Мембранный фильтр для воды — принцип работы, плюсы и минусы

2 Как очистить фильтрационную мембрану?

Необходимость чистки или замены фильтрующей мембраны и срок её службы, во многом зависят от качества воды, которая подаётся на фильтр, а также от её количества. Поэтому определить универсальное время, когда мембрану нужно заменить или очистить – достаточно сложно (в среднем от полугода до четырёх лет).

В случае, когда пользователь не стеснён в средствах – мембрана в фильтре может быть просто заменена (в фильтре картриджного типа достаточно просто заменить один блок на другой). Одним из вариантов решения данной проблемы может быть не замена, а промывка фильтрующей мембраны.

В фильтрах некоторых производителей также может быть предусмотрена промывка мембраны, режим которой предполагает подачу воды на мембрану со стороны, противоположной обычному потоку или резкий сброс давления.

Промывка мембраны таким способом может организована и непосредственно пользователем (если корпус и конструкция фильтра это позволяют). Мембрана извлекается и полощется просто в воде, воде с мылом или в воде с лимонной кислотой. Кроме того, мембрану можно промыть, направив на неё струю воды того же состава.

Также возможен вариант, когда в пятипроцентный раствор лимонной кислоты и тёплой воды погружается корпус фильтра полностью на время около пяти часов, после чего промывается чистой водой. Поле этого, первые полчаса воду, которая будет поступать из фильтра использовать нельзя.

Периодическое проведение таких процедур существенно увеличит срок службы мембраны. Не в быту промывка (регенерация) мембраны производится с помощью более сложных щелочных или кислотных реагентов, очистить мембрану таким способом на дому не представляется возможным.

Промышленные установки обратного осмоса

Процедура очистки промышленных мембран, которые применяются для опреснения воды или для фильтрации сточных вод достаточно комплексная и производится с помощью предусмотренных самими механизмами режимов работы.

2.1 Как установить мембранный фильтр?

В случае бытовой и самостоятельной установки мембранного фильтра или фильтра, работающего по технологии обратного осмоса (обычно ставятся «под мойку», непосредственно к крану, который планируется использовать как питьевой, и подключаются к колену для слива сточных вод) – нужно выполнить определённую последовательность действий.

Нужно очистить пространство, где будет размещён фильтр и перекрыть воду. Далее следует раскрутить соединение, которое идёт от магистрали на смеситель.

В линию устанавливается тройник на резьбу и шаровой кран на него, что позволит подать на фильтр воду. Также, производится установка крана для питьевой воды в мойку и просверливание отверстия в колене для сточных вод. Если давление в основной системе подачи воды больше 6 бар – может понадобиться установить редуктор давления (проверять манометром).

Далее происходит сборка фильтра, работающего по технологии обратного осмоса, согласно инструкции и соединение фильтра с системой подачи воды и слива сточных вод. При этом нужно следить, чтобы согласно схеме были правильно соединены также выводы для сточных вод и шланг подачи на кран питьевой воды.

Поскольку в состав системы обратного осмоса обычно входят фильтры для предварительной фильтрации и пост-фильтр – система прогоняется около десяти минут без мембраны, затем – перекрывается. На данном этапе она уже собрана и подключена к линии водоснабжения и сливу сточных вод.

В систему устанавливается мембрана и также подаётся вода на 10 минут. Производится тестирование результатов с помощь TDS-тестера (измеряет содержание солей в воде).

Установка мембранного фильтра другой системы производится аналогично приведённым этапам (обычно, это отдельный корпус, или несколько сменных картриджей на общей основе).

Плюсы и минусы мембранных фильтров

Среди всех разновидностей мембранных фильтров в бытовом хозяйстве нашли применение установки обратного осмоса с начальной стоимостью около 6000 руб., обладающие высочайшей эффективностью водоочистки. К их положительным качествам относят:

• Высокую чистоту отфильтрованной воды, в которой отсутствуют все виды бактерий, микробов, вирусов, оксиды металлов, вызывающие накипь.
• Система фильтрации имеет простую конструкцию и может самостоятельно обслуживаться потребителем.
• В отличие от популярных бытовых альтернативных методов очистки с аэрационными установками и ионообменными смолами, система обратного осмоса занимает небольшое пространство под мойкой.
• Срок эксплуатации мембранного фильтра благодаря технологии с постоянной прочисткой его поверхности проточной водой, превышает время использования картриджей в системах кувшинного типа и может доходить до 2-х лет. Системы, где предусмотрена автоматическая очистка мембраны, работают без смены фильтра 5 и более лет.

