Вода + Обратный осмос

Слово о стандартах: чистота — понятие растяжимое

Поскольку в природе нет ничего абсолютно чистого, то и питьевая вода — раствор с примесями. Среди них: условно полезные, вредные, безобидные и даже «безобидные, но неприятные». Содержание примесей в водопроводах мира регулируют национальные законодательства, иногда ориентируясь на рекомендации ВОЗ. Уровни допустимых концентраций веществ, однако, не едины.

Разница обусловлена геологическими особенностями стран и разумной рациональностью. В условиях мегаполиса нецелесообразно отказываться от стальных труб для удаления ржавчины, экономически невыгодно снижать жесткость, невозможно обеспечивать бактериологическую безопасность без хлорирования (в большинстве водопроводов). Если в воде постоянно присутствуют высокие концентрации токсичных примесей из-за геологии на территории или промышленности, местные стандарты «подгоняются» под ситуацию.

В 1980 году Всемирная Организация Здоровья (далее - WHO) опубликовала неофициальный документ под названием "О влиянии питьевой воды на здоровье", основанный на публикациях Российских авторов. В документе говорилось о том, что питьевая вода должна содержать не менее 100 мг/л TDS для избегания выщелачивания минералов.

Что аргентинцу — ПДК, то немцу — превышение норм ВОЗ

Рассмотрим отличия стандартов на примере такой вредной примеси как мышьяк. Рекомендация Всемирной организации здравоохранения: содержание этого элемента в питьевой воде не должно превышать 0,01 мг/литр. Хотя лучше, чтобы его не было в воде совсем, ведь несколько лет назад мышьяк был официально признан ВОЗ канцерогеном.

ВОЗ: «Мышьяк в высоких концентрациях естественным образом присутствует в грунтовых водах целого ряда стран».

Еще в 1990-х гг. в Бангладеш было зафиксировано повсеместное присутствие мышьяка в колодезной воде. Национальный стандарт на мышьяк сейчас поднят до отметки 0,05 мг/литр. Тем не менее, и сегодня десятки миллионов жителей страны подвергаются риску воздействия мышьяка в концентрациях, значительно превышающих 0,05 мг/литр.

Похожую природную аномалию ВОЗ отмечает в Аргентине, Камбодже, Чили, Китае, Венгрии, Мексике, Румынии, Таиланде, США и Вьетнаме. В частности, власти Аргентины даже по итогам жарких дебатов и пятилетних поисков решения, увы, так и не нашли способ обеспечить снижение национального стандарта на мышьяк с 0,05 мг/литр до рекомендуемых ВОЗ 0,01 мг/литр.

Стандарты российского СанПиН на мышьяк в сравнении со стандартами ВОЗ, ЕС и США

Но и ВОЗ не всегда права. Некоторые регионы мира страдают от избыточного содержания меди. Следствием активного использования меди и ее сплавов в водопроводном деле стали высокие национальные ПДК на медь в нашей стране, в США (1 мг/л) и в Германии (2 мг/л). Рекомендация ВОЗ, тем не менее, лояльна и не снижает эту планку, несмотря на то, что и 1 и 2 мг/л — это очень, очень много.

Стандарты российского СанПиН на медь в сравнении со стандартами ВОЗ, ЕС и США

Похожая ситуация с алюминием. Рекомендации не очень строги: соли алюминия используют для коагуляции в процессе муниципальной очистки воды, поэтому превышение ПДК наблюдается повсеместно. И отказаться нельзя, и присутствие вредно. За последнее десятилетие ПДК на алюминий снизилась, но актуальные цифры могут показаться дикими нашим внукам.

Стандарты российского СанПиН на алюминий в сравнении со стандартами ВОЗ, ЕС и США

Санитарные нормы несовершенны, постоянно ужесточаются, и не стоит относиться к ним, как к истине в последней инстанции. Просто помните: свинец, мышьяк и алюминий не становятся менее токсичными от того, что присутствуют в пределах ПДК.

