Энциклопедия воды – статьи, определения, размышления

Аппараты обратного осмоса состоят из нескольких фильтрующих ступеней. Начальные ступени, которые отвечают за предварительную подготовку воды, имеют ограниченный ресурс и их нужно регулярно менять. А вот нужно ли менять мембрану обратного осмоса? И, если нужно, то как часто требуется менять мембрану? Давайте ответим на эти вопросы. 

Нужно ли менять мембрану обратного осмоса? 

Скажем сразу – менять мембрану обратного осмоса нужно. Почему? Потому что на мембране постепенно и одновременно происходит три вещи: 

1) мембрана забивается накипью (солями жёсткости, железом и т.д.). 

2) мембрана постепенно разрушается под воздействием проскочившего через предочистку хлора. 

3) мембрану едят бактерии, которые поселились на ней. 

Каков результат? В первом случае производительность мембраны обратного осмоса падает; аппарат может вообще перестать пропускать воду. Во втором и третьем случае поток воды будет увеличиваться (поскольку мембрана становится более "дырявая"). Но одновременно ухудшается очистка воды, и уже не то что соли могут пройти через мембрану обратного осмоса, а и целые колонии бактерий. 

Соответственно, чтобы эти процессы не влияли на качество очистки воды, мембрану обратного осмоса нужно менять. И мы подходим ко второму вопросу: 

Как часто требуется менять мембрану? 

К сожалению, нельзя однозначно сказать, как часто требуется менять мембрану. В одном случае мембрана обратного осмоса прослужит до 5 лет. В другом – не прослужит года. Это очень сильно зависит от состава воды и количества очищенной воды. В среднем срок службы мембраны составляет 3 года. Это среднее количество времени для замены мембраны. 

Как определить, пора ли менять мембрану, если не хочется менять её наугад? Очень просто. Если снижается скорость очистки воды, то мембрана забита накипью и другой грязью. И как только вас перестаёт устраивать количество очищенной воды, то мембрану пора менять. 

Определить, пора ли менять мембрану из-за её разрушения хлором и бактериями, сложнее. Показатель – ухудшение качества очистки воды. Показатель качества очистки воды – это общее содержание солей в воде. Или, английскими буквами, TDS. 

На хорошей мембране обратного осмоса вода очищается до уровня 10-30 миллиграмм солей на литр. Этот показатель также зависит от состава неочищенной воды, как и ресурс мембраны.  То есть, он может быть больше, а может быть меньше. Как бы то ни было, если мембрана разрушена, то это значение вырастает вдвое, а если за аппаратом обратного осмоса не следить, то и больше. 

В принципе, если содержание солей в очищенной воде выросло в 2 раза, то это показатель того, что мембрана разрушается, и пора думать о замене. 

Как измерить общее содержание солей для того, чтобы определить, требуется ли менять мембрану?

С помощью прибора под названием солемер, или TDS-метр. Он свободно продаётся во множестве магазинов и стоит от 400 до 600 гривен. Если будете брать, то берите с температурной компенсацией. Иначе у вас будут разные значения количества солей в зависимости от температуры воды. 

Есть другой способ, менее надёжный, но и менее дорогой – определить, требуется ли менять мембрану. Возьмите гладкую блестящую поверхность, например, зеркальце. И капните на него каплю очищенной воды. Вода достаточно быстро испарится. А на стекле-зеркале останется еле-заметное пятнышко высохшей соли. Если вы капаете каплю, и после высыхания пятно соли интенсивнее в 2 раза, то мембрана стала очищать воду хуже. 

Оба способа определения, пробита ли мембрана, не работают, если у вас установлен минерализатор. 

В комментариях прозвучал вопрос, просьба осветить это явление-процесс подробно и с деталями. Что мы и сделаем.

Итак, обратный осмос. Или, другими словами, осмос наоборот, в другую сторону. Что же такое осмос как таковой?

Осмос – это такое физическое явление. Чтобы описать его понятнее, давайте будем идти постепенно, шаг за шагом. Для начала представьте себе ёмкость.

Теперь представьте, что эта ёмкость  разделяется напополам гибкой перегородкой (например, из тонкой резины).  Получается две камеры.

Что будет с перегородкой, если в обе камеры налить одинаковый объём воды? Ничего. Она будет неподвижна, в равновесии.

Теперь в одну камеру наливаем хороший, крепкий раствор сахара. А во вторую – такое же количество  обычной воды.

Что произойдёт?

