Что такое обратный осмос?
Обратный осмос является одной из самых передовых технологий очистки воды, широко используемой как в бытовых, так и в промышленных масштабах. Этот метод основан на принципе прохождения воды под давлением через специализированную полупроницаемую мембрану, которая способна задерживать до 99,9% всех примесей, включая соли, бактерии, вирусы, а также органические и неорганические загрязнители. Таким образом, вода после обратного осмоса становится практически дистиллированной, что делает её безопасной для употребления и использования в различных сферах жизнедеятельности человека.
Применение процесса обратного осмоса для решения проблем очистки воды требует полного понимания нескольких вопросов, таких как основы технологического процесса, критерии проектирования ОО и требования к предварительной очистке.
Основой процесса ОО является полупроницаемая мембрана, которая обеспечивает прохождение воды, но в то же время ограничивает прохождение растворенных ионных веществ.
Подавая давление на неочищенную воду на одной стороне такой мембраны, очищенная вода транспортируется на другую сторону мембраны и оставляет большую часть содержащихся в ней веществ.
Отделение растворенных ионных веществ от воды мембраной зависит от молекулярной массы и ионной нагрузки. Например, в системе обратного осмоса ожидается удаление в среднем 90% хлорида натрия. Это означает, что концентрация воды в отфильтрованной воде, проходящей через мембрану, составляет приблизительно одну десятую от концентрации сырой воды, подаваемой в мембрану. Хотя удаление карбоната кальция (жесткость) составляет примерно 95%, удаление солей большинства металлов составляет около 98-99%.
Для удаления веществ, задерживаемых мембраной, с поверхности мембраны канал подачи регулярно промывается потоком воды, который в 2-5 раз превышает поток воды отфильтрованной воды. Этот процесс предотвращает засорение поверхности мембраны и образование оболочки. Процесс промывки может быть выполнен при помощи как автоматических, так и ручных моющих машин.
В системах обратного осмоса важно поддерживать постоянный расход воды по всей мембране на одном уровне. Вода, которая поступает в модуль под высоким давлением, оставляет большую часть растворенных веществ, которые она содержит, на поверхности мембраны. Этот слой, образующийся на поверхности мембраны, называется «граничным слоем». Общее содержание растворенных частиц вещества увеличивает концентрацию этого слоя в направлении выхода воды из модуля.
Поскольку эффективность удаления ионов в мембранах постоянна, общее содержание растворенных концентраций в отфильтрованной воде, выходящих из точек в непосредственной близости от точки выхода, будет намного выше, чем в точках, в непосредственной близости от точки входа.
Пример: в случае, если концентрация растворенных твердых веществ в воде, контактирующих с мембраной, составляет 500 мг/л, концентрация в отфильтрованной воде, проходящей через мембрану в этой точке, будет примерно 25 мг/л Однако общая концентрация растворенных твердых веществ в воде, контактирующих с мембраной в другом месте мембраны, может составлять 1000 мг/л В этом случае концентрация отфильтрованной воды, проходящей через мембрану, составит 50 мг/л Чтобы предотвратить эту ситуацию, которая отрицательно влияет на эффективность удаления ионов из системы, была разработана конструкция, обеспечивающая движение потока, в результате чего «граничный слой» становится однородным по всем мембранам. Как объяснялось ранее, качество отфильтрованной воды будет повышаться при снижении минерализации исходной воды.
Когда система обратного осмоса выключена, исходная вода находится в положении «ожидания», концентрация растворенных веществ на стороне отфильтрованной воды постепенно увеличивается к тому же уровню, что и исходная вода. В результате первая проба воды отфильтрованной воды, полученная после повторного включения системы, будет иметь большую концентрацию, чем обычно. Однако эта концентрация вернется к нормальным уровням через некоторое время после запуска системы.
Качество чистой воды, производимой системой ОО, составляет примерно постоянный процент от качества исходной воды. Например, в случае если значение общего содержания растворенных веществ в питательной воде составляет 1000 мг/л, значение общего содержания растворенных веществ в чистой воде будет составлять около 40-100 мг/л (удаление 90% растворенных веществ). Однако, в случае если общее содержание растворенных твердых веществ в питательной воде составляет около 500 мг/л, в чистой воде будет около 25-50 мг/л
В некоторых системах некоторые химические вещества дозируются в линию подачи воды, чтобы регулировать качество воды на выходе и защищать мембраны.
При дозировании бисульфита натрия целью является удаление окислителей из воды, таких как хлор, что приведет к гидролизу мембран.
При дозировании ингибитора отложений возрастают пределы осаждения кремнезема, карбоната, бикарбоната и оксидов металлов, которые могут вызывать закупорку мембран ОО, и поэтому ионы направляются прямо в дренаж, прежде чем они выпадут в осадок на поверхности мембраны. Дозирование ингибитора отложений является фактором, непосредственно влияющим на работу мембраны. Таким образом, продлевается срок службы мембран.
На входе в систему обратного осмоса значение pH исходной воды снижается, поэтому риск образования накипи на мембранах сводится к минимуму. Дозирование кислоты поможет сохранить оптимальное потребление ингибиторов отложений.
