Очистка воды обратным осмосом

Обратный осмос применяется для проведения дезинфекции в домашних системах водоснабжения. Но, вследствие того, что:

• затраты электроэнергии при этом значительно выше, чем при хлорировании
• при данной обработке из воды удаляются минералы и соли, придающие воде вкус
• обратный осмос применяется только в тех случаях, когда необходимо удаление растворенных в воде минералов, таких как нитраты, хлориды и т.д.

Рис.49 Установка обратного осмоса

Что такое осмос?

Если установить полупроницаемую мембрану (мембрана с такими маленькими порами, что через них свободно могут пройти только молекулы воды) между двумя камерами резервуара и наполнить одну из них свежей водой, а другую— соленой, с одинаковым уровнем, то начнется следующий процесс:

Уровень воды в камере, содержащей соленую воду, будет постепенно расти, в то время как уровень воды в камере с чистой водой будет падать, так как чистая вода проходит через мембрану в камеру с соленой водой. Такой процесс уравнивания количества молекул чистой воды в обеих камерах называется осмосом. В камере с соленой водой количество молекул чистой воды такое же, как и в камере с чистой водой, но соленая вода к тому же содержит и молекулы соли. Это является причиной разности уровней по обе стороны мембраны.

В морской воде, содержащей 20 ООО промилле хлорида, осмотическое давление составляет примерно 300 м, равное 30 бар. Если вода содержит только 200 промилле хлорида, то осмотическое давление составляет около 3 метров, что равно 0,3 бар. Это говорит о том, что осмотическое давление зависит только от концентрации раствора соли. Если камера с соленой водой находится под давлением, которое выше осмотического, начинается обратный процесс. Чистая вода проходит через мембрану в обратном направлении, т. е. со стороны соленой воды по направлению к чистой, до тех пор, пока концентрация соленой воды не поднимется, пока давление чистой воды не уравняется с давлением соленой + давление насоса.

Такой процесс называется обратным осмосом.

Для продолжения процесса в резервуар закачивается новый солевой раствор, концентрированный раствор сливается наружу через сливное отверстие, находящеея вверху резервуара, и чистая вода продолжает проходить через мембрану в камеру с чистой водой.

При обработке солоноватой (слабо минерализированной) воды получается 25% концентрированного раствора и 75% чистой воды при давлении насоса 15 бар, в зависимости от концентрации солевого раствора. Не вся соль остается в камере солевого раствора. В зависимости от качества мембраны, небольшие количества соли (1,5-10%) все же проходят через нее.

Для продолжения процесса в резервуар закачивается новый солевой раствор, концентрированный раствор сливается наружу через сливное отверстие, находящеея вверху резервуара, и чистая вода продолжает проходить через мембрану в камеру с чистой водой.

При обработке солоноватой (слабо минерализированной) воды получается 25% концентрированного раствора и 75% чистой воды при давлении насоса 15 бар, в зависимости от концентрации солевого раствора. Не вся соль остается в камере солевого раствора. В зависимости от качества мембраны, небольшие количества соли (1,5-10%) все же проходят через нее.

Обратный осмос является идеальным методом для удаления нежелательных примесей из питьевой воды. Смотрите таблицу ниже.

Если источник воды содержит 200 промилле хлорида и вы желаете снизить концентрацию до 20 промилле, осмотическое давление питающей воды должно быть 0,3 бар. Это означает, что при значениях давления выше 0,3 бар вода начинает проходить через мембрану в камеру с чистой водой. Когда чистая вода покидает солевой раствор, концентрация соли в нем увеличивается и, следовательно, требуется более высокое давление. Но несмотря на это максимальное рабочее давление установки не должно быть превышено.

Как будет рассмотрено далее, обратный осмос является уникальным методом очистки загрязненной воды. В течение одной операции вода может быть очищена от бактерий, вирусов, кальция, магния, хлоридов и нитратов. При этом необходимо удостовериться в том, что исходная вода не содержит железа и марганца, т.к. это может нарушить пропускную способность мембраны. Поэтому вода, содержащая железо и марганец, перед прохождением через установку обратного осмоса должна быть предварительно окислена и профильтрована.

Очистку воды можно производить с помощью большой промышленной системы обратного осмоса или небольшой бытовой установки. Большинство бытовых установок обратного осмоса имеют производительность порядка 20 л/ч, или 0,5 м³/ч.