Обратный осмос – это метод обработки воды, при котором она под давлением проходит через специальную мембрану, расположенную внутри установки обратного осмоса. Мембрана сконструирована так, что пропускает через себя только молекулы воды, являясь препятствием для молекул других веществ.
Все не прошедшие через мембрану микроэлементы удаляются, а на выходе установки обратного осмоса получается химически чистая вода. Но для использования в аквариуме, такая вода не пригодна, так как почти полностью деминерализована.
Для использования такой воды в аквариумистике, как морской так и пресноводной, её необходимо восстановить, добавлением необходимых микроэлементов.
Как работает установка обратного осмоса?
Установка обратного осмоса подключаются к водопроводу, откуда поступает исходная вода для очистки, а все примеси сливаются в канализационную систему.
Так как самый дорогой элемент системы — обратноосмотическая мембрана, а срок ее службы зависит от качества поступающей в систему воды, большое внимание уделяется этапу предочистки.
На этом этапе может использоваться до трех разных фильтров, задачей которых является подготовка воды для прохождения через мембрану обратного осмоса.
Вначале вода при помощи механического пятимикронного полипропиленового фильтра, очищается от разного рода нерастворенных мелких частиц размером не менее 0,5 микрон, бактерий, цист, спор, песчинок и других механических примесей. После чего она поступает в префильтр с активированным углем. Большое значение, на этом этапе, имеет качество используемого угольного блока, основной задачей которого является удаление хлораминов, смесей хлора и аммиака.
Довольно часто коммунальные службы вносят эти вещества в водопроводную воду в качестве дезинфицирующих средств.
Угольный фильтр очищают воду от пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, растворенного железа и иных органических и неорганических веществ.
Последний одномикронный механический фильтр удаляет механические примеси размером менее 1 микрона.
И лишь на завершающем этапе вода подается на мембрану, которая производит основную очистку воды.
Процесс очистки воды через мембрану обратного осмоса под действием разницы давлений широко используется во всем мире. Очистка воды происходит при фильтровании через одну или несколько искусственных пористых мембран, изготовленных из синтетических материалов скрученных в рулон.
Размер пор в мембране составляет 0,0001 микрон, соответственно, через мембрану обратного осмоса проходят только молекулы воды. Что позволяет разделить поток поступающей воды на два: кристально чистая вода, поступающая в накопительную емкость и водный раствор повышенной плотности, который сливается в дренажную систему. В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы.
Качество полученной воды зависит от отдельных компонентов, составляющих данную систему.
Существует несколько разных типов мембран.
Мембрана представляющая собой тонкую композитную пленку (TFC), служит для очистки колодезной и водопроводной воды. Такая мембрана может повреждаться хлором. Для предотвращения таких повреждений на предварительном этапе следует использовать хороший угольный фильтр, удаляющий хлор из воды.
Некоторое время назад мембраны классифицировались в зависимости от источника исходной воды, одни были рассчитаны на использование с хлорированной водопроводной водой, другие предназначались для необработанной колодезной воды.
Мембраны изготовленные из триацетата целлюлозы (CTA) способны очищать воду и от хлора, но они имеют более высокую стоимость, менее эффективны и постепенно выходят из употребления. Главной причиной этого является повышение качества угольных префильтров.
Перед использованием мембраны тестируются и проходят сертификацию. Качественные мембраны имеют высокие показатели в удержании фосфатов, силикатов, нитратов и других соединений.
Технология обратного осмоса намного проще и экономичнее деионизации и дистилляции. Причем вода прошедшая через систему обратного осмоса может дополнительно быть подвергнута дистиллиляции и деионизации. В таком случае, фильтр деионизации прослужит гораздо дольше, так как система обратного осмоса примет на себя основную нагрузку.
Для качественной очистки воды требуется некоторого время, поэтому производительность у обратноосмотических фильтров относительно не большая.
Очищенная вода (осмолят) проходит по шлангу, отходящему от мембраны. Скорость поступления очищенной воды зависит от размера мембраны. Так фильтр, имеющий характеристики 50 GPD, в идеальных условиях, способен производить около 9 литров воды в час. Причем производительность системы напрямую связана с ее конструкцией, давлением и температурой воды.
В ситуации с низким давлением в системе может потребоваться специальный усилительный насос.
Шланг с очищенной водой, выходящий из установки обратного осмоса, можно подсоединить к поплавку и подвести к любому резервуару. Для этого необходимо использовать клапан автоматического отключения и обратный клапан для исключения обратного потока воды из резервуара.
При использовании поплавка применяют клапан автоматического отключения, предотвращающий обратное давление на мембрану. При отсутствии такого клапана придется включать и выключать фильтр путем возобновления подачи холодной воды.
Некоторые модели систем обратного осмоса имеют в своем составе деионизирующий блок. Такие системы носят название — ОО/ДИ (RO/DI или обратный осмос и деионизация). С их помощью можно получить чистейшую воду для использования в морской аквариумистике.
В перспективе все предприятия водоснабжения, для обеззараживания водопроводной воды, будут использовать хлорамины, представляющие собой смесь хлора и аммиака.
В связи с этим, выпущены модели имеющие в своем составе угольные префильтры. изготовленные с помощью последних улучшенных технологий и способные эффективно удалять все хлорамины, чего раньше не удавалось добиться. В системах обратного осмоса как правило используются угольные модули высшего качества.
Процесс монтажа системы обратного осмоса можно разбить на несколько стадий:
1. Фильтр подсоединяется к крану. Большинство моделей систем обратного осмоса в своей комплектации имеют, так называемый дивертор, с помощью которого ее можно прикрепить практически к любой раковине. Для того чтобы начать работу с фильтром, необходимо включить холодную воду и переключить небольшой рычаг на диверторе. После чего, вода начнет поступать в систему.
Для завершения работы необходимо просто прекратить подачу воды.
Существует несколько вариантов подсоединения подачи водопроводной воды в систему обратного осмоса. Например, с помощью шлангового фитинга или седловидного клапана;
2. Шланг для отвода воды с примесями подключают к сливу в канализацию. Отвод сточной воды можно организовать с помощью седловидного клапана в дренажной линии;
3. Шланг для выхода очищенной воды подключают к контейнеру-хранилищу. Для использования клапана автоматического отключения, требуется установить поплавок. Клапан автоматического отключения как правило не входит в стандартную комплектацию установки обратного осмоса, однако его можно приобрести в качестве дополнительного оборудования.
После подсоединения всех шлангов включают подачу холодной воды. С этого момента система находится в рабочем состоянии. Производительность установки обратного осмоса зависит от температуры и давления в системе.
Накопительный бак разделен на две части резиновой диафрагмой. Верхняя часть используется для чистой воды, а в нижнюю закачен воздух под давлением от 0,4 до 0,6 атм (избыточное давление). Вода из фильтра поступает в верхнюю полость бака, постепенно ее наполняя и сжимая полость с воздухом. Этот процесс продолжается до тех пор пока давление сжимаемого воздуха в нижней емкости не уравновесит давление воды на входе в бак. Когда наступает равновесие специальный клапан перекрывает подачу воды, Далее, по мере ее расхода и падения давления в воздушной полости, клапан открывается, и процесс закачки воды начинается вновь.
Очищенная вода не течет активно, а поступает в виде медленного и стабильного потока капель.
При низком давлении в системе, его можно увеличить путем установки специального насоса.
Если вода полученная с помощью системы обратного осмоса используется только для питья, то мембрана обычно изнашивается медленно. Так, мембрана 50 GPD может легко поддерживать постоянный уровень воды в 10 – 20 литровой емкости.
Если, система обратного осмоса используется для более масштабной водоподготовки, то мембрана изнашивается гораздо быстрее, и её требуется постоянно промывать.
Эта процедура заключается в открытии клапана на 3 – 5 минут для удаления накопившихся загрязнений с мембраны.
Следует помнить, что вода поступает в мембрану под давлением, при этом химически чистая вода проходит через нее, а твердые частицы (минералы) удаляются с выводом сточной воды. Однако некоторое количество минеральных частиц не удаляются и накапливаются на мембране, что уменьшает ее эффективность. С помощью промывки можно удалить эти частицы. Периодическая промывка мембраны может значительно продлить срок ее службы.
Некоторые модели систем обратного осмоса предусматривают автоматическую промывку.
Рано или поздно, наступит момент, когда потребуется заменить те или иные компоненты системы. Частота таких замен зависит от интенсивности использования установки и качества водопроводной воды. Обычно, осадочный префильтр, работающий изнутри наружу, следует заменять каждые 4 месяца. Этому предшествует изменение цвета воды. Некоторые модели установок обратного осмоса имеют прозрачный корпус, изготовленный из материала устойчивого к ультрафиолетовому излучению, что позволяет оценить состояние фильтра по его внешнему виду.
Угольный префильтр, состояние которого зависит от осадочного префильтра, обычно заменяют каждые пол года. При истощении фильтров снижается производительность системы. График замены мембран вариабелен.
