, филтрирането на филтрите за зареждане често се извършва без налягане, а касетъчните филтри в домакинствата работят при налягане, създадено от тръбопровода.

Микрофилтрацията е процес на отстраняване на частици от 1 до 0,1 микрона от водата. Те включват бактерии, големи молекули на багрилото, пестициди, желатин, латексна емулсия.

Процесите на микрофилтрация не се използват широко в технологията за пречистване на питейна вода, но се използват широко за пречистване на отпадъчни води и технологична вода за промишлени процеси.

Ултрафилтрацията ви позволява да премахнете малки частици с размери от 0,005 до 0,1 микрона (вируси, частици от някои протеини, частици от лекарства и др.). Процесите се използват широко за пречистване на питейна вода в европейските страни. Ултрафилтрацията може да се счита за най-добрия метод за приготвяне на относително чиста питейна вода. Също така тези процеси се използват широко във фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост.

Използването на ултрафилтрация в ежедневието е ограничено поради факта, че този процес не премахва йонните примеси (соли на твърдостта, тежки метали, нитрати) и представляват значителна опасност за хората, както и високо приложено налягане.

Обратната осмоза е способна да отстранява частици по-малки от 0,001 микрона, което осигурява отстраняването на замърсители с дори йонни размери (йони на твърдост, тежки метали, нитрати, сулфати и др.).

Технологиите за обратна осмоза често се използват при приготвянето на питейна вода, при приготвянето на дестилат за парни котли, в хранително-вкусовата промишленост.

Сега нека да разгледаме видовете инсталации за обратна осмоза и техните приложения, вариращи от домакински уреди до големи промишлени процеси.

Ръководство за избор

Когато избирате филтрационен комплекс за вашия дом, трябва да вземете предвид следните точки:

Пълният комплект системи за пречистване на вода с обратна осмоза се произвежда по определен стандарт, което позволява лесно да се намери заместител на износен модул. Въпреки това, не всички производители на оборудване следват този принцип. Тази точка трябва да се има предвид, като се дава предпочитание на комплекси със стандартни параметри. Сред тях има много устройства от домашно производство с доста добро качество. Цената на руските системи като правило е по-ниска от чуждестранните.
Най-изгодно е да закупите филтър директно от производителя, проверен дилър или във фирмен магазин. Показател за доброто качество на системата за обратна осмоза е наличието на техническа документация, официална гаранция и ясни инструкции за монтаж и употреба. Когато купувате, определено трябва да изисквате сертификат за качество. Също така е по-добре да знаете как сами да смените водния филтър, за да не преплащате за тази услуга.
При избора на обема на резервоара за съхранение е необходимо да се изчисли средната месечна норма на потребление на вода в апартамента. За да спестите ресурса на филтъра за осмоза, не е необходимо да прекарвате цялата кухненска вода през него. Частта, предназначена за миене на съдове, ръце и домакински уреди, може да се вземе директно от водопровода. Според нормите един човек консумира около 3 литра вода на ден. Умножавайки тази цифра по броя на членовете на семейството, те получават дневната ставка за целия апартамент.
От голямо значение са размерите на вътрешното пространство на мивката. Има смисъл да поръчате резервоар със значителни размери за голямо семейство с просторна кухня и цялостно обзавеждане. Най-популярни са контейнерите с вместимост 8-10 литра. Тези модели са достатъчно компактни, за да се поберат в стандартна мивка.
От голямо значение е нивото на работно налягане във водопровода. Технологията за обратна осмоза е проектирана за индикатор от 2,8 бара. Ако измерванията показват, че налягането на водата е по-малко, тогава трябва да закупите специален комплекс с вътрешна помпа. Той ще осигури необходимото налягане за преминаване на течността през мембранния филтър. Водопроводите с твърде високо работно налягане са оборудвани с редуктор на налягането. Ако това не се направи, мембраната бързо ще се провали.
Предвид специалната роля, която мембраната играе в системата за обратна осмоза, тя трябва да бъде внимателно проверена преди покупка.

Важно е за производството на този елемент да се използват висококачествени материали. Магазинът трябва да изисква отделен сертификат за качество на мембраната

Що се отнася до неговата производителност, скорост на филтриране от 7 l / h е достатъчна за средно семейство. Ако в къщата живеят повече от 4 членове на семейството, е необходимо да закупите по-ефективна мембрана или да придобиете голям капацитет.
Трябва да се има предвид, че с увеличаването на производителността на мембраната се увеличава и нейната цена. Следователно, вземането вкъщи на твърде мощни уреди не е практично. Например, система с капацитет от 15 l / h е в състояние да задоволи нуждите от чиста вода на малка столова или кафене.

Важен момент при покупка е да проверите конфигурацията на системата. Пълният комплект включва стандартно пет основни етапа на пречистване: три предварителни филтъра, мембрана и допълнителен модул. Материалът на производство и функцията на последния етап при различните модели могат да се различават.В допълнение към споменатите по-горе минерализатор и биокерамичен патрон, блокове, пълни с кокосова черупка, активен въглен и сребърни йони са много популярни. Материалите от този тип имат антисептичен ефект и повишават вкуса на водата.