Reversā osmoze un nanofiltrācija

Reversās osmozes membrānu ražošana

FilmTec Corporation, DOW Chemical Corporation (ASV) strukturālā apakšvienība, ir pasaules līderis membrānu elementu ražošanā. Membrānas elementu ražošana tiek veikta tieši ASV.

Uzņēmuma membrānas ir sertificētas visā pasaulē ūdens attīrīšanai gan dzeršanai, gan rūpniecībā.

DOW FilmTec membrānas ar diametru 2,5” - 4” - 8” tiek piedāvātas vairākās sērijās galvenajiem ūdens veidiem:

• XLE - svaigam;
• BW - sāļajam;
• SW - jūrai un ar augstu sāļuma līmeni.

Ecosoft ir oficiālais DOW FilmTec membrānu importētājs Ukrainā kopš 1995. gada.

Un kopš 1017. gada uzņēmums sāka ražot savus membrānas elementus no amerikāņu lina, kas ļāva samazināt reversās osmozes tehnoloģijas izmaksas.

Prasības ūdenim, kas tiek piegādāts reversās osmozes membrānai

Membrānas loksne ir izgatavota no diezgan jutīga materiāla, tāpēc apstrādei piegādātā ūdens kvalitātei stingri jāatbilst pieļaujamajām vērtībām:

• mazāk nekā 0,56 mg/l suspendēto vielu;
• oksidējamība - mazāka par 4 mgO2 / l;
• brīvais hlors mazāks par 0,1 mg/l;
• pieplūdes ūdens temperatūra - 4 - 30 ° С;
• dzelzs - līdz 0,1 mg / l;
• mangāns - līdz 0,05 mg/l;
• cietība - līdz 3 mg-ekv / l.

Daži parametri (dzelzs, mangāns, silikāti) var būt augstāki par deklarētajām normām, ja tiek izmantoti pretskalanti (īpašas vielas, kas novērš nogulumu nogulsnēšanos uz membrānas virsmas).

Pārējie parametri tiek sasniegti ar priekšapstrādi, kas var ietvert mehānisku filtrēšanu, mīkstināšanu, atdzelžošanu vai adsorbciju atkarībā no avota ūdens parametriem.

Reversās osmozes sistēmas stiprās un vājās puses

Starp osmozes ūdens attīrīšanas sistēmas priekšrocībām ir šādas:

• Augsts tīrīšanas līmenis. Šī īpašība ir reversās osmozes sistēmas iezīme. Kā liecina pētījumi, attīrīts ūdens satur 10 reizes mazāk piemaisījumu, nekā norādīts attiecīgajos standartos. Membrānas bloks ir samontēts tā, lai piemaisījumi nevarētu nejauši iekļūt attīrītajā šķidrumā.
• Iespēja sagatavot ūdeni dažādiem mērķiem. Uzglabāšanas tvertnē nonākušo šķidrumu bez ierobežojumiem var izmantot dzeršanai un ēdiena gatavošanai. Pirms lietošanas to nav nepieciešams vārīt. No medicīniskā viedokļa šāds ūdens ir daudz veselīgāks nekā vārīts ūdens no pilsētas caurules. Ja mājā ir akvārijs, to var papildināt no uzglabāšanas tvertnes bez iepriekšējas nosēšanās.
• Vienkārša uzstādīšana. Lai gan sistēmas dizains ir daudz sarežģītāks nekā parastajiem sadzīves filtriem, tās uzstādīšanai nav nepieciešamas īpašas prasmes. Parasti pilnā ierīces komplektācijā ietilpst visi uzstādīšanai nepieciešamie elementi. Turklāt katru komponentu mezglu var nomainīt jebkurā laikā.
• kompaktums. Sistēmu nevar klasificēt kā pārāk apjomīgu. Parasti tas sastāv no konteinera un vairākiem filtriem ar membrānu. Lai pielāgotu kompleksu, parasti tiek izmantota telpa zem izlietnes. Kompaktais jaucējkrāns ir ērti izlikts un novietots uz izlietnes virsmas. Mūsdienīgs dizains ļauj tai labi iederēties jebkurā virtuves interjerā.

Reversās osmozes vājās puses parasti tiek attiecinātas arī uz zemo ūdens filtrēšanas ātrumu. Šķidrums ļoti lēni pārvietojas cauri membrānai. Vidēji standarta membrāna spēj attīrīt 150-300 l/dienā. Jāņem vērā arī tas, ka 2/3 ūdens tilpuma kopā ar piesārņojumu tiek novadīti kanalizācijā, kas nedaudz palielina komunālos maksājumus.Lai izvairītos no diskomforta sistēmas darbības laikā, ir pareizi jāizvēlas uzglabāšanas tvertnes tilpums. Šajā gadījumā deficīts var rasties tikai tūlīt pēc sistēmas nodošanas ekspluatācijā.