Муниципальная подготовка воды нигде в мире не имеет задачи подать в кран «максимально чистую» воду. Это оправдано тем, что большая часть воды сливается в канализацию, минуя наши желудки. В водопровод подается безопасная и разумно дешевая вода, которая не отравит, если ее случайно проглотить в душе или выпить от безысходности после бурной вечеринки. Поэтому держим в уме:

Вода, соответствующая СанПиН, — «питьевая». Однако, положа тестовый образец в анализатор руку на сердце, не такая уж и чистая для длительного использования в качестве питьевой. Это первая ступень в «рейтинге питьевых вод», ниже которой находятся жидкости, которые пить без доочистки опасно.

Часть веществ не мешают ей оставаться безвредной, ухудшая при этом её органолептические свойства. Так ведут себя карбонаты кальция, магния, хлорид натрия, фосфаты, сульфаты. Правда, они проявляют свой характер, когда концентрации достаточно велики.

Часть веществ — ксенобиотики, яды в любой своей форме и при любой концентрации. Это свинец, ртуть, хром, мышьяк, хлорорганические соединения и многие другие вещества. Как мы уже выяснили, их концентрация в водопроводной воде определяется как нашими возможностями в очистке, так и внешними факторами. Они опасны, портят жизнь не сразу, но делают это эффективно, например, провоцируя возникновение и развитие раковых опухолей.

Применение TDS-метра, безусловно, поможет «экспериментатору» провести оценку этих значений.

TDS (общая минерализация воды).

(Total Dissolved Solids) — это параметр, используемый для определения общего количества растворенных веществ в воде. Он измеряется в миллиграммах на литр (мг/л) или в частях на миллион (ppm). Включает в себя минералы, соли, металлы, кислоты, газы и другие растворенные вещества.

Измерение TDS может быть важным для различных целей:

• Качество питьевой воды: TDS может служить показателем качества воды для питья. Высокий уровень TDS может указывать на наличие минералов, что может быть полезным с питательной точки зрения. Однако слишком высокий TDS может также привести к необычному или неприятному вкусу, и его следует контролировать, чтобы гарантировать безопасность питьевой воды.

• Качество воды для производства пищи и напитков: В различных отраслях пищевой промышленности, таких как производство напитков, пивоварение или приготовление пищи, уровень TDS может влиять на вкус и качество продукции. Поэтому его контролируют и регулируют в соответствии с требованиями.

• Например, если уровень TDS в питьевой воде составляет 100 ppm, это означает, что в одном миллионе частей воды содержится 100 частей растворенных веществ.

Значения TDS (Total Dissolved Solids) в воде могут варьировать в зависимости от её источника и предназначения. Нормы для TDS определяются в соответствии с различными стандартами и рекомендациями, установленными организациями по охране здоровья и качества питьевой воды.

Общепринятой нормой для качества питьевой воды считается диапазон TDS от 50 до 500 мг/л (или ppm). В ряде стран, таких как США, Европейский союз и другие, рекомендуется, чтобы питьевая вода имела TDS в пределах 500 мг/л или менее.

Важно отметить, что некоторые источники воды, такие как артезианские и минеральные источники, могут иметь гораздо более высокий уровень TDS, иногда даже более 1000 мг/л. В таких случаях, высокий уровень TDS не является плохим качеством воды. Наоборот, это может указывать на естественное присутствие полезных минералов, которые делают воду ценной с питательной точки зрения.

Однако воды с очень высоким уровнем TDS (например, свыше 1000 мг/л) могут иметь странный или неприятный вкус, что может сделать их менее пригодными для питья.

Важно отметить, что TDS является лишь одним из параметров качества воды, и необходимо учитывать и другие факторы, такие как наличие определенных химических веществ, pH, наличие тех или иных минералов или микробиологическая чистота, чтобы оценить общую пригодность воды для питья или других целей.

Является ли минерализация загрязнением и критерием качества?