Гибкая перегородка выгнется в сторону чистой воды – её "выдавливает" раствор сахара.

Та сила, которую нужно приложить к перегородке, чтобы вернуть её в исходное, расновесное положение (как она была в случае с водой в обеих камерах), называется "осмотическое давление". То есть, это определённая сила. Отчего она возникает?

Оттого, что в одной камере есть то, чего нет в другой, в нашем случае это сахар. Такое состояние, в котором в одном месте что-то есть, а в другом чего-то этого нет, называется "разность потенциалов". И всегда возникает движение от большего к меньшему, в сторону уравновешивания.

Что будет, если гибкую перегородку в ёмкости сделать полупроницаемой? То есть такой, чтобы через неё мог пройти сахар?  Под воздействием осмотического давления сахар устремится в камеру, где сахара нет. Движение будет проходить до тех пор, пока количество сахара в двух камерах не выравняется.

Но что произойдёт, если полупроницаемая перегородка между камерами сможет пропускать воду, но не будет пропускать сахар? Ведь "стремление" к равновесию у системы осталось. Осмотическое давление осталось.

В этом случае вода будет проникать в камеру с сахаром, разбавляя его. Вот этот процесс называется "осмос". Он очень распространён в живой природе: питание организмов как на уровне клеток, так и на уровне целой пищеварительной системы происходит именно по типу осмоса.

Что же такое обратный осмос? Это осмос наоборот. Однажды, почти сто лет назад, люди задумались: вот есть две камеры, одна с раствором солей, другая с чистой водой. Камеры разделены полупроницаемой перегородкой, вода может пройти через неё, а соли – нет. В обычном состоянии вода стремится в камеру с рассолом. Но что будет, если на камеру с рассолом оказывать давление?

Произойдёт вот что. Чем больше давления оказывается на камеру с рассолом, тем меньше вода может в неё поступать через полупроницаемую перегородку. При определённом давлении вода в камеру перестанет поступать. Кстати, это давление и равно осмотическому давлению.

При дальнейшем увеличении давления вода, содержащаяся в рассоле, будет выдавливаться через полупроницаемую перегородку в камеру с чистой водой. Это процесс, обратный осмосу – то есть, обратный осмос.

В процессе обратного осмоса наш раствор сахара концентрируется (то есть сахара по отношению к воде становится больше, чем было в начале), а количество чистой воды в другой камере увеличивается; камера пополняется опреснённой водой. То есть, по сути, мы видим процесс обессахаривания. В более общем смысле это деминерализация (или опреснение, или обессоливание).

Некоторое время (примерно, лет тридцать-сорок) с этим явлением ничего не делали, не могли придумать, зачем оно нужно. Но, когда люди стали осваивать пустынни (Арабские Эмираты и соседние государства), стал ребром вопрос в питьевой воде. Дистиллировать воду очень дорого. Но вот обратный осмос…

Первые аппараты обратного осмоса были нужны для того, чтобы опреснять морскую воду. Для этого применялись высокие давления (порядка 60 бар); можно сказать, гипер-давления. Поэтому процесс обратного осмоса другими словами называется "гиперфильтрация", то есть, сверх-очистка.

Далее процесс пошёл в стророну уменьшения объёмов, примерно одновременно с ухудшением качества водопроводной воды вследствие её загрязнения.  И вскоре появились системы обратного осмоса, доступные каждому. Естественно, вначале они появились за рубежом. Потом стали продаваться и у нас.

Собственно говоря, современные системы гиперфильтрации предназначены для очистки водопроводной или скважинной воды от различных вредных примесей. Вредные примеси (нитраты, тяжёлые металлы и т.д.) отсеиваются на полупроницаемом барьере (мембрана обратного осмоса). Потребителю достаётся чистая и безопасная вода.

Естественно, системы гиперфильтрации используются и в промышленных целях – как деминерализаторы в технологических процессах, для обессоливания морской воды, в качестве замены дистилляторам и для многих других целей.

Со временем были разработаны мембраны, которые могут пропускать большие примеси, чем соли. Так, появились нанофильтрация (умягчает воду, убирает соли тяжёлых металллов, бактерии, вирусы, органические примеси), ультрафильтрация (убирает бактерии, органические примеси, вирусы), микрофильтрация (убирает бактерии и крупные примеси).  В большей степени эти процессы используютсяв промышленности. Хотя есть и бытовые варианты.