Ūdens koncentrācijas tvertne

Filtrētais ūdens tiek savākts īpašā traukā ar tilpumu 4-12 litri: precīzu rādītāju ietekmē sistēmas veiktspējas līmenis. Visbiežāk izmantotais materiāls konteineru ražošanā ir augstas kvalitātes tērauds. No ārpuses trauks ir apdarināts ar izturīgu emalju. Tvertnes iekšpusē ir divi nodalījumi - ūdenim un gaisam. Vidū kameras viena no otras ir atdalītas ar silikona blīvi. Lai regulētu gaisa daudzumu, konteiners ir aprīkots ar nipeli, kura reversais gals iziet ārpus tvertnes. Piepumpēšanai parasti tiek izmantots auto sūknis.

Pateicoties gaisa kamerai konteinera iekšpusē, tiek radīts noteikts spiediens, kas ļauj ar nelielu spiedienu novadīt ūdeni uz jaucējkrānu. Lai piegādātu ūdeni patērētājam, tvertne ir aprīkota ar uzticamu šļūteni ar sprauslu. Parasti reversās osmozes uzstādīšanai tiek izmantots atsevišķs jaucējkrāns, kas novietots uz izlietnes blakus galvenajam maisītājam. Tas dod iespēju ūdens padeves pārtraukuma gadījumā caur ūdens apgādes sistēmu izmantot ūdens padevi, kas ir pieejama uzglabāšanas tvertnē. Lai piegādātu šķidrumu zem stabila spiediena, dažreiz ir nepieciešams izspiest gaisu caur nipeļa izeju.

Ierīces pakete

Visvērtīgākā reversās osmozes sistēmas sastāvdaļa ir membrāna. Šis elements ir izgatavots no augstas kvalitātes mikroporaina materiāla. Tas ir uzklāts vienā vai vairākos slāņos ap perforētu plastmasas stieni. Membrānas augšējā daļā ir plastmasas aizsargapvalks, kura nostiprināšanai tiek izmantotas uzticamas blīves.

Membrānas modulis darbojas šādi:

1. Pēc ūdens padeves korpusa iekšpusē tas tiek izvadīts cauri porainajam materiālam. Dažreiz spiediena palielināšanai izmanto elektrisko sūkni.
2. Tīra ūdens molekulas, kas izgājušas cauri membrānai, seko uzglabāšanas tvertnes iekšpusē, un koncentrātu, kas nosvērts ar piemaisījumiem, aiztur membrānas barjera.
3. Turklāt šis šķīdums tiek izņemts ārpus membrānas ierīces kanalizācijas caurulē.

Kā jau minēts, tiešs membrānas filtra kontakts ar tīru ūdeni no pilsētas caurules ir pilns ar visneveiksmīgākajām sekām. Tas viss ir par tā poru mikroskopiskajiem izmēriem (0,0001 mikroni). Membrānu nevar tīrīt vai mazgāt kā mehāniskus filtrus: to var tikai nomainīt. Ieteicamais šī dārgā elementa nomaiņas biežums ir reizi divos līdz trīs gados.

Precīzu nomaiņas laiku ietekmē produkta darbības apstākļi - spiediena līmenis ūdens apgādē, piemaisījumu koncentrācija un ķīmiskais sastāvs, ūdens temperatūra utt. Gadās, ka membrāna regulāri kalpo 5 vai vairāk gadus. Dažreiz nomaiņa ir jāveic pēc pirmā lietošanas gada. Lai aizsargātu membrānas poras no priekšlaicīgas aizsērēšanas, sistēmā tiek ievadīti priekšfiltri ūdenim ar reverso osmozi.

Standartā mēs runājam par divām mehāniskām un vienu ogļu ierīci:

• Pirmā mehāniskā filtra uzdevums ir aizturēt piemaisījumus, kas nespēj izšķīst ūdenī. Parasti šo daļiņu izmērs ir lielāks par 0,5 mikroniem. Tie parasti ir smiltis, korozijas gabali, katlakmens utt.
• Pēc tam ūdens plūst cauri ogļu modulim, kas atlasa ķīmiskos piesārņotājus - hlora molekulas, smagos metālus, mēslojumu no augsnes, izšķīdušo dzelzi un dažādas organiskās vielas.
• Nākamais ir viens mehānisks filtrs, kas spēj notvert mazākas daļiņas. Tā ir pēdējā saite priekštīrītāja modulī.

