Мембранный фильтр для очистки воды в квартире: устройство, особенности эксплуатации

Отличительные черты

Считается, что данные фильтры осуществляют грубый способ очистки воды. Их задействуют, чтобы очистить жидкость, преимущественно воду, от различных вредоносных веществ.

Основным элементом, отвечающим за фильтрацию, является мембрана. Размеры ее пор могут быть разнообразными, что непосредственно сказывается на качестве проводимой очистки. Все загрязнения покидают воду, прошедшую фильтрацию, поскольку они не смогут пройти сквозь мембрану и задерживаются. В результате человек получает очищенную воду.

Очистительные системы, выполненные с задействованием мембранных фильтров, очень часто используются в бытовых условиях, а также с целью получения максимально чистой воды, используемой в промышленности либо медицине. Подобные системы нередко задействуются для выполнения опреснения морской воды либо очистки стоков. Представленная система может быть применена и в чрезвычайных ситуациях, при этом ее ресурс функционирования позволяет пользоваться трековыми мембранами многоразово.

Очистительная система подсоединяется к трубопроводу, через который в дом либо квартиру поступает вода.

Состоит подобная система из нескольких элементов:

Фильтра, осуществляющего первичную очистку.
Двух элементов, имеющих специальные очищающие картриджы. В первом находится гранулированный уголь, а во втором блочный.
Мембраны, сечение пор которой может быть различным, о чем более подробно будет указано ниже.
Емкости для скапливания очищенной воды.
Автоматического клапана, который требуется для перекрытия подачи воды тогда, когда накопительный бак наполнен очищенной жидкостью.
Картриджа, обеспечивающего дополнительную минерализацию воды.

Фильтрование происходит по определенной технологии

Важно отметить, что конструкция и наполнение может отличаться у каждого производителя и в зависимости от потребности приобретения, что непосредственно влияет на его стоимость

Функционирование

Очистительная система с мембраной является одной из лучших, поскольку качество фильтрации находится на высоком уровне. Она способна удалять из жидкости различные загрязнения и вирусы, но при этом сохранять полезные свойства и необходимые микроэлементы.

На выходе человек получает природную и совершенно очищенную воду, которая является биологически полноценной. Она насыщена минералами, которые требуются для человеческого организма. Система имеет один вход, через который вода попадает в фильтр для очищения, и 2 выхода, что обуславливается тем, что один выход предназначен для чистой и очищенной воды, которая направляется в накопительную емкость, а второй выход требуется для вывода загрязнений в канализацию.

Рассматриваемое устройство является лучшим и доступным средством для домашнего пользования, однако, представленные системы находят применение и в промышленной отрасли. Подобная вода не нуждается в дополнительной обработке, ее можно пить сразу после фильтрации, поскольку из нее мембрана убрала все вирусы, микроорганизмы и бактерии, а требуемые для человека соли сохранились.

Процесс очистки осуществляется в 5 этапов:

Происходит предварительная очистка, при которой происходит механическое очищение воды. На этом этапе устраняется большая часть хлора, используемого для дезинфекции.
Осуществляется фильтрация воды через обратноосматические мембраны, благодаря чему можно очистить ее от различных загрязнений.
Отфильтрованная вода накапливается в специальном баке.
Далее жидкость подается через специальный кран, подсоединенный к накопительной емкости.
В процессе раздачи воды можно выполнять дополнительную минерализацию. Для этого требуется установить специальный картридж для минерализации, через который будет проходить вода непосредственно перед подачей.

Повысить производительность мембраны можно, если:

увеличить площадь обрабатываемой поверхности;
повысить давление;
уменьшить ее толщину;
повысить температуру воды, которая проходит фильтрацию. Один градус по Цельсию способен увеличить поток до 3%.

Сегодня производители предлагают мембранные фильтры, которые функционируют по другой схеме. Они устанавливаются в емкость с загрязненной водой и через трубочку в другую емкость поступает чистая вода. Подобный вариант замечательно подходит для походов и тогда, когда отсутствует возможность подключения системы к водопроводу.

Удалить осадок неорганического типа с мембраны можно благодаря кислотным средствам. Биомассы и органические осадки вымываются посредством использования щелочных составов. Не стоит задействовать серную либо азотную кислоту, поскольку они способны навредить фильтру рассматриваемого вида.

Эксплуатация и обслуживание фильтров

Любой из используемых в системе очистки картриджей имеет свой ресурс, после которого его работоспособность необходимо заменить или утилизировать. Как правило он выражается в количестве литров обработанной воды или времени эксплуатации, но с учетом средних норм потребления воды в сутки на человека. Фильтры механической очистки необходимо периодически вычищать от накопившихся загрязнений. Если не придерживаться правил эксплуатации, то система очистки может стать источником биологического загрязнения.

Большинство компаний выпускают унифицированные картриджи для всей линейки фильтрующих устройств. Если устройство очистки представляет собой последовательность колб. То можно использовать и картриджи других производителей при условии, что подойдут габаритные размеры. Обрезать или вскрывать картриджи настоятельно не рекомендуется.

Особенности мембранных фильтров

Мембранные фильтры оснащены специальной мембраной, которая представляет собой ультрапористую пленку, способную пропускать воду и воздух. При этом любые частицы органического и неорганического происхождения, диаметр которых превышает величину пор, скапливаются на двух сторонах мембраны.

Один из способов тонкой очистки воды.

Трековые разновидности предназначаются для работы в агрессивных условиях. Срок их службы достаточно большой и предусматривает многократное использование.

Для изготовления мембраны принято использовать лавсан, полисульфон или полипропилен. Еще изделие производится на основе ацетата, керамических материалов и прочего сырья с подобными характеристиками.

Мембранный фильтр для воды размещается под мойкой и соединяется с трубой водоснабжения. Сама мембранная фильтрация состоит из следующих этапов:

Грубая очистка. Подразумевает удерживание твердых частиц и вывод хлора, который используется для дезинфекции.
Очистка с помощью мембраны. Позволяет избавиться от большого количества минеральных и химических примесей.
Подача воды в накопительный резервуар.
Минерализация с помощью специального картриджа.
Повышение вкуса и полезных свойств воды. Задача решается в постфильтре из активированного угля.
Подача очищенной жидкости через кран, установленный возле мойки.

Мембранная фильтрация обратного осмоса

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.

Схема обратного осмоса

Мембранная технология предоставляет возможность производить очистку водопроводной воды от разных включений не только эффективно, но и быстро. Фильтрация жидкости при ней производится под высоким давлением с использованием специальной мембраны. Для этого на входе системы расположены 1-2 предварительных фильтра, функцией которых является задержка растворенного остаточного хлора, ржавчины и частиц песка.

На следующем этапе вода поступает в накопительный резервуар, откуда проходит через 1-2 финишных фильтра и поступает к пользователю. Причем последней ступенью служит фильтр механической очистки, который изготовлен на базе спрессованного активированного угля. Вода с высокой концентрацией включений сливается, чтобы мембрана преждевременно не засорилась. Такая система позволяет очистить жидкость от таких включений:

марганец;
хлор;
органические соединения;
пестициды;
железо;
нитраты;
свинец;
гербициды;
фосфаты;
кадмий и др.

Многоступенчатые фильтры с картриджами

Принцип работы картриджа

Сам картридж состоит из корпуса и фильтрующего элемента. От каких загрязнений происходит очистка зависит именно от фильтрующего элемента. Вода движется следующим образом:

Принцип работы картриджа:

поступает на входящий патрубок;
растекается между стенкой колбы и картриджем;
проходя через материал картриджа, она очищается;
по полости фильтрующего элемента поднимается;
выходит из второго патрубка.

В многоступенчатых фильтрах для питьевой воды такое преобразование происходит последовательно в каждой из колб. Чтобы это было возможно, все они объединяются общим элементом, расположенным в верхней части и соединяющий отдельные корпуса в единую очистную систему.

Работает многоступенчатый проточный водяной фильтр при любом давлении, которое может обеспечить движение воды. Колбы выполняются обычно из пластика, он может быть прозрачным или нет. Иногда встречаются корпуса из нержавеющей стали, но стоят он дорого и их не очень много.

Параметры и характеристики

Основные показатели — производительность, срок службы, и некритичные — потеря давления, максимальная рабочая температура

Чаще всего при выборе фильтра воды в квартиру, обращают внимание на срок службы. О нём мы уже упоминали выше

Второе, производительность. Это количество воды, которую может очистить агрегат за какой-то промежуток времени. Обычно указывается литры в минуту (л/мин), но может быть и в час или в сутки.

Далее, надо обратить внимание на размеры фильтра. Есть два стандартных размера:

Big Blue (BB) (на русском БигБлу) — диаметр 185 мм.
Slim Line(SL) (СлимЛайн в русском звучании) — диаметр 120–130 мм.

Наиболее распространены фильтры большего формата, их и желательно брать, не будет проблем с заменой картриджей. Бывают корпуса индивидуального размера, но сложность здесь в том, что в таком случае вы будете привязаны к запчастям только одной фирмы, тогда как стандартные фильтрующие элементы можно брать от других производителей. Правда, не всегда подходит «голова» к крышке, но для этих случаев есть переходники.

Разными бывают корпуса по высоте. Наиболее распространённые размеры — 10 и 20 дюймов. Если позволяет место, брать лучше большие. Ресурс будет увеличен и надо реже менять картриджи. Но вообще, при выборе размеров, надо ориентироваться по потребностям, для одного-двух человек вполне достаточно маленького фильтра.

Какие бывают фильтрующие элементы

В воде растворено очень много органических и неорганических веществ, кроме того, в виде взвеси присутствуют механические примеси — песок, ржавчина, кусочки подмотки и т. д. Для того чтобы получить нормальную питьевую воду, их надо удалить и довести содержание до нормы. Для этого используются разные фильтрующие элементы — картриджи. Они бывают нескольких типов:

Полипропиленовые. В многоступенчатых системах очистки ставят первыми. Их задача — удаление механических примесей. Загрязнения накапливаются на поверхности и в толще материала.
Угольные. Содержат активированный уголь. Выводят хлор и его соединения, хорошо справляются с органическими соединениями, удаляют посторонние запахи. В таких картриджах обычный активированный уголь, сделанный из скорлупы кокосовых орехов (гранулированный или прессованный). В зависимости от типа угля изменяется эффективность очистки (лучший — кокосовый).
Ионообменные. В таких картриджах содержатся ионообменные смолы. Они отлично справляются со смягчением воды, соли магния и кальция (соли жёсткости) замещают на натрий. Их недостаток в периодической регенерации, восстановлении работоспособности. Отследить время можно по появлению в чайнике накипи.
Комбинированные. В многоступенчатых системах используются редко, основное применение в одноколбовых вариантах. Он содержит несколько видов фильтрующих элементов. Качество очистки хуже, но при необходимости немного улучшить сразу несколько показателей воды (немного не вписываются в норму), можно использовать и такие варианты.

Картриджи отличаются не только свойствами, не ещё по диаметру и длине

У картриджей есть свои параметры. Кроме перечня загрязнений, которые он удаляет и физических размеров, указывают ещё ресурс — количество литров воды, который этот элемент может очистить. Указывается обычно он в литрах, но часто ставят ещё и временной ресурс, не более 3 месяцев, например.

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

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:

керамика;
пластик;
металл;
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.

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.

Конструкционные особенности систем мембранной фильтрации

Существуют различного рода конструкции, простые и технически сложные, в которых стоят нежнейшие мембраны из полимера. Эти устройства боятся хлора грязи и крупных грязей, поэтому ставятся только после нескольких ступеней грубой очистки. Предварительная очистка, чем мощнее, тем лучше, каждая ступень отвечает за определенные действия. Механическая очистка, сорбция, общая очистка. Благодаря системе быстрой сборки все колбы соединяются в общую очистительную систему.

На производстве фильтрация мембраной помогает снизить производственные расходы и повысить качество продукции. Технология позволяет удалять ионы, твердые взвеси, органику и различного рода микроорганизмы.

Основные преимущества:

— не нужно обращаться с системой особым образом;

— установить можно в любом месте от дома до производства;

— благодаря высокой пористости скорость потока высокая;

— задерживается не только грязь, но и примеси с размер бактерии.

Мембранная фильтрация делится на четыре типа: нанофильтрация, обратный осмос, микрофильтрация и ультрафильтрация. Технология мембранной фильтрации экономная, щадящая, выгодная в экономическом плане и экологически чистая. Для многих производств фильтрация с помощью мембраны просто необходима, например молочные заводы.

Керамические мембранные фильтры для микро- и ультрафильтрации НПО НПО «Керамикфильтр»

Состав керамических мембран:

Селективные слоисетчатой структуры изсупертонких (< 0,1мкм) керамических волокон,связанных с керамической подложкой керамической связкой (на основе ZrO₂).

Микроструктура мембраны(x10000)

Мембрана:волокнистый SiC Подложка:порошковый Al ₂O 3

Эксплуатационные характеристики керамических мембран:

температура эксплуатации до 900°С;
стойкость в агрессивных средах с рН 0÷13;
стойкость в эрозионных потоках со скоростями 5÷10 м/сек;
эксплуатация при высоких (10÷15 атм) прямом и обратном давлении;
высокая (90÷95%) пористостость и трещиностойкость мембран.