Что из себя представляют мембранные фильтры для очистки воды и как они различаются по типам

МОДУЛЬНАЯ ТЕХНИКА ФИРМЫ РОКЕМ СЕРВИС СAНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Основным и важным звеном установки является мембранный фильтр (диск-шаровой модуль). Эта модульная техника состоит из оттестованных и надежных направляющих пластин, между которыми находятся сваренные ультразвуком мембранные «подушки». Фильтрующая емкость состоит из двух сфер с фланцами для монтажа. Гидравлические или направляющие пластины имеют открытый и короткий канал движения исходной воды над мембранами. Благодаря этому, снижается образование налетов на мембранах и гарантируется получение воды высокого качества при эффективном отборе фильтрата. К преимуществам особенностей конструкции фильтра, можно отнести также эффективную очистку мембран, что приводит к длительному времени эксплуатации фильтра без их замены. Обслуживание фильтра и замена мембран являются очень простыми за счет простоты сборки фильтра.

ГИДРОДИСКИМежду гидравлическими дисками расположены мембраны, торцы которых загерметизированы ульразвуковой сваркой. Направляющие пластины обеспечивают эффективный проток исходной воды над фильтрующей поверхностью мембран. Расположеный в центре общий фильтросборник позволяет направлять отфильтрованую чистую воду из фильтра в танк-накопитель чистой воды.

МЕМБРАНЫФильтромодуль снабжен мембранными фильтрационными «подушками», торцы которых загерметизированы ультразвуковой сваркой. Мембраны по геометрической форме могут быть восьмиугольные или круглые в зави симости от материала и серии изготовления.

Фирма Рокем Сервис проводит сервисное обслуживание оборудования: очистку, промывку мембранных фильтров. Практика фильтрации водопроводной воды в г. Санкт-Петербурге показала, что за 12 лет с начала первой продажи этих фильтров (более 700 штук), только через 7 — 10 лет первые пользователи этих приборов нуждались с помощи фирмы, заключающейся в очистке мембран. Фирма проводит в течении суток восстановление мембран в фильтре, после чего они снова могут работать с полной отдачей. По аналогичному принципу с аналогичными мембранами работает установка подготовки воды для ликеро-водочных изделий на ликеро-водочном заводе «Ливиз» с 1992 г. Только в 2003 году фирма провела первую замену мембран в фильтрующих модулях на новые. Это еще раз свидетельствует о надежности работы мембран на питерской водопроводной воде.

Фильтрационный прибор удобно располагается под кухонной мойкой, где всегда есть место для накопителя чистой воды, подключения экологического крана на верхней плате стола, подсоединения подводов и отводов водопроводной воды, стока в канализацию концентрата. Простота и надежность монтажа оборудования позволяет потребителю всегда иметь запас чистой питьевой воды для приготовления пищи, для того, чтобы сварить вкусный чай или кофе (а они получаются особенно вкусными на чистой воды). Фирма предлагает как комплектный набор для очистки воды, включающий все необходимые части для постоянного запаса питьеовй воды, так и отдельный прибор для прерывной работы фильтра, состоящий из фильтромодуля без соотвествующей обвязки. Вам не придется, как это происходит в основных случаях постоянно покупать какие-то части и расходный материал для систем водоподготовки (например, спустя 700-1000 часов работы новые мембранные модули и пр.). Наши фильтры, а их только в г.С-Петербурге более 700 штук, работают долго и надежно. Мембраны без их замены служат 7 — 10 лет, фильтры требуют минимального ухода, удобны в работе и приносят радость и здоровье в каждый дом.

Сборка и установка систем популярных марок: видео

Мембранная фильтрация обратного осмоса

Главным фильтрующим устройством считается мембрана, где происходит мембранная фильтрация. Через мембрану проходят только ионы и молекулы определенного размера, лимит прохождения ограничивается отверстиями, пористостью мембраны. Пора является барьером и не пропускает крупные частицы. Если посмотреть работу мембранной фильтрации, то она напоминает сито, такие мембраны считают полупроницаемыми. В водоочистителях используются мембраны с порами  до 1 нм. Примесям в таких поверхностях не проникнуть вовнутрь. Рассмотрим процесс осмотической очистки или мембранной фильтрации на примере. Возьмем емкость и мысленно разделим ее на две части полупроницаемой мембраной, в каждую часть нальем раствор солевой жидкости, представленной в разной концентрации.