Средний срок эксплуатации системы обратного осмоса, для получения питьевой воды, составляет около трех лет. При использовании системы обратного осмоса в подготовке воды для аквариумов, срок службы сокращается за счет более активного использования системы. Если производительность системы значительно снизилась, а замена префильтров не дала результата, то следует заменить мембрану. Чем жестче исходная вода, тем чаще нужно менять мембрану. Состояние мембраны можно оценить качеством получаемой воды. При износе мембраны возрастает общее количества растворенных в ней минеральных веществ.
Вода, очищенная с помощью системы обратного осмоса, может немного отличаться по своим параметрам, так как показатель pH водопроводной воды отличается в разных географических областях.
Существует возможность улучшить производительность установки обратного осмоса путем замены мембраны и фитинга ограничителя потока. Обратноосмотические мембраны 150/100/50 GPD имеют одинаковый диаметр, но обладают разной плотностью. Ограничитель потока обеспечивает соответствующую протоку в зависимости от плотности мембраны. Мембрана 100 GPD стоит не намного дороже мембраны 50 GPD, но установив ее можно увеличить производительность системы.
Применение установок обратного осмоса в аквариумистике
Обратный осмос необходим для получения чистой и мягкой воды. Для морских и рифовых аквариумов вода, полученная с помощью этой технологии, обогащается набором состоящим из микроэлементов, солей и минералов, необходимых для поддержания жизни. Очищенная таким образом вода устраняет многие проблемы, связанные с водопроводной водой. Системой обратного осмоса задерживаются многие примеси, в том числе фосфаты, нитраты и силикаты, которые создают питательную среду для развития нежелательных бактерий, водорослей и прочих микроорганизмов.
Для дискусов и других пресноводных рыб, полученный «осмолят» подлежит восстановлению — повышению жесткости. Так водопроводная вода, прошедшая через угольный фильтр, может быть использована для восстановления воды, полученной с помощью установки обратного осмоса. Очищенную угольным фильтром воду смешивают с осмотической до достижения требуемой жесткости. Таким способом получают мягкую воду с нужным уровнем pH. Соблюдение пропорций смешивания достигается использованием мерной посуды.
Если в процессе водоподготовки используют не фильтрованную водопроводную воду, то в неё следует добавить специальное дехлорирующее средство, которое содержит вещества, способные изменять химический состав воды, лишая смысла использование обратного осмоса. Поэтому наилучшим вариантом является дехлорирование с помощью угольного фильтра. Они недороги, но эффективно очищают воду от основных примесей. В процессе смешивания в аквариум сначала наливают осмотически очищенную воду, а только потом водопроводную.
Незаменимыми в вопросе использования очищенной воды являются измерители электропроводности. Существуют модели таких приборов, откалиброванные в микросименсах (1 мкСм или 1 Мо, величина, обратная электрическому сопротивлению Ом), либо, так называемые, солеметры (TDS), откалиброванные в миллионных долях общего количества растворённых в воде твёрдых веществ (TDS).
И в том и другом случае, они измеряют электрическую проводимость или величину, обратную электрическому сопротивлению воды. Химически чистая вода является плохим проводником электрического тока, потому что содержит очень малое количество солей, диссоциирующих на проводящие ток ионы. Таким образом, EC-метр(TDS) косвенно измеряет минерализацию воды. Для получения более точных показателей, приборы следует калибровать с помощью специальных калибровочных растворов NaCl (ppm/µS).
Применение EC-метров (TDS) диктуется тем фактом, что полученная в результате обратного осмоса вода изначально непригодна для содержания рыб, в ней отсутствует буферизация и как следствие неизбежны резкие скачки pH среды. Поэтому все без исключения обитатели аквариума нуждаются в минеральных добавках.
Воду, полученную с помощью установки обратного осмоса, следует хранить в специальных резервуарах, например, пищевых бочках. Они незначительно дороже, чем, например, мусорные контейнеры или другие емкости, содержащие различные химические добавки (например, вещества, тормозящие рост плесени).
Садовые шланги также не следует применять этой же причине.
Для перекачки «осмолята» лучше использовать полиэтиленовые шланги. Контейнеры для хранения очищенной воды должены иметь доступ к свежему воздуху.
Резервуар, для хранения воды, шланги и корпус фильтра следует периодически чистить. Для этого резервуар и шланги обрабатывают раствором перекиси водорода, а корпус фильтра протирают слабым раствором уксуса, после чего ополаскивают.
В резервуар с осмотической водой не рекомендуется добавлять водопроводную воду и дехлорирующие растворы. Так как, в нем начнутся процессы нитрификации.
На сегодняшний день обратный осмос является самой совершенной технологией очистки воды.
