В настоящее время все меньше остается мест на земле, где есть чистая вода. Деятельность человека привела к загрязнению подземных вод, вредные вещества проникают на глубину более 100 метров.
Потребность в очищенной воде растет с каждым годом. Повышаются требования к качеству воды в промышленности. Для удаления вредных примесей эффективнее всего применение мембранных фильтров
Для фильтрации воды чаще всего используются системы обратного осмоса.
Осмос и обратный осмос.
Прямой осмос или осмос является основой процесса обмена веществ всех биологических организмов на клеточном уровне. Для осмоса нужен раствор, растворитель и разделяющая их полупроницаемая мембрана, служащая преградой для растворенного вещества. Мембранный барьер пропускает только молекулы воды и кислорода и задерживает все остальное. Прямой осмос происходит следующим образом: со стороны растворителя возникает осмотическое давление, при котором его молекулы проникают на сторону концентрированного раствора и разбавляют его.
Обратный осмос что это.
Обратный осмос — противоположный прямому осмосу процесс, здесь уже жидкость (вода) очищается от растворенных в ней частиц, проходя через специальную мембрану под давлением. Мембраны задерживают до 98% солей и примесей. Эти загрязнения остаются с другой стороны обратноосмотической мембраны, и в дальнейшем сливаются в дренаж. Дренажная вода — это концентрат исходной воды. Очищенную воду называют пермеат.
Так что такое обратный осмос — это процесс, в результате которого мы имеем на выходе чистую питьевую и техническую воду.
Впервые этот процесс применили для очистки жидкости в середине 20 века. А сегодня метод обратного осмоса считается одним из самых эффективных в водоподготовке и водоочистке.
Системы обратного осмоса применяются на промышленных предприятиях и в частном секторе для:
- Дистилляции воды.
- Получения воды типа 1 и 2 в сочетании с ультрафильтрацией.
- В сочетании с ионным обменом получение фильтрованной воды.
- Опреснения воды.
- Снижения щелочности и умягчения воды.
- Очистки жидкости от тяжелых металлов и токсичных элементов.
- Очистки воды до норм СанПиН.
- Очистки сточных вод.
Установки обратного осмоса нашли применение:
- В пищевой отрасли. Применяют при производстве молочной продукции, напитков и бутилированной воды и другого.
- В общепите.
- В медицинских и образовательных учреждениях.
- На предприятиях химической, легкой, фармацевтической промышленности.
- В машиностроении, авиастроении, кораблестроении, металлургии и гальванических производствах.
- На предприятиях микроэлектроники, где требуется глубоко обессоленная вода.
- На всех предприятиях энергетики — гидроэлектростанциях, теплоэлектростанциях, атомных электростанциях, в котельных и др.
- ЖКХ, для индивидуального водоснабжения.
- В различных лабораториях, НТЦ, где требуется вода высокой очистки.
- В бассейнах, в системах охлаждения.
- На мойках самообслуживания, чтобы после мойки автомобиля не оставались всевозможные разводы и др.
Фильтр обратного осмоса удаляет из жидкости ионы натрия Na, кальция Ca, хлора Cl, железа Fe, тяжелых металлов, удобрения, мышьяк и другие примеси.Очищают жидкость в несколько этапов:
- Предварительная очистка с применением механических и угольных фильтров для удаления хлора и крупных органических примесей, песка, ржавчины.
- Очистка жидкости мембранным методом (через полимерную мембрану), не пропускает соли, бактерии и вирусы
- Очищенная жидкость скапливается в накопительных емкостях (баках).
- Постфильтрация. Применяют постфильтры (сменные картриджи) такие, как угольный картридж финишной очистки и кондиционирования воды, биокерамический картридж инфракрасного излучения и минерализатор. Они служат для более глубокой очистки воды, улучшения ее вкуса, ионизации и насыщения минералами.
Мембрана обратного осмоса. Мембраны выпускаются в виде рулонных мембранных элементов, которые дают возможность установить большое мембранное полотно в маленьком объеме. Это позволяет создавать компактность установок обратного осмоса. вертикально, и горизонтально. Фильтр обратноосмотический имеет полупроницаемые мембраны, которые состоят из:- Тонкого селективного слоя, толщиной 0,1-1,0 мкм, являющимся барьером для загрязнений.
- Пористой основы, толщиной 50-150 мкм, обеспечивающей прочность мембраны.
Меловые отложения (карбоната кальция) в виде белесого, кремового или желтоватого налета.
- Гипсовые отложения (сульфата кальция) и отложения бария или стронция. Этот осадок возникает часто после очистки морской и подземной солоноватой воды.
- Отложения оксидов металлов. В основном это соли железа и марганца.
- Осадок от кремниевых кислот, которые образуют устойчивые коллоидные отложения.
- Отложения иловые, от водорослей, нарост плесени и грибков.
Виды и устройство установок обратного осмоса.
Установки выпускаются четырех видов:
- Бытовые. Качество питьевой воды выше, чем после очистки угольными фильтрами.
- Малой производительности (до 5 м3/ч) для промышленного использования с малым потреблением очищенной воды.
- Средней производительности (5 – 10 м3/ч) для применения в промышленности.
- Высокопроизводительные (свыше 10 м3/ч). Экономически выгодно для очистки больших объемов жидкости. Они снижают расход воды и потребление электроэнергии, количество концентрата на выходе всего около 25%.
Системы обратного осмоса имеют полуавтоматическое или автоматическое управление и состоят из нескольких модулей.
В основном, комплектация обратноосмотической системы следующая:
- Фильтр предварительной очистки.
- Насосная группа — насос высокого давления, частотный преобразователь.
- Мембранный блок, с необходимым количеством мембранных элементов. В зависимости от того, какое качество имеет исходная вода, устанавливают от 1 до 4 напорных корпуса, можно и больше.
- Арматура с обвязкой.
- Устройства автоматики и регулирования параметров.
- Шкаф управления.
- Блок КИП, манометры.
- Система очистки мембран.
Каждое предприятие подбирает для определенных целей разные системы обратноосмотической. На какие показатели стоит обратить внимание:
- Состояние исходной жидкости. Необходимо сделать лабораторный анализ.
- Требуемая степень очистки жидкости. В наше время установки способны удалить от 80 до 99,8 % загрязнений.
- Размер мембран и их пор. Рассчитать количество необходимых фильтрующих блоков, исходя из производительности одного.
- Насос высокого качества и длительной эксплуатации.
- Определиться с количеством и типом фильтров для предочистки жидкости.
Преимущества и недостатки использования технологии обратного осмоса.
Достоинства:
- Экономия рабочих площадей. Другие технологии очистки жидкости включают в себя различные узлы и участки для осветления, ионизирования, поступления доз химических реагентов. Иногда жидкость проходит несколько ступеней очистки. Это требует больших площадей, затрат на реагенты, вложения на трубопроводы, соединительные узлы, специальное оборудование и дополнительное число обслуживающего персонала.
- Универсальность технологии. Различная производительность, подходит для дома, школ, больниц, детских садов, для малых предприятий и гигантов
- Высокое качество очищенной воды. Количество примесей на выходе в десять раз меньше, чем прописано в действующих нормах.
- Экономия электроэнергии и воды.
- Высококачественная система автоматизации, обеспечивает бесперебойную работу системы.
- Расходы на эксплуатацию незначительные.
- Концентрат сбрасывается в канализацию, не требуется дополнительная утилизация.
- Большой ассортимент моделей различной производительности. Можно организовать производство необходимой обратноосмотической установки по индивидуальным запросам заказчика.
- В любое время можно установить дополнительные узлы в систему очистки и увеличить производительность.
- Возможность установить обратноосмотическую систему в имеющуюся на предприятии систему водоподготовки.
- Если качество исходной воды хорошее (водопроводная), то можно исключить некоторые стадии предочистки, так можно уменьшить затраты на установку.