Если внешнее давление на обе части одинаковое, то жидкостная концентрация будет выравнена в обеих емкостях. Молекулы будут проникать через мембрану в сторону менее концентрированного раствора. Если две части жидкостей будут находиться под одинаковым давлением извне, то концентрация выровняется. Осмотическое давление – это сила, которая заставляет молекулы жидкости перемещаться. Все живые организмы работают по системе осмоса, так происходит обмен веществ в организме.

Грязь и примеси остаются со стороны подачи воды, концентрация минералов не возрастает бесконечно. Мембрана сильно засоряется и при повышении концентрации повышается осмотическое давление. Процесс мембранной фильтрации прекращается при уравненных величинах. Полученные грязи потом смываются в установленный дренаж. Чтобы в дренаж не выходил весь поток воды стоит специальный ограничитель, которые при максимальном заполнении делает выброс.

Водный поток проходит фильтрацию и просачивается сквозь мембрану, если взять 10 литров чистой воды, то получится, что в дренаж уйдет в три раза больше, тем самым мембранная фильтрация достаточно дорогой метод очистки по расходам. Платить по счетчику достаточно дороговато. Если в частном доне дренажная система, то откачка тоже будет производиться чаще, чем обычно. Если у вас большой огород, то дренажную часть лучше вывести  в емкость, откуда будет поливаться огород.

Виды

Мембраны могут различаться в зависимости от:

• конструкции,
• размера пор.

Рассмотрим каждый вид более подробно и определим различия между ними.

По конструктивному исполнению

Фильтрующий элемент в зависимости от назначения может быть представлен в разном исполнении. Так, различают 5 вариантов.

Дисковые

Такие мембраны разделяются на 3 типа:

• однородные без подложки;
• армированные тканью, на которую наносится перфорированное полотно;
• с крупнопористой подложкой и рабочим слоем.

Изготовлена мембрана из 3 пленок:

• полистирольная,
• полисульфоная (не поддается деформации под давлением),
• полиамидная, которая выступает в роли барьера.

Трубчатые

Для изготовления такого элемента используются:

1. керамика;
2. пластик;
3. металл;
4. ткань.

В поперечном сечении трубка может измеряться в мм или см (до 2). Стенки также бывают разные: с одинаковой толщиной или с разным количеством пор, т. е. плотностью (асимметричные).

Подача воды в фильтр осуществляется посредством насоса. Очищенный продукт поступает в накопитель, а отсев сливается в канализацию.

Рулонные

Мембрана расположена между двумя дренажными прокладками. Полученный материал накручивается на трубу. В результате получается многослойный фильтрующий элемент. Вода проходит с одного торца, загрязнения с другого. В результате чистка фильтра практически не требуется.

Важно! Устройства такого типа считаются высокоэффективными.

Треково-мембранные

Пленку для таких приборов изготавливают из нескольких полимерных полотен толщиной до 23 мкм. После наслаивания они поддаются «бомбардировке» криптоновыми ионами. В результате получается мембрана с порами до 0,05 мкм.

Фильтрующий элемент справляется с очисткой любой воды на тонком уровне.

Ее используют в производстве компактных устройств, которые не требуют насоса и подключения к электросети.

Пластиковый футляр с мембраной достаточно опустить в емкость с исходной жидкостью. К нему подключается сливная трубка, которая помещается в другой сосуд для очищенной воды.

Половолоконные

В качестве фильтрующего элемента выступают пористые трубки. В поперечном сечении диаметр составляет 1 мм. Пропускная способность ограничивается фракцией в 0,1 мкм.

В канализацию выводятся:

• металл;
• бактерии;
• микроорганизмы.

Интересно! Отмечается способность устранять из воды цисты лямблий.

К недостаткам относят необходимость в постоянной чистке трубочек, так как отсутствует контроль над подачей воды. В результате загрязнение происходит относительно быстро.

По размеру пор у мембран

В зависимости от размера пор выделяют такие разновидности мембранных фильтров:

• Микрофильтрационные (1-0,1 мкм). Такое полотно справляется с очисткой мутной воды. Жидкость очищается от механических примесей и коллоидных частиц. Применяется для фильтрации сточных вод.
• Ультрафильтрационные (0,1-0,01 мкм). На поверхности мембраны оседают бактерии, водоросли, нерастворимые соединения и коллоидные частицы. С солями фильтр не справляется. Приборы устанавливают в промышленности и в частном секторе.
• Нанофильтрационные (0,01-0,001 мкм). Такая мембрана актуальна для работы с жесткой водой. Ее поры не пропускают металлы, органику, хлористые соединения. После прохождения потока через такой фильтр вода считается пригодной для питья.
• Обратноосмотические (0,001-0,0001 мкм). С помощью такого устройства осуществляется самая тонкая очистка. Из жидкости уходят нефтепродукты, бактерии, частицы вирусов, пестициды, красители. К минусам относится большой расход воды, а также дистиллированная вода на выходе, которая требуется дополнительного насыщения минерализатором.

Рейтинг и какая из моделей лучше

Хорошо зарекомендовали себя торговые марки «Барьер», «Аквафор», «Новая вода», Atoll, Aqualine. Они изготавливают комплектующие самостоятельно или используют мембраны Filmtec, Pentair и Osmonics из США, TFC из Южной Кореи. Эти полупроницаемые среды служат 2,5-5 лет.

Системы работоспособны 5-7 лет, если они периодически обслуживаются. Ниже в виде своеобразного рейтинга, описаны модели, которые стали лидерами продаж.

Atoll

Российский производитель в своих системах использует картриджи и колбы торговой марки PENTEK (продукты корпорации Pentair). Все элементы крепятся по стандарту John Guest – они быстро разбираются без использования специальных инструментов.

В модулях установлены картриджи стандартов Big Blue, Slim Line и Inline, которые продаются во всем мире. Производитель заявляет, что каждая деталь проходит проверку на герметичность.

Среди покупателей популярна модель Atoll A-575m STD.

Техническое описание:

Плюсы:

• Компактные размеры, небольшой вес (5 кг);
• Долгий срок эксплуатации;
• Легкость обслуживания;
• Объемный бак;
• Удаляет 99,9% загрязнений и патогенов, а затем насыщает жидкость полезными минеральными соединениями.

Минусы:

Стоимость системы и сменных элементов выше, чем у конкурентов.

Аквафор

Компания работает с 1992 года. В фильтрах используется сорбирующее волокно Аквален, гранулированные и волокнистые сорбенты. В дорогих моделях мембраны половолоконные. Компания самостоятельно производит все комплектующие. Специализируется на бытовых фильтрах.

Лидер продаж – модель Аквафор ОСМО 50 исп. 5.

Техническое описание:

Плюсы:

• Доступная цена;
• Удаление частиц, размером больше 0,0005 микрон;
• Легкая замена картриджей.

Минусы:

• Большой вес – 10 кг;
• Работает при давлении не меньше 3,5 бар, насоса в комплекте нет.

Новая вода

Компания существует больше 12 лет. Производитель «Новая вода» вступил в Международную ассоциацию качества воды (Water Quality Association). В России всего две компании получили такое приглашение. Продукция «Новой воды» соответствует сертификату качества ISO 9001:2008 и сертификату системы экологического менеджмента ISO14001:2004.

Доверие покупателей завоевала модель Econic Osmos Stream OD310. Эта система создана по новейшим технологиям.

Справка. С предочисткой справляется один мощный фильтр, а не три, как в стандартных системах.

Econic Osmos Stream OD310

Техническое описание:

Плюсы:

• Высокопроизводительная мембрана Toray (Япония);
• Компактность – системе не нужен бак, она быстро очищает воду в реальном времени;
• Малый слив жидкости в канализацию;
• Мембрана служит минимум 3 года, пред- и постфильтр нужно менять 1 раз в 6-12 месяцев;
• Система легкая – весит 2,1 кг;
• Фильтр работоспособный при давлении от 2 атмосфер, выдерживает нагрузку до 52 атм.;
• Сменные элементы легко отсоединяются;
• Гарантия 3 года.

Минусы:

Высокая цена.

TO300 с возможностью установки минерализатора

Еще одна популярная модель от компании «Новая вода» – ТО300. Это бюджетный вариант от производителя. Прямоточная система с обратным осмосом удовлетворяет нужды в питьевой воде 2-3 человек.

