Обратный осмос

В Интернете очень мало информации по использованию обратного осмоса для получения чистой технической воды. А рабочих систем, количество цифр на ценнике которых было бы меньше чем в номере телефона вообще не нашел. Поэтому и решил поделиться своим опытом, может кