Устройство систем обратного осмоса

Бытовые фильтры для очистки воды

КАТАЛОГ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАТНОГО ОСМОСА


Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.

Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. На настоящий момент в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде древних ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека. Информация об устройствах очистки воды на основе мембран обратного осмоса, предлагаемых группой компаний WATER.RU представлена в подразделе "Мембранные системы" раздела "Продукция".


Устройство и принцип действия мембранных систем обратного осмоса

Деминерализация исходной воды в обратноосмотическом модуле основана на принципе обратного осмоса – отделение деминерализованной воды от минерализованной через тонкопленочную полупроницаемую мембрану под давлением выше осмотического (баромембранный процесс), которое для заданных условий и типа применяемых мембран составляет от 8-12 bar для слабоминерализованных вод до 55 – 60 bar для морской воды. При таком давлении через поры синтетических композитных мембран проходят молекулы чистой воды и задерживаются гидратированные солеобразующие ионы: НСО3-, SO2-, С1-, Са2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Cu2+ и ряд других микроэлементов, имеющие значительно больший размер.

Следует иметь в виду, что полезная производительность модуля (по деминерализованной воде) не равна производительности насоса высокого давления, а всегда меньше, что в свою очередь зависит от температуры и ионного состава исходной воды – в основном от сульфатно-кальциевого соотношения и общей минерализации.


Установка обратного осмоса или мембранный модуль состоит из:

  • патронного или мультипатронного фильтра тонкой очистки (тонкость фильтрации 5 мкм)
  • насоса высокого давления
  • мембранной группы
  • средств автоматики и регулирующих элементов
  • КИП
  • пульта управления
  • опорной рамной конструкции
  • системы промывки мембранных элементов CIP
Чертежи вы можете посмотреть здесь.

Конструктивное исполнения установки обратного осмоса определяется качественным составом исходной воды, уровнем общего солесодержания и количеством мембранных элементов необходимых для получения требуемой производительности установки. По конструктивному исполнению можно выделить три основные группы установок. В основе конструктивного и компоновочного решения лежит способ организации мембранной группы, который, в свою очередь, определяет процентное отношение очищенной воды и концентрата.

К первой группе мы относим установки малой производительности ( от 0,1 до 5 куб.м/час).

Основным отличием установок этой группы является то, что один или несколько мембранных элементов установлены в одном напорном корпусе. Такое решение позволяет разрабатывать и изготавливать простые и не дорогие системы обратного осмоса. Компоновка установок может быть вертикальной, в случае использования одного мембранного элемента или горизонтальной, когда используется несколько элементов.

Ко второй группе мы относим установки малой и средней производительности и установки для солоноватой воды.

Для установок этой группы характерно то, что несколько мембранных элементов установлены в два, параллельно подключенные напорные корпуса. Такое решение позволяет разрабатывать и изготавливать более сложные системы обратного осмоса с высоким выходом очищенной воды. Установки этой группы способны работать на более соленых водах, включая морскую. Компоновка - горизонтальная. Количество корпусов в мембранной группе может быть кратное 2.

И, наконец, самая интересная и сложная, третья группа установок высокой производительности. Особенностью этих установок является то, что концентрат с основной группы подается на дополнительную группу мембран, чем достигается высокий процент выхода чистой воды с установки. Такое решение позволяет доводить отношение фильтрата к концентрату до 75%, что в конечном итоге уменьшает общее энергопотребление установки, сброс в канализацию и стоимость очищенной воды. Однако необходимо учитывать, что дополнительная группа мембранных элементов работает в более тяжелых условиях, чем основная, а это вынуждает принимать дополнительные меры по восстановлению или промывке мембран. В обратноосмотических системах, которые мы относим к третьей группе, реализуется более сложная технологическая схема, аппаратная часть и алгоритм управления установкой.


Система обратного осмоса Обратный осмос в промышленности Обратный осмос Обратноосмотическая система


Основу любой обратноосмотической установки составляет несущая рама. Разработке рам мы уделяем особое внимание. Рама не только определяет внешний вид установки. но и обеспечивает прочность и жесткость конструкции и оптимальную компоновку системы, что создает удобство в эксплуатации, обслуживании и ремонте как всей системы в целом, так и отдельных ее компонентов. Мы проектируем раму с учетом особенностей каждого конкретного объекта и изготавливаем на специализированном предприятии. Мы применяем рамы из нержавеющей стали или станочного алюминиевого профиля, реже, окрашенные металлические конструкции. В зависимости от требований к изделию рама обязательно укомплектована регулируемыми по высоте опорами или, дополнительно, колесными опорами.

На раме смонтированы: многоступенчатый центробежный насос, мембранная группа, 5 мкм мультипатронный фильтр, запорный электромагнитный клапан, реле давления и обратный клапан система промывки мембран. На передней панели рамы размещены ротаметры чистой воды и концентрата, манометры измерения давлений входной воды и рабочего давления, регулировочный вентиль изменения рабочего давления в линии концентрата и шкаф управления установкой. На трубопроводе в линии входной воды перед насосом последовательно смонтированы: фильтр тонкой очистки 5 мкм, электромагнитный нормально-закрытый клапан, реле защиты насоса «по сухому ходу» и обратный клапан.

На трубопроводе в линии деминерализованной воды установлен предохранительный клапан, обеспечивающий аварийный сброс воды при давлении в линии деминерализованной воды выше 3 bar и датчик кондуктометра – измерителя удельной электропроводимости обессоленной воды.

Проточные части насоса выполнены из нерж.стали, проточные части клапана и реле давления выполнены из латуни, монтаж трубопроводов выполнен из полипропилена, арматура и фитинги выполнены из нерж.стали, латуни и бронзы.

Обратноосмотический модуль полностью агрегатирован и подключается в составе установки водоподготовки к трубопроводам исходной воды, деминерализованной воды и слива в канализацию. Пульт управления модуля подключается к линии 3-х фазного переменного тока 380 В/ 50 Гц.

Принцип действия

Осмос

Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки.

Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной.

Осмос

Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет.

Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.

Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".


Обратный осмос

Бытовые фильтры для очистки воды

В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный.

Обратный Осмос

Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.



Примечание

В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает.

На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

В процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.

Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества . Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.

Подробнее ознакомиться с системами обратного осмоса вы можете здесь.



Вверх