Техническое описание:

Плюсы:

• Картриджи и мембрана Toray задерживают 99,9% загрязнений;
• Фильтр хорошо смягчает воду;
• Систему можно расширить, установив бак для воды, дополнительный фильтр или минерализатор;
• Очень легкая и компактная конструкция – 1,2 кг;
• Простая установка;
• Элементы быстросъемные.

Минусы:

Дивертор, через который фильтр подключается к водопроводу, не выдерживает гарантийный срок.

Барьер

Российская компания делает фильтры больше 15 лет. Системы водоочистки производят из прочного пластика BASF, сорбентом служит кокосовый уголь Norit.

Интересно. Для каждого региона России специалисты рекомендуют конкретный фильтр.

Покупатели оценили модель Барьер ПРОФИ Осмо 100.

Техническое описание:

Плюсы:

• Надежная система за среднюю цену;
• Быстрая очистка воды;
• Высокое качество сборки.

Минусы:

• Частая замена фильтров;
• Занимает много места под мойкой.

Стадии очистки

Принцип действия метода обратного осмоса воплощается в трех этапах:

1. Предварительная очистка воды. Происходит в больших вертикальных колбах. На рисунке ниже они обозначены номерами 3, 4, 5.
2. Прохождение через мембрану. Корпус мембраны обратного осмоса (горизонтальная колба) обозначен номером 7.
3. Стадия посточистки. Колба обозначенная номером 12.

Схема подключения обратного осмоса – на рисунке ниже.

Вода, прошедшая стадию предварительной очистки, поступает на полупроницаемую мембрану, где разбивается на два потока: один проходит через мембрану и очищается, второй омывает её снаружи и со всеми загрязнениями, отторгнутыми мембраной, сливается в дренаж. Система очистки воды обратного осмоса работает не быстро, поэтому жидкость, прошедшая через мембрану, накапливается в специальном резервуаре (№ 11 на рисунке), откуда и поступает на посточистку. На этой стадии фильтрации воды происходит дополнительная очистка от запахов и/или минерализация.

Прекрасным представителем является фильтр Atoll A-550, он удаляет до 99,9% всех примесей содержащихся в воде и предотвращает образование накипи в нагревательных приборах.

Преимущества:

• Существенно экономится место: питьевой бак также установлен внутри корпуса.
• Фильтр легко содержать в чистоте при его установке под кухонной мойкой: на конструктивные элементы системы не попадает грязь, нет выступающих элементов и торчащих соединительных трубок.
• Разборный корпус предоставляет удобный доступ к деталям и сменным элементам.
• Широко распространенный в мире стандарт картриджей «inline» позволяет использовать аналоги фильтрующих элементов Atoll в широком ассортименте, например, производства Omnipure (США) или Pentek (США).
• Картриджи типоразмера «inline» заключены в пластиковый корпус и имеют быстроразъемные соединения, поэтому процедура их замены гигиенична (исключены контакты с загрязненными поверхностями), и проста (не требуется наличия специнструмента).
• Встроенная система контроля качества очищенной воды сигнализирует о необходимости замены мембранного элемента

Установка фильтра обратного осмоса

Для получения качественной воды на выходе из прибора к его выбору следует отнестись очень серьёзно:

1. Следует внимательно осмотреть корпус прибора. На пластике не должно быть трещин, сколов и прочих дефектов. От него не должно исходить никакого постороннего химического запаха.
2. Внимательно ознакомтесь с качеством соединения отдельных элементов прибора. От этого будет зависеть срок эксплуатации установки.
3. Мембранная перегородка — самая важная часть фильтра и должна быть изготовлена одним из лучших производителей. На данный момент лучшими изготовителями считаются мембраны от фирм Filmtec и TFC (срок их эксплуатации составляет около 5 лет)
4. Как правило, производительность фильтров около 200 л/сутки. В целом срок службы рассчитан на 5 — 15 тыс. л. Установки на 5 тыс. л. семье из 4 людей хватит приблизительно на срок до 2 лет.

Исходя из вышесказанного стоит сказать, что обратноосмотическая установка является прекрасным средством для очистки жидкости, особенно в условиях крупных промышленных городов. И все плюсы установки с лихвой перевешивают её недостатки.