Популярные бренды и внешний вид фильтров обратного осмоса

Несмотря на высочайшее качество очистки, мембранный фильтр с обратным осмосом имеет ряд недостатков, ограничивающих его широкое применение в быту:

• При эксплуатации установок с данным методом фильтрации эффективно очищается лишь 1/4 часть поступающей воды, остальную придется сливать в канализацию или искать ей применение в хозяйственных целях.
• Высокое качество очистки требует сильного давления в системе до 10 атмосфер для продавливания воды через мелкоячеистую мембрану, такой напор можно достичь только с использованием электронасоса, для работы которого требуется электроэнергия — это существенно повышает эксплуатационные расходы.
• Для корректной работы мембраны обратного осмоса вода перед фильтрацией должна проходить предварительную очистку — в результате дополнительно используют три фильтра (стандартный комплект Аквафор трио, Роса). В двух из них угольные картриджи подлежат обязательной периодической замене, что приводит к дополнительным расходам.

Физические параметры типовой установки обратного осмоса

• Проходя через систему обратного осмоса, вода теряет полезные для здоровья человека минералы и становится безвкусной, поэтому для улучшения вкусовых качеств используют дополнительный узел минерализации с расходными компонентами.
• По сравнению с другими системами, фильтр обратного осмоса имеет довольно низкую производительность (максимум 0,12 л/мин у популярной модели Гейзер Престиж) и используется только для получения питьевой воды.
• Многие пользователи жалуются на шумную работу автоматической системы, включающей нагнетающий воду электронасос после опустошения накопительного бака, иногда электроника путается в работе и постоянно включает и отключает помпу.
• Средняя стоимость обратноосмотического фильтратора около 7500 руб. без нагнетательной помпы — такие расходы не каждому по карману.

Очистка и регенерация трекового фильтра

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

Рулонные фильтры для воды мембранного типа чаще других используют в системах бытовой водоочистки, их принцип работы основан на пропускании жидкости через специальную мелкоячеистую мембрану на пропитанной бумажной основе и отвода загрязнений с частичным улавливанием полиэстерным фильтратором. Он необходим для корректной работы системы — чтобы фильтр действовал, вода подается на мембрану под давлением, при этом слой полиэстера создает сопротивление на пути водного потока и препятствует его выходу через очиститель. При его отсутствии вода под давлением беспрепятственно проходит через фильтр в продольном направлении, не продавливаясь в мембрану и затем в дренажную трубу.

Работа мембранного рулонного фильтра состоит из следующей последовательности технологических операций:

• Очищаемая вода поступает в торцевую часть фильтра и проходит вдоль мембраны, с этого конца внутренняя пластиковая трубка запаяна и не имеет дефрагментации.
• С другого конца корпус закрывает крышка с выходным штуцером малого диаметра, ограничивающего давление. В результате внутри появляется избыточный напор и очищаемая вода продавливается сквозь ряд мембранных фильтров к круглым отверстиям на центральной трубе.
• В процессе продавливания все частицы, размер которых превышает диаметр ячеек мембраны, собираются в полиэстерном фильтраторе и между ячейками сетки, а затем вымываются проходящим потоком воды.

• Таким образом, фильтруемая жидкость движется одновременно вдоль фильтра и в радиальном направлении, просачиваясь в мембрану, скрученную в спираль. Очищенная вода (пермеат) через центральную дренажную трубу выводится наружу, а загрязненная жидкость (концентрат) с высоким содержанием вредных примесей собирается у выходного торца фильтра после продольного прохождения через сетку и полиэстеровую подложку.
• Солевой концентрат отводится в накопительную емкость для дальнейшего использования в бытовом хозяйстве или утилизируется путем слива в канализационную систему.

Схема установки обратного осмоса

Как видно из принципа действия данного фильтра, значительная часть очищаемой жидкости (около 3/4) содержит высокую концентрацию вредных примесей и сливается, поэтому при бытовом использовании подобных систем следует продумывать вопрос о рациональном использовании этих водных объемов в хозяйственных целях.

Конструктивное устройство бытовой обратноосмотической установки

Как работает промышленный обратный осмос

Системы промышленного обратного осмоса получают воду для очистки из водопровода, выделенные примеси отправляются в канализацию. Технологический процесс очистки воды включает в себя несколько этапов:

• Предварительная подготовка воды.

• Фильтрация жидкости через мембрану обратного осмоса.

• Сбор очищенной воды в накопителе.

• Итоговая очистка.

• Раздача очищенной воды через специальный кран.