Teorija

Ar osmozi saprot tehnoloģisku darbību, kuras būtība ir ūdens tieksme izlīdzināt piedevu koncentrācijas pakāpi šķīdumos, kas atdalīti ar membrānu. Šīs starpsienas ir aprīkotas ar tik mikroskopiskiem caurumiem, ka caur tiem var izsūkties tikai ūdens molekulas.

Palielinoties piemaisījumu procentuālajam daudzumam jebkurā šāda trauka nodalījumā, sāksies ūdens ieplūšanas process tajā, līdz šķidruma blīvums abos nodalījumos ir pilnībā izlīdzināts. Reversā osmoze rada pretēju efektu: šeit membrāna neizlīdzina ūdens blīvumu, bet sadala to divās daļās - tīrā un netīrā. Šī iemesla dēļ process saņēma prefiksu "reverse".

Papildu bloks

Osmozes ūdens filtri nodrošina šķidruma stāvokli, kas ir tuvu destilētam ūdenim. Membrānas poras nesaglabā izšķīdušās skābekļa molekulas, kas padara attīrītu ūdeni ļoti kvalitatīvu. Lai uzlabotu šķidruma garšu, tiek izmantots papildus mineralizators un citi bloki. Taču ūdeni var lietot arī uzreiz pēc atstāšanas no membrānas: tas pat nav iepriekš jāvāra.

Kas attiecas uz papildu bloku, tas parasti ietver mineralizatoru un biokeramikas kārtridžu. Ūdens, kas iet caur tiem, ir bagātināts ar kalciju, nātriju, magniju utt. Šie elementi ļoti pozitīvi ietekmē cilvēka nervu un sirds un asinsvadu sistēmu, kas palīdz izvairīties no daudzām bīstamām slimībām. Rezultātā minerālvielām bagātais ūdens kļūst ne tikai dzerams, bet arī ārstniecisks.

Biokeramikas kasetnes darbība ir nedaudz atšķirīga. Tā iekšpusē ir granulas, kuru ražošanai izmanto ceptu mālu un turmalīna fragmentus. Šie materiāli ļoti labvēlīgi ietekmē ūdeni, koriģējot tā struktūru. Šāda ūdens dzeršana var ievērojami stiprināt endokrīno un imūnsistēmu.

Reversās osmozes filtra uzstādīšanu var iedalīt vairākos posmos

1. Filtrs ir piestiprināts pie jaucējkrāna. Lielākajai daļai OO sistēmu ir diverters, ko var piestiprināt pie jebkuras izlietnes jebkurā mājā. Lai sāktu darbu ar filtru, ieslēdziet aukstu ūdeni un ieslēdziet divertora mazo sviru. Tādējādi sistēmā sāks ieplūst ūdens. Lai pārtrauktu darbu, vienkārši izslēdziet ūdens padevi. Krāna ūdens padeves pieslēgšanai filtram ir vairākas iespējas. Piemēram, var izmantot šļūtenes savienojumu vai ligzdas vārstu;

2. Novietojiet drenāžas šļūteni uz notekas izlietnē. Tātad visi piemaisījumi nonāks kanalizācijā. Notekūdeņu padevi var sakārtot ar seglu vārstu drenāžas līnijā;

3. Ievietojiet ūdens izplūdes šļūteni mucā vai uzglabāšanas tvertnē. Izmantojot vārstu automātiskai izslēgšanai, tiek uzstādīts pludiņš. Ir vērts atzīmēt, ka automātiskais slēgvārsts parasti nav iekļauts reversās osmozes filtru standarta komplektācijā, taču tos var iegādāties kā piederumu.Reversās osmozes filtra elektroinstalācijas shēma. Attēlā parādīts automātiskā slēgvārsta darbības princips. Ūdens tiek piegādāts reversās osmozes sistēmai (4) caur sarkano šļūteni, ūdens ar augstu sāls saturu tiek izvadīts pa melno šļūteni, ar reversās osmozes palīdzību attīrīts ūdens nonāk krātuvē pa zilo. Pludiņš (3) bloķē ūdens ieplūšanu tvertnē, automātiskā slēgvārstā (4) veidojas hidrostatiskais spiediens, kas bloķē ūdens plūsmu no priekšfiltriem. Vārsts (2) ļauj ūdenim plūst vienā virzienā.

Pēc visu šļūteņu pievienošanas ieslēdziet aukstā ūdens padevi. Sistēma tagad darbojas. Efektivitāte ir atkarīga no temperatūras un plūsmas spiediena.Reversās osmozes sistēmās jāizmanto tikai auksts ūdens.

Reversās osmozes filtrus raksturo galonu dienā (24 stundu periods). Darbības laikā ūdens aktīvi neizplūst, bet veido lēnu un vienmērīgu pilienu plūsmu. Spiediens parasti nav problēma pilsētās, bet dažos gadījumos ir nepieciešama vienkārša ierīce tā paaugstināšanai.

Kas ir membrāna

Ir trīs veidu reversās osmozes membrānas: ruļļveida, dobās šķiedras un plakanas.

"Rulļa" membrāna sastāv no korpusa un faktiskā filtra elementa.

Ruļļa iekšpusē ir perforēta caurule, kas kalpo elementa stiprības radīšanai, attīrīta ūdens savākšanai un kā pamats membrānas uztīšanai ražošanas procesā. Ap to ir uztīts biezs daļēji caurlaidīga poliamīda membrānas auduma slānis.

Filtrēšanas procesā ūdens iekļūst tīkla biezumā un uzkrājas caurulē.

Pateicoties šim dizainam, šīm membrānām ir visaugstākā veiktspēja, minimāls materiāla patēriņš un tās aizņem vismazāko vietu. Tāpēc velmētās membrānas ir visizplatītākās pasaulē un aizņem 95% no rūpnieciskā tirgus.

5% aizņem ierīces ar plakaniem membrānas elementiem un ierīces ūdens attīrīšanai uz dobu šķiedru bāzes.

Filtrēšanas tehnoloģiju salīdzinājums

Ja salīdzinām reverso osmozi ar citiem membrānas procesiem, varam teikt, ka tā ir visefektīvākā ūdens attīrīšanas tehnoloģija.

Kāpēc?

Zemāk esošajā attēlā parādīts reversās osmozes salīdzinājums ar citām filtrēšanas metodēm.

Vispirms apskatīsim citas datu nesēju atdalīšanas vai filtrēšanas metodes.

Parastā filtrēšana - ietver lielu piesārņojuma daļiņu (nosacīti to, ko varam sajust un redzēt ar neapbruņotu aci) - smilšu, rūsas, dūņu - noņemšanu.

Šo daļiņu izmērs ir no 1000 µm (1 mm) līdz 1 µm.

Šādu daļiņu atdalīšanas no šķidrās fāzes procesi notiek uz uzlādes, kasetnes, diska, maisa, mazgāšanas un cita veida filtriem. Šādus procesus parasti izmanto ūdens pirmapstrādes laikā.

Vienkāršas mehāniskās filtrēšanas priekšrocība ir tā, ka tā var notikt zemā spiedienā, piemēram, filtrēšana uz uzlādes filtriem bieži notiek bez spiediena, un kārtridžu filtri mājsaimniecībās darbojas ar cauruļvada radīto spiedienu.

Mikrofiltrācija ir process, kurā no ūdens tiek noņemtas daļiņas no 1 līdz 0,1 mikronam. Tajos ietilpst baktērijas, lielas krāsvielu molekulas, pesticīdi, želatīns, lateksa emulsija.

Mikrofiltrācijas procesi netiek plaši izmantoti dzeramā ūdens attīrīšanas tehnoloģijā, bet tiek plaši izmantoti notekūdeņu attīrīšanai un tehnoloģisko ūdeni rūpnieciskiem procesiem.

Ultrafiltrācija ļauj noņemt sīkas daļiņas, kuru izmērs ir no 0,005 līdz 0,1 mikronam (vīrusi, dažu olbaltumvielu daļiņas, zāļu daļiņas utt.). Procesi tiek plaši izmantoti dzeramā ūdens attīrīšanai Eiropas valstīs. Ultrafiltrāciju var uzskatīt par labāko metodi salīdzinoši tīra dzeramā ūdens pagatavošanai. Tāpat šie procesi tiek plaši izmantoti farmācijas un pārtikas rūpniecībā.

Ultrafiltrācijas izmantošana ikdienā ir ierobežota, jo šis process neatdala jonu piemaisījumus (cietības sāļus, smagos metālus, nitrātus), un tie rada ievērojamu bīstamību cilvēkiem, kā arī augstu pielietoto spiedienu.

Reversā osmoze spēj atdalīt daļiņas, kas mazākas par 0,001 mikronu, kas nodrošina vienmērīgu jonu lieluma piesārņotāju (cietības jonu, smago metālu, nitrātu, sulfātu u.c.) noņemšanu.

Reversās osmozes tehnoloģijas bieži izmanto dzeramā ūdens gatavošanā, destilāta gatavošanā tvaika katliem, pārtikas rūpniecībā.

Tagad apskatīsim reversās osmozes iekārtu veidus un to pielietojumu, sākot no sadzīves tehnikas līdz lieliem rūpnieciskiem procesiem.