Установка дополнительных приспособлений

Работу даже такого серьезного оборудования, как обратноосмотический фильтр, можно сделать более эффективной, установив дополнительные элементы.

Такие, как например:

• Регулятор давления. Оборудование предназначено для защиты элементов водопровода от перепадов давления, превышения допустимых значений на входе в фильтрационную систему и компенсации гидроударов.
• Система защиты от протечек. Устанавливается перед фильтром и перекрывает воду в случае протечек и попадания на нее воды. Минимизирует риски и ограничивает размер нанесенного ущерба, но не исключает полностью возможность утечек.
• Нитратный префильтр. Используется для эффективного удаления нитратов, место монтажа согласовывается со специалистами.
• Ледогенератор. Подключается через тройник в разрыв соединительной трубки, ведущей к питьевому крану.

Перед установкой фильтра измеряют манометром давление в магистрали. При значениях больших, чем 6,6 атм., устанавливают редуктор, при меньших, чем 2,2 атм., устанавливают насос, который будет создавать больший напор.

Для устройств, которые чаще всего используются чтобы улучшить функциональность обратного осмоса, далее приведено более подробное описание.

Элемент #1 — насос повышения давления

Мембранный фильтр, который является основой обратноосмотической системы, может полноценно функционировать только при определенном напоре воды в частном доме или квартире.

Если максимальное давление не превышает 2,8 атм., то для нормальной работы фильтра необходимо дополнительно установить помпу.

Если приходится докупать оборудование, то лучше это делать у одного производителя и руководствоваться разработанными им схемами подключения.

Пример одной из возможных схем. Насос может размещаться в разрыв поводящей трубки перед первым префильтром, а также после второго или третьего

Устанавливают насос только в паре с датчиком регулировки давления, который отвечает за его включение при падении давления и выключение при его скачке до максимума.

Датчик монтируют перед накопительным резервуаром, в разрыв трубки. При плохом качестве водопроводной воды перед насосом устанавливают магистральный фильтр грубой очистки.

Закрепляют насос повышения давления на горизонтальной или вертикальной поверхности с помощью специального кронштейна и шурупов

Если существует опасность усиления напора воды в системе до 3—4 атм., то для предотвращения протечек перед насосом нужно установить специальный клапан понижения давления.

Элемент #2 — ультрафиолетовая лампа

Иногда в обратноосмотическом фильтре складываются благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов в следствии повышения температуры воды или  простоя системы в течение длительного времени.

Это приводит к обрастанию префильтров микроорганизмами, снижению напора и ухудшению производительности оборудования. И тогда для дезинфекции воды используют ультрафиолетовые фильтры.

Устройство состоит из таких частей: нержавеющего корпуса с УФ лампой, находящейся внутри и блока питания, который преобразует напряжение в сети в значения, необходимые для работы лампы и предохраняет ее от скачков напряжения.

Вода, проходя внутри корпуса, просвечивается ультрафиолетовыми лучами и обеззараживается.

УФ лампа может устанавливаться после фильтра или перед ним. При монтаже лампы перед фильтрационным блоком ее часто используют в комплекте с префильтром

Место установки ультрафиолетовой лампы может зависеть от тех целей, которых необходимо добиться:

• на входе в фильтр – для устранения сильных биологических загрязнений водопроводной воды;
• между краном и емкостью – для защиты от попадания в бак микроорганизмов из питьевого крана.

На лампе для удобства монтажа предусмотрены две клипсы, которые помогают закрепить ее на блоке фильтрации или на любой другой поверхности.

Элемент #3 — минерализатор для воды

Вода, прошедшая через мембранный фильтр, на 90—99% очищается и избавляется от любых примесей, в том числе полезных и необходимых организму минеральных элементов. Такая вода кисловата на вкус.

Минерализаторы восполняют недостаток необходимых минералов, корректируют уровень PH. Картриджи-минерализаторы разных торговых марок могут отличаться по своему составу и ресурсу и обогащать воду кальцием, цинком, магнием, другими элементами.

Установку минерализатора проводят после мембранного фильтра и подключают преимущественно к двойному крану. Таким образом, у пользователя появляется возможность выбора между простой очищенной и минерализованной водой

В некоторых моделях фильтров обратного осмоса минерализатор играет также роль фильтра и устанавливается как последняя ступень очистки.

Замена картриджей

Производители в сопроводительной документации всегда пишут сроки службы фильтрующего элемента. Также указываются параметры картриджей и инструкция по их замене.

Как правило, процесс сводится к следующему:

• перекрывается подача воды;
• разбирается конструкция;
• достается и устанавливается новая мембрана.

Далее все происходит в обратном порядке: сбор, открывается подача. В завершение пропускается какое-то количество воды для тестирования.

Относительно периодичности замены мембраны однозначного времени нет. Все зависит от состояния поступающей жидкости. Может пройти меньше года или больше 5 лет. В среднем проходит 3 года.

Существует 2 способа определения необходимости в замене:

1. Первый опирается на скорость очистки. Если она снижается, значит, происходит процесс засорения.
2. Для второго понадобится анализ жидкости на предмет содержания солей и элементов, которые должны быть отфильтрованы.

Стоит ли использовать для очистки воды стационарные фильтры?

Стационарные фильтры имеют габариты побольше двух предыдущих вариантов. Механизм работы данного типа фильтра напрямую зависит от фильтрующего материала, который установлен на нем. Как правило, суть работы фильтра сводится к тому, что он пропускает сквозь фильтрующий элемент воду под давлением, что способствует ее очистке. Стоит отметить, что стационарные фильтры подключается к водопроводу с помощью гибкого шланга. Также если вы собираетесь приобрести такой фильтр, Вам следует знать, что он будет занимать определенное место на вашей кухне. Можно приобрести специальные крепления и подвесить фильтр на стене.

Особенностью конструкции данного фильтра по сравнению с предыдущими, является в то, что он имеет емкость для хранения отфильтрованной воды и краник, с помощью которого вы эту воду сможете получать. Скорость работы данного фильтра выше, чем у двух предыдущих моделей, однако она все еще остается низкой по сравнению с более дорогими моделями.

Преимуществом такого фильтра является то, что он не нуждается в слишком большом давлении в водопроводной сети. Таким образом, даже если ваша квартира находится на верхних этажах многоэтажного домов, вы все равно можете получать чистую воду без использования дополнительного оборудования.

Принцип работы

Принцип работы рулонного фильтра основан на очистке воды путем пропускания ее через мембрану. Вода под давлением может попадать на мембрану. Загрязнения остаются с обратной стороны и не проходят дальше. Работа фильтра должна быть основана на избежании возникновения неполадок. Подробное рассмотрение принципа работы поможет лучше разобраться в этом.

Последовательность технических операций:

• Очищаемая вода, попадая в торцевую часть, проходит вдоль мембраны;
• С одного конца трубка запаяна, а с другого расположена крышка. Это обеспечивает образование сильного напора, помогающего воде пройти через мембрану.
• Ячейки мембраны задерживают все частицы, которые крупнее отверстий. После они вымываются потоком воды;
• После очистки очищенная вода выводится наружу. Она перемещается в накопительную емкость.

Принцип работы нужно учитывать при использовании в бытовых целях. Рекомендуется устанавливать тройник с обратным клапаном.

Основа обратного осмоса – обратноосмотическая мембрана – фильтрующий элемент

Мембраны имеют древнюю историю, первые образцы были естественного происхождения. Еще Аристотель испытывал восковые сосуды для опреснения воды. Современные мембраны выполнены на основе синтетических полимерных композитных материалов. Механизм работы мембран недостаточно изучен. Считается, что у поверхности мембраны создается особый слой воды, который не растворяет имеющиеся в ней соли, препятствуя их прохождению через нее.В зависимости то назначения мембрана может быть выполнена в виде пластины или рулонного материала (большинство бытовых и промышленных установок). По конструкции мембрана обратного осмоса представляет пористую структуру из композитного материала. Главное требование – поры мембраны должны пропускать только воду и задерживать растворенные примеси. Для воды диаметр пор равен приблизительно 0,0001 мкм, что, впрочем, не является препятствием для некоторых веществ (хлора, кислорода, фтора). Обратноосмотическая мембрана имеет два основных параметра:

1. степень очистки (достигает 99% для многих веществ);
2. производительность (зависит от давления).