Начинается процесс промышленного обратного осмоса с предварительной подготовки воды. Мы уже говорили, для чего это делается. Различные взвеси и крупные частицы быстро засорят обратноосмотическую мембрану и выведут ее из строя, а это самая дорогая деталь системы. Чтобы этого не допустить, на этапе предочистки вода проходит три фильтра, прежде чем дойти до мембраны. Каждый следующий фильтр улавливает все более мелкие загрязнители.

Первый механический полипропиленовый фильтр улавливает песок, мельчайшие фрагменты ржавчины и другие подобные примеси размером 0,5 микрон и более. Далее вода проходит через угольный фильтр, который очищает ее от химических и органических примесей: хлора, нефтепродуктов, пестицидов, соединений железа, тяжелых металлов и т. д. Последним в этом цикле стоит механический фильтр, удаляющий примеси размером один микрон и меньше. Подготовленная таким образом вода теперь содержит частицы, доступные только мембране.

Промышленный обратный осмос воды на молекулярном уровне не может проходить быстро, поэтому производительность установок обратного осмоса сравнительно невелика. Например, бытовые установки такого типа могут в сутки очистить от 150 до 300 литров воды. Скорость работы мембраны может несколько изменяться, в зависимости от температуры и степени загрязнения воды. Однако главным фактором будет давление жидкости. Чем оно сильнее, тем быстрее идет процесс.

Очищенная вода собирается в накопительном баке, объем которого у бытовых фильтров составляет от 4 до 12 литров, в зависимости от производительности и модели. Накопительные баки изготавливают из высококачественной стали и сверху покрывают эмалью. Бак внутри имеет две камеры, разделенные силиконовой мембраной. Верхняя постепенно наполняется очищенной водой, а в нижней находится воздух под давлением.

При сливе воды из верхней камеры мембрана поднимается, поддерживая сверху давление, необходимое для слива воды из бака. Бак имеет ниппель со стороны нижней камеры, чтобы в случае необходимости можно было отрегулировать давление воздуха в накопительном баке. Сверху на накопительном баке имеется резьба для накручивания крана для забора воды.

Итоговая очистка воды из бака происходит через последний фильтр, который позволяет получать из крана гарантированно безопасную питьевую воду.

Отдельный кран для подачи очищенной способом обратного осмоса питьевой воды выводится возле кухонной мойки или на столешницу. Водопроводная вода для хозяйственных нужд идет через обычный кран.

Если потребитель заботится о своем здоровье и хочет использовать в пищевых целях воду высшего качества, к системе очистки воды способом обратного осмоса можно добавить картриджи с минералами для восстановления природной структуры воды.

Минерализатор насытит воду правильным количеством натрия, магния, кальция. Натрий важен для поддержания нужной кислотности в организме. Магний способствует поддержанию здоровья, участвуя в огромном количестве обменных процессов организма, препятствует образованию онкологических заболеваний, склероза, камней в почках

Кальций является важной составляющей костей, зубов. Он необходим для нормальной работы сердца, мышц, нервной системы.

Значительно улучшит качество воды и приблизит к ее идеальной природной структуре установка биокерамического картриджа. Картридж наполнен запеченными глиняными шариками, внутри которых находится турмалин – минерал, излучающий волны из длинноволнового инфракрасного диапазона.

Инфракрасное излучение непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра солнечного излучения и обладает способностью передавать энергию окружающей среде. Молекулы воды под воздействием энергии длинноволнового инфракрасного излучения приобретают правильную природную структуру.

Глубокое излучение инфракрасного цвета (Far Infrared Radiation) специалисты называют «лучом жизни». Вода, прошедшая через биокерамический картридж, оказывает благоприятное воздействие на людей, растения и животных, активизируя обмен веществ, улучшая состояние клеток и работу сердечно-сосудистой системы.

Читайте материал по теме: Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Лучшие фильтры «Барьер» с обратным осмосом.

Барьер К-ОСМОС

Четырехступенчатая система очистки. Система корпусная с внешним накопительным бачком на 8л. Ресурс 5000л очищенной воды. Гарантийный срок 1 год.  От моделей других производителей отличается размещением картриджей в едином закрытом блоке. Это придает узлу дополнительную механическую защиту и эстетичный вид. Обеспечивает качественную очистку и находится в среднем ценовом сегменте. У фильтра хорошая производительность.

• Российский производитель.
• Объем очищенной воды до 200 л/сутки.
• Рабочее давление с большим разбросом.
• Высокое качество очистки.

• Минимальная комплектация.
• Небольшой ресурс картриджей.
• Текут соединения.
• Проигрывает конкурентам по показателю цена/комплектация.