Atlases rokasgrāmata

Izvēloties filtrēšanas kompleksu savai mājai, jāņem vērā šādi punkti:

Pilns reversās osmozes ūdens attīrīšanas sistēmu komplekts tiek ražots atbilstoši noteiktam standartam, kas ļauj ērti atrast nolietotās iekārtas nomaiņu. Tomēr ne visi iekārtu ražotāji ievēro šo principu. Šis punkts ir jāpatur prātā, dodot priekšroku kompleksiem ar standarta parametriem. Starp tiem ir daudzas diezgan labas kvalitātes vietējās ražošanas ierīces. Krievijas sistēmu izmaksas, kā likums, ir zemākas nekā ārvalstu kolēģu izmaksas.
Visizdevīgāk ir iegādāties filtru tieši no ražotāja, pārbaudīta izplatītāja vai uzņēmuma veikalā. Reversās osmozes sistēmas labas kvalitātes rādītājs ir tehniskās dokumentācijas pieejamība, oficiāla garantija un skaidras uzstādīšanas un lietošanas instrukcijas. Pērkot noteikti ir jāpieprasa kvalitātes sertifikāts. Tāpat labāk zināt, kā pašam nomainīt ūdens filtru, lai nepārmaksātu par šo pakalpojumu.
Izvēloties uzglabāšanas tvertnes tilpumu, ir jāaprēķina vidējā mēneša ūdens patēriņa likme dzīvoklī. Lai ietaupītu osmozes filtra resursus, nav nepieciešams visu virtuves ūdeni izlaist caur to. Trauku, roku un sadzīves tehnikas mazgāšanai paredzēto porciju var paņemt tieši no ūdensvada. Saskaņā ar normām viens cilvēks dienā patērē apmēram 3 litrus ūdens. Reizinot šo skaitli ar ģimenes locekļu skaitu, viņi iegūst dienas likmi par visu dzīvokli.
Liela nozīme ir izlietnes iekšējās telpas izmēriem. Ir jēga pasūtīt ievērojamu izmēru tvertni lielai ģimenei ar plašu virtuvi un kopējām mēbelēm. Populārākie ir konteineri ar tilpumu 8-10 litri. Šie modeļi ir pietiekami kompakti, lai ietilptu standarta izlietnē.
Liela nozīme ir darba spiediena līmenim ūdens padeves iekšpusē. Reversās osmozes tehnoloģija ir paredzēta 2,8 bāru indikatoram. Ja mērījumi parādīja, ka ūdens spiediens ir mazāks, tad jums vajadzētu iegādāties īpašu kompleksu ar iekšējo sūkni. Tas nodrošinās nepieciešamo spiedienu, lai šķidrums izietu cauri membrānas filtram. Ūdens caurules ar pārāk augstu darba spiedienu ir aprīkotas ar spiediena reduktoru. Ja tas nav izdarīts, membrāna ātri sabojāsies.
Ņemot vērā īpašo lomu, ko membrāna spēlē reversās osmozes sistēmā, pirms iegādes tā ir rūpīgi jāpārbauda.

Ir svarīgi, lai šī elementa ražošanā tiktu izmantoti augstas kvalitātes materiāli. Veikalam ir jāpieprasa atsevišķs kvalitātes sertifikāts membrānai

Runājot par tā veiktspēju, vidējai ģimenei pietiek ar filtrēšanas ātrumu 7 l / h. Ja mājā dzīvo vairāk nekā 4 ģimenes locekļi, ir jāiegādājas efektīvāka membrāna vai jāiegādājas liela ietilpība.
Jāņem vērā, ka, palielinoties membrānas veiktspējai, palielinās arī tās izmaksas. Tāpēc pārāk jaudīgu ierīču pārnešana mājās nav praktiska. Piemēram, sistēma ar jaudu 15 l/h spēj apmierināt nelielas ēdnīcas vai kafejnīcas tīra ūdens vajadzības.

Svarīgs punkts, pērkot, ir pārbaudīt sistēmas konfigurāciju. Pilnajā komplektā standartā ietilpst pieci pamata attīrīšanas posmi: trīs priekšfiltri, membrāna un papildu modulis. Ražošanas materiāls un pēdējā posma funkcija dažādos modeļos var atšķirties.Papildus iepriekš minētajam mineralizatoram un biokeramikas kārtridžam ļoti populāri ir bloki, kas pildīti ar kokosriekstu čaumalu, aktivēto ogli un sudraba joniem. Šāda veida materiāliem piemīt antiseptiska iedarbība un tie palielina ūdens garšu.