Но до сих пор спектр систем обратного осмоса наиболее распространён, так как он в наилучшей степени удаляет из воды вредные вещества.

Любой фильтр для воды, поскольку выполняет одинаковую функцию, состоит из сходных частей.

Перво-наперво это блок подключения фильтра к водопроводу (или другому источнику воды). Этот блок может быть совершенно различного вида, но задача у него вполне определённая – подключить (надёжно и без протечек) фильтр к источнику воды. Чаще всего это тройник-американка для врезки в трубопровод и кран для того, чтобы фильтр можно было легко отключить от воды.  Если для примера взять обычную многоступенчатую систему обратного осмоса, то там тройник с двух сторон имеет резьбу для подключения к трубе, а с третьей – отвод с краном и гнездом для быстроразъёмного соединения.

Следующий этап – механическая очистка воды. Чаще всего  этот этап выполнен в виде отдельной ступени-колбы с картриджем механической очистки. Иногда используется фильтрующая сетка, но в случае со стандартными системами очистки воды (тот же обратный осмос), это именно картридж. Степень очистки воды перед системой обратного осмоса оптимальна 5 микрон.

Далее фильтр для воды состоит из этапа очистки воды от хлора. Хлор в 99 % случаев удаляется с помощью фильтра с активированным углём. Благодаря  большой площади поверхности, активированный уголь полностью удаляет хлор из воды в течение определённого времени. Частота замены для аппаратов обратного осмоса составляет раз в 4 месяца (для надёжности) или 2/3 ресурса, если он известен.

Следующая составная часть фильтра для воды зависит от типа фильтра для воды. Это может быть ещё один картридж с активированным углём, ультрафиолетовая лампа, мембрана ультрафильтрации, ионообменная смола, обезжелезивающая загрузка, мембрана нанофильтрации или обратного осмоса.

В любом случае, можно назвать эту ступень (которая может включать несколько этапов) основной ступенью очистки воды. Обычно она наиболее дорогая (например, мембрана обратного осмоса или ультрафильтрации).

В зависимости от модели фильтра, может существовать ступень посточистки воды. Так, например, в случае с умягчителем или обезжелезивателем, после этого аппарата рекомендуется устанавливать фильтр с активированным углём для того, чтобы во время промывки фильтров загрязнения не попали в основную водопроводную магистраль.

После аппарата обратного осмоса (капельницы) обычно устанавливается постфильтр с посеребрённым активированным углём или ультрафиолетовая лампа. Это необходимо оттого, что низконапорный обратный осмос, работающий на накопительный бак, может быть источником вторичного загрязнения воды во время простоев.

Ещё один важный элемент очистителя для воды, без которого его состав был бы неполным, это источник движущей силы воды и движущей силы прибора. В случае с бытовыми фильтрами для воды воду двигает насос, подающий её же в водопроводную магистраль. Иногда бытовые фильтры, особенно очистители обратного осмоса, оснащаются дополнительными помпами для поднятия давления, отчего возрастает их производительность. Иногда системы обратного осмоса оснащаются пермеатными помпами, но это почти не практикуется.

Для работы насоса (если он есть)), или контроллера (счётчика ресурса и т.д., если он есть), используется электроэнергия.

Несколько слов про контроллер. В бытовых системах очистки воды он почти не встречается, однако в более производительных фильтрах он присутствует и выполняет важные задачи по согласованию работы фильтра для воды.

Далее, фильтр для воды состоит из отводящих трубопроводов. Один из них, встречающийся относительно редко, это слив в канализацию. В процессе работы (или в процессе промывки) очистителя происходит разделение воды на грязную и чистую. Грязная и сливается в канализацию. Для этого необходим блок соединения линии слива очистителя и канализации. Чаще всего это очень просто организовать. Например, очиститель может присоединяться к канализации гибким шлангом в точности, как и стиральная машина. Или же (как система обратного осмоса) с помощью специального хомута, который обжимает проделанное в канализационной трубе отверстие.

Канал чистой воды (он тоже входит в состав фильтра для воды) – это обязательный элемент. Может выглядеть как тройник с краном (для мощных фильтров, которые врезаются в линию водопровода, или как изящный краник, обычный для привычных питьевых систем.

Таким образом, фильтр для воды состоит из ряда перечисленных выше элементов, большинство из которых незаменимы.

Если вы покупаете фильтр для воды, а в нём должна быть важная или незаменимая часть, но её НЕТ, не покупайте этот очиститель, поищите другой.