Барьер ПРОФИ ОСМО 100

Реализована пятиступенчатая система очистки. Состоит из двух фильтров механической очистки, картриджа химочистки, мембранного и постфильтра. Комплектация включает кран, соединительные шланги, крепеж, уплотнители. Емкость накопительного бака 12 л. Устанавливается отдельно. Удовлетворяет суточную потребность в питьевой воде семьи из 4-5 человек.

• Простота монтажа.
• Высокая степень очистки.
• Приемлемая скорость очистки до 0,2 л/мин.

• Занимает много места под мойкой.
• Подтекают уплотнители.
• Небольшой ресурс сменных блоков.
• Высокая стоимость картриджей.

Барьер ПРОФИ ОСМО 50 BOOST М

В нем учтены и устранены недостатки более ранних моделей. Пятиступенчатая система снабжена повышающим насосом. Монтаж выполнен на единой платформе. Комплектация стандартная: кран, соединительные трубки, крепеж. Дополнительно комплектуется набором ключей для замены мембраны и фильтра пятой ступени. Для подключения к водопроводу есть шаровой вентиль. Имеется ремкомплект с дополнительными уплотнительными кольцами для первой ступени. Емкость накопительного резервуара 8л.

• Автоматическое управление процессом очистки.
• Возможность укомплектовать систему шестой ступенью.
• Многофункциональный мониторинг.

• Цена комплекта.
• Стоимость сменных фильтров.

Что такое мембрана и как это работает

Основным элементом мембранных фильтров для квартиры, загородного дома либо промышленного предприятия является мембрана – ультрапористая тончайшая пленка, пропускающая кислород и воду. Все органические и неорганические вещества, размер частиц которых больше диметра пор, остаются на поверхности этого элемента. Движение жидкости реализовано по тангенциальной схеме – вода собирается с обеих сторон мембраны. Больший объем подается на очистку через фильтр и попадает в накопительный бачок, а оставшаяся часть жидкости используется для очищения пленки от скопившейся грязи направленным потоком и отведения ее в канализационную систему.

Фильтрационные системы мембранной очистки предназначены не только для бытовых нужд, но и для получения сверхчистой воды технического и медицинского назначения, опреснения морской воды, нейтрализации стоков. Трековая мембрана в особой комплектации также применяется для очистки воды в чрезвычайных ситуациях, ресурс работы допускает ее многоразовое использование.

Мембрана для очистки воды изготавливается преимущественно из лавсана, полисульфона, полипропилена, ацетата, керамики, но также используются и другие материалы, обладающие схожими свойствами.

Прибор с мембраной для очистки воды бытового назначения монтируется под мойкой и подключается к трубе, подающей холодную воду в квартиру или дом. Процесс очистки включает в себя несколько этапов:

Производятся также мембранные фильтрационные приборы, действие которых основано на совершенно другом принципе. В емкость с водой помещается рабочий элемент, в который поступает подлежащая очистке вода, загрязнители при этом остаются в корпусе устройства. Отфильтрованная жидкость через специальный шланг выводится в другую емкость. Такие мембранные фильтры незаменимы на даче или в походе, когда нет возможности подключиться к централизованному водоснабжению.

Недостатками водоочистных приборов такого типа являются потребность в регулярной очистке мембран с помощью специальных средств, а также малый ресурс работы.

Производительность фильтров с мембраной зависит от нескольких факторов:

Разновидности по типу мембраны

Существует несколько типов мембранных фильтрующих систем. Они отличаются по виду конструкции и размеру пор. Лучшими считаются фильтры с маленькими отверстиями, так как они хорошо очищают воду.

Типы мембран:

1. Микрофильтрационная. Обеспечивает грубую очистку воды, используется на подготовительном этапе. Такой фильтр справится с мутной сточной водой, но в дальнейшем ей потребуется более тонкая очистка.
2. Ультрафильтрационная. Этот вид мембраны может очищать воду от высокомолекулярных соединений, бактерий. Обычно применяется на промышленных предприятиях, так как не убирает из воды соли.
3. Нанофильтрационная. Хорошо подходит для жесткой домашней воды. Кроме бактерий, убирает из воды примеси хлора и тяжелых металлов.
4. Обратноосмотическая мембрана. Такая система имеет самые мелкие отверстия и задерживает все вредные для человека вещества и загрязнения. На 98 % нейтрализуются соли, бактерии, вирусы, продукты нефтепереработки. С помощью таких фильтров можно очищать и опреснять морскую воду, их применяют при производстве бутилированной воды, в фармакологии и микробиологии.

Что такое мембранный фильтр и как он работает

Главным элементом в таких устройствах – это мембрана, которая представляет собой тонкую пленку, имеющую настолько маленькие поры, что способны пропускать только молекулы кислорода, а также водорода. За счет этого крупные элементы органического или неорганического характера остаются на поверхности. Движение жидкости в такой конструкции происходит по тангенциальной схеме, когда она собирается сразу с двух сторон от мембраны.

Основная часть фильтруется, после чего попадает в специальный бак, остальная вода играет роль очистителя пленки от грязи, остающейся на ней, и выводится в канализацию.

Фильтрационные мембраны, используемые для очистки воды, делают из разных материалов, обладающих нужными свойствам. Но основные – это лавсан, полисульфон либо же полипропилен. Очистительный блок для бытовых целей зачастую устанавливается под кухонной мойкой, где соединяется с холодным водоснабжением.

Классический метод очистки происходит следующим образом:

1. Грубая очистка. Первый этап заключается в устранении твердых элементов, а также хлора, используемого в водоснабжении для дезинфекции.
2. Мембранная фильтрация. Устранить основную часть химических и биологических элементов.
3. Поступление жидкости в накопительный бак.
4. Минерализация воды (если дополнительно установлен соответствующий картридж).
5. Повышение вкусовых качеств жидкости за счет её прохождения через постфильтр, основной компонент которого – это активированный уголь.
6. Подача чистой воды в кран.

Особенности конструкции фильтров обратного осмоса

Конструкция очистного устройства для воды с обратным осмосом имеет ряд технических особенностей, существенно отличающих данную систему очистки воды ото всех иных моделей устройств, используемых для этих целей. Основными из них являются:

• Подобные системы очистки воды с обратным осмосом позволяют очистить до требуемого состояния только часть воды (20-25%). Остальная, вместе с отфильтрованными загрязняющими веществами, сливается в канализационный коллектор. Информация об этом, часто содержит специальный термин «пермеат». Для тех, кто не знает, что такое пермеат, напоминаем, что данным термином обозначается поток воды, прошедшей обессоливание, которая получается на выходе обратноосмотического фильтра.Подавляющее большинство фильтров имеет производительность порядка 15%-20% от общего объёма входной воды. Существует ряд моделей промышленных систем водоочистки, у которых данный показатель удалось повысить до 50%.Но рассматриваемое значение является величиной переменной (даже для конкретного изделия). Она сильно зависит от целого ряда факторов внешнего характера, основными из которых являются температура поступающей воды и её давление на входе в фильтр (с ростом этих величин повышается чистота получаемой воды).Но расходы, понесённые при оплате, сброшенной в канализацию жидкости, пренебрежимо малы, если сравнивать их с теми суммами, которые потребуется заплатить за покупку воды сопоставимого качества в требуемых объёмах;
• Технология обратного осмоса реализуется с максимальной эффективностью только при условии подачи воды на очистную мембрану под значительным давлением.Чем выше, тем более качественная вода собирается на выходе. Главное, в подобной ситуации, не превысить данный показатель выше предела прочности конструкции фильтра. Если давление на входе падает ≤ 3 бар, фильтр обратного осмоса не работает (даже в варианте, используемом для бытовых целей).Фильтры промышленные, в целях предотвращения падения рассматриваемого показателя ниже минимально необходимого уровня, подключаются к насосным станциям значительной мощности. Бытовой фильтр для воды — с компактным насосом. Их встраивают непосредственно в блок обратноосмотического фильтра или устанавливают в виде отдельного модуля. В быту ими пользуются достаточно редко, только тогда, когда давление в системе водоснабжения на входе в квартиру (дом) падает слишком заметно;
• Чтобы бытовой фильтр обратного осмоса имел компактные размеры и невысокую стоимость, он комплектуется мембранами с малой производительностью, которые используются совместно со специальным накопительным баком для сбора очищенной воды.Промышленные фильтры, по требованию заказчика, могут оснащаться баками любых объёмов, либо вообще ими не комплектуются.Если воды не хватает для потребления, возможен вариант подключения ещё одной ёмкости, дополнительной;Предприятия, производящие бутилированную воду, для оптимизации значения рН, применяют комплексные системы дозирования минералов.
• Системы обратного осмоса, в отличие от моделей сорбционных фильтров, являются весьма сложными конструкциями. Для реализации автоматического управления выбором режима работы узлов фильтра, в его конструкцию внесены клапаны, а, в отдельных моделях, применяются электронные контроллеры.