Выше мы обсудили, что нет единых мировых стандартов на примеси в питьевой воде. В этом свете измерительные шкалы, которые мы наблюдаем в многочисленных роликах о TDS-метрах, тем более кажутся красочной маркетинговой абстракцией. Пример типичной иллюстрации:

Похожие иллюстрации путешествуют из ролика в ролик, сообщая, что образцы с пометкой “от 400” уже непригодны для питья. Любопытно, что автора типичного теста на youtube не удивляет цифра 4500 в стакане весьма полезной минеральной воды уважаемого российского бренда.

Минерализация — физико-химический параметр водного раствора, такой же, как, например, его температура. Конечно, даже температуру можно считать параметром качества воды, когда отпуск короткий, а вода в море прохладная. Или когда очень хочется пить, но вода только что вскипела. С минерализацией тоже все относительно и зависит от конкретных условий.

Минерализация — такой же «критерий» качества воды, как и её температура. Этот показатель для пресной воды не относится к токсическим и не является загрязнением.

Использование воды разной минерализации — вопрос привычки. Жители меловых холмов или те, кто вырос у берега моря, где подземные воды тоже соленые (привет, Евпатория!), пьют такую воду каждый день. СанПиН и ВОЗ допускают общую минерализацию (по сухому остатку) не выше 1 г на литр (1000 ppm). Сакрального же смысла в знании того, что общая минерализация вашей воды это 100 или 1000 единиц по TDS-метру нет. С точки зрения бытовых неудобств — это неэстетичный осадок в чайнике, порча дорогих водонагревающих приборов (бойлер), невкусный чай и сухая кожа. Но это очевидно и без гаджета.

Почему качество воды после умягчающих проточных фильтров бессмысленно измерять TDS-метром

Максимально эффективен в борьбе с растворенными примесями только обратноосмотический фильтр. Принцип его устройства отличается от проточного фильтра благодаря присутствию специальной мембраны. Именно она разделяет водопроводную воду на очищенную и концентрат примесей, который сливается в дренаж.

Сорбционный (то есть проточный) водоочиститель не сможет «удалить» из воды соли, в том числе и ионы кальция или магния. Умягчающий вариант проточного фильтра имеет ионообменный модуль, который обеспечивает замену ионов кальция и магния на ионы натрия (реже — водорода), которые не выпадают в осадок при кипячении.

Изменение показаний TDS-метра после прохода воды через ионообменный модуль проточного фильтра непредсказуемо. Одни ионы меняются на другие, как при этом изменится электропроводность, рассчитать очень сложно. Колебания происходят как в большую, так и в меньшую сторону.

Причин может быть множество.
В частности, в процессе ионного обмена кальций и магний меняются на натрий. Кальций — это двухзарядный ион, натрий — однозарядный. Так на место одного кальция выходит два иона натрия.

А также:

• важна не только зарядность, но и подвижность ионов, она у элементов также разная;

• подвижность ионов и скорость переноса заряда сильно зависит от качественного окружения, например, от того какие вокруг анионы;

• концентрация примесей также важна и влияет на конечное изменение электропроводности;

• даже температура образцов воды способна повлиять на разницу показаний, обеспечив разницу до сотни единиц.

Без количественного и качественного анализа воды до ионного обмена невозможно предсказать, как изменится истинное значение TDS и электропроводность. А значит, идея измерять TDS после сорбционного фильтра — бессмысленна.

Вода без примесей (чистая):

A. имеет высокое сопротивление и низкую проводимость;
B. в ней мало ионов (носителей электрического заряда);
C. когда в неё попадают электролиты (чистую воду посолили), образуются носители заряда — ионы, которые повышают её электропроводность, так как являются переносчиками электрического заряда.

Достоинства и недостатки обратного осмоса

Фильтры на основе обратного осмоса удаляют из воды ионы хлора, железа, тяжелых металлов, инсектициды, удобрения, мышьяк, но также магний, калий, кальций и прочие жизненно необходимые микроэлементы. Получаемая обратным осмосом вода имеет степень очистки от примесей до 98% (в промышленных агрегатах — до 100%). По своим свойствам она приближается к технической («мертвой») воде. Следует иметь в виду, что вода, очищенная и опресненная методом обратного осмоса, совсем не содержит минеральных солей, столь необходимых организму.

По поводу пользы или вреда такой воды для здоровья нет однозначного мнения. Часть врачей считают, что ее систематическое употребление негативно сказывается на работе сердечно-сосудистой системы, нормальное функционирование которой напрямую зависит от поступления в организм достаточного количества калия и магния. Решить проблему пытаются при помощи дополнительных картриджей, устанавливаемых на выходе из системы очистки для обеспечения принудительной минерализации воды. На практике оказалось, что большинство полезных макро- и микроэлементов, помещенных в обратноосмотическую воду для минерализации, отдают свои ионы в такую воду только на 7-е, 12-е и даже на 30-е сутки в зависимости от конкретного минерала. Соответственно, систематическая минерализация в проточном режиме просто невозможна. Исключение составляет лишь один минерал — натрий (как правило, это обычная соль NaCl). Являясь электролитом, она изменяет показания измерительного прибора (TDS-метра) в более щелочную сторону до pH 6, создавая иллюзию минерализации.

Минералов в воде недостаточно.

Как правило, речь идёт про кальций и магний. Действительно, суточная потребность человека в этих веществах довольно большая, недостаток приводит к неприятным последствиям. Всё так. Но при чем тут вода? По разным оценкам и в зависимости от минерализации самой воды, с водой мы можем получить(!) примерно 5-15% суточной потребности в минералах. А можем и не получить, т.к. оценивается лишь содержание этих минералов в воде, но не их усвояемость. Т.е., даже если предположить, что весь кальций и магний из воды усваивается, то с водой мы получим процентов десять от суточной потребности в этих микроэлементах. На самом деле, речь может идти лишь о считанных процентах от суточной нормы.

Если вам не хватает кальция и магния, то ни один врач не посоветует пить больше воды. Разве что минеральной, но это совсем другая история. А вот подналечь на творог, сухофрукты, орехи, зелень — это да, разумный совет. Так ли важны эти жалкие проценты, получаемые из воды, если в стакане молока содержится около 50% суточной нормы кальция, а несколько штучек кураги обеспечат вас суточной нормой калия, железа, каротина и т.д. и т.п.?

Суть в том, что все питательные вещества, минералы, витамины мы получаем из продуктов питания, где они содержатся в более чем достаточных количествах, а вода лишь необходимый растворитель.

Вода вымывает минералы из организма!

Да, это так. Но это одна из основных функций воды. Что тут ужасного? Естественный процесс, при котором из организма выводятся «отходы производства» и минералы. Это происходит с любой водой — и после осмоса, и из-под крана, и из колодца. Но тут вопрос в количестве воды. Врачи и тренеры крайне отрицательно относятся к бесконтрольному питью, т.к. слишком большое количество воды тоже вредно. При этом никто не делает оговорок, дескать, это только воды после осмоса касается, а из-под крана можете пить сколько угодно. Любая воды вымывает соли из организма. И надо сказать, что за миллиарды лет эволюции живые организмы научились справляться с этим и выживать. А совсем недавно некоторые из выживших организмов начали понимать, в чем тут дело и придумали красивое слово «гомеостаз». Суть в том, что окружающая среда норовит нас убить, а мы сопротивляемся. Это и есть жизнь. В биологическом смысле.

Водопровод или осмос?

Наконец самое главное — что делать? Какой выбор? Нужно четко понимать, что когда речь заходит про осмос, то не стоит вопрос выбора между водой после фильтра и некой мифической «чистой, живой, природной» водой. Да, возможно, что «натуральная вода из горного ручья/колодца» может быть полезнее воды после фильтра. Особенно, если в том ручье никто не сдох за последнее время или соседская кошка, которая пропала неделю назад, не свалилась в тот колодец. Но такого выбора нет! Есть выбор между водопроводной водой и водой после осмоса. Вот тут уже становится понятнее, что на одной чаше весов чистая вода без примесей, а на другой — дурно пахнущая, хлорированная, с кучей вредных примесей.

Памятка

https://www.kp.ru/guide/fil-tr-obratnogo-osmosa.html

https://eco-systema.com/upload/iblock/9d8/mu559-96.pdf

Курик М. В. "КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ"

Алексеев А.И. Химия воды/ А.И. Алексеев, А.А Алексеев. - С-Пб: 2007 год

Т.к. содержание в воде примесей, не учитывая соли, было в норме, мне показалось достаточным перед обратным осмосом установить 2 фильтра - один грубой очистки, другой 20BB с картриджем 10мкм.

Далее, после фильтров, схема такая:

- Вода из скважины попадает в гидроаккумулятор на 100 литров.

- Из него воду забирает повышающий насос, я выбрал бюджетный LEO EVPm 2-9:

Чтобы скважинный насос тихонько не давил воду своим давлением через мембрану, установлен электроклапан (3500 рублей), который открывается только когда включен повышающий насос:

Далее, вода из насоса под давлением около 11 атмосфер подаётся на вход мембраны Vontron ULP21-4040 в стальном корпусе. Т.к. заглушки корпуса пластиковые и резьба там нежная, использовал синий резьбовой герметик для надёжного соединения, справился отлично.

Дальше, на выходе из мембраны, вода разделяется на два потока: пермеат (чистая) и концентрат (то, что отфильтровалось вперемешку с водой).

Давление концентрата у меня настраивается обычным проходным вентилем. На выходе стоят два счётчика на оба потока. Я просто регулирую давление концентрата, чтобы поток был почти такой же, как и у пермеата, опытным путём, засекая таймером по счетчику. Рекомендуют, на сколько я помню, соотношения 40 пермеат/60 концентрат. У меня получаются примерно эти цифры.

После счетчика, концентрат уходит в канаву, а пермеат - в бак на 500 литров, который установлен в будущей сауне (тут же бродит пивко, ему тут комфортно).

В баке установлен поплавок, который включает/выключает насос и открывает электроклапан. Т.е. при падении воды ниже уровня в поплавке шарик замыкает контакты и насос включается. Когда вода почти заполнила бак - шарик перекатывается и размыкает контакты, насос выключается, электроклапан закрывает подачу.

Из бака воду раздаёт по дому насос Karcher BP 3.

Еще в баке установлен датчик протечки. Пока что он только включает сирену и присылает уведомление на телефон, если бак переполнен. Также, из бака выходит переливной шланг, чтобы в случае перелива вода отправлялась не на пол, а в септик (тут я совершил огромную ошибку и кинул шланг напрямую в сливное отверстие в котельной, через пару дней заметил, что вода стала вонять канализацией. Поставил гидрозатвор, но бак пришлось сливать, снимать, мыть и дезинфицировать).

Спустя некоторое время, я врезал три штуцера в трубы, один на выходе пермеата, другой на выходе концентрата, третий на подачу перед насосом. Для чего - опишу ниже.

По итогу мы имеем готовую систему обратного осмоса с производительностью (на свежей мембране) около 320 литров в час.

TDS до осмоса: 1120

TDS после осмоса: 30

Время набора бака на свежей мембране (по уровням поплавка, около 420 литров): ~1 час 20 минут.

Время набора бака на "уставшей" мембране (после 90-100 кубов): ~3 часа.

Потребление электричества: 2 кВт*час.

Цена всего этого дела на момент покупки:

- Вертикальный насос LEO EVPm 2-9 - 12500 рублей.

- Мембрана и стальной корпус - 13000 рублей.

- раздающий насос Karcher BP 3 - 9500 рублей.

- Клапан электромагнитный - 3600 рублей.

- Гидробак на 500 литров - 5500 рублей.

- Трубы, фитинги, счетчики, краны и прочая обвязка и электрика - 15000 рублей.

- Греющий кабель в трубу, отводящую концентрат в канаву - 2000 рублей.

Итого: 61100 рублей и несколько вечеров работы.

Какой ценник на данный момент? Думаю, около 100000, но не считал точно.

А теперь перейду к опыту использования.

1. Вода - просто рай для стиралки, посудомойки и сантехники. За всё время нет никаких намёков на засоры, ржавчину, налёт и прочее. Плюс отлично подходит для готовки и варки пива, как показывает практика.

2. Мембрана живёт около года. За это время по счетчику она фильтрует около 100 кубов воды (туалет смывается не фильтрованной солёной водой). В какой-то момент производительность сильно падает и вода начинает течь тоненькой струйкой, набирая около 400 литров в бак за 3 часа. Это сильно сказывается на счетах за электричетсво и на ресурсе насосов (скважинного и повышающего). После чего требуется либо замена мембраны (что и сделал в первый год), либо прочистка (о чем напишу ниже).

3. За два года не было ни одной поломки, даже мелкой. Всё работает как часы.

4. Учитывая опыт использования, сейчас понимаю, что нужно было устанавливать дозирующий насос для антискаланта. Это позволяет сохранить все свойства мембраны на значительно более долгий период, т.к. он предотвращает образование веществ, снижающих производительность. Антискаланта расходуется крайне мало, поэтому бочки на 20 литров хватит на всю жизнь. Но дозирующий насос стоит довольно дорого (от 30 тысяч), так что жаба задушила. С текущими ценами он будет окупаться 3-4 года (если одна мембрана переживёт 400 кубов воды).

5. Мембрану можно чистить самостоятельно!

Когда я изучил тему я понял, что это отличный выход (вместо покупки новой). Промывка устроена просто - наливаем в какую-нибудь бочку (в ней должно быть отверстие со штуцером чуть выше дна), пермеат температурой около 30 градусов (литров 20-30), далее добавляем специальный реагент (я покупал универсальный, кислотный и щелочной в комплекте за 8 тысяч по текущим ценам), добавляем в воду количество по инструкции (лучше контролировать PH, если есть чем). Сначала кислотный. Из бочки подключаем шланг (у меня обычный поливочный) на подачу перед повышающим насосом (вот для чего я делал врезки со штуцерами). И в эту же бочку выводим пермеат и концентрат, также, через шланги. Не забываем переключить шаровые краны, чтобы вода пошла куда нужно и запускаем фильтрацию. Вода бежит по трубам до фильтра, далее реагенты вступают в действие и очищают её за 15-20 минут такого круговорота. Затем повторяем все действия, только разводим в чистой воде уже щелочной раствор. Вода в бочке становится грязной в процессе. Производительность со 120-130 литров в час вырастает до 300-310. Но до такого состояния мембрану лучше на запускать и мыть её уже после падения производительности на 10-20%. В зависимости от типа загрязнений промывка запущенной мембраны может и не помочь (мне повезло).

До того, как купил концентрат, пробовал промыть ортофосфорной кислотой, затем лимонной - это не возымело результата, совсем. Но кому-то может и помочь (есть видео на ютубе).

Какие выводы? Самому собрать систему обратного осмоса можно значительно дешевле, чем предлагают за готовые решения (с производительностью 300-400 литров в час). Но смысл это имеет только в случае, если вода очень сильно минерализована. В остальных случаях значительно дешевле будет использовать другой тип фильтрации.

Если сделать всё правильно и установить дозировку антискаланта - обслуживание системы будет стоить копейки. Лучше не скупиться на этом и сделать сразу.

Вода из осмоса прекрасна и бытовая техника с сантехникой её просто обожают.

Если варите пиво -  вода из обратного осмоса здорово в этом помогает. Не нужно бегать искать хорошую воду, а под определённые стили её можно "подправить" различными добавками и хлоридами.

Возможно, описал не всё. Отвечу на ваши вопросы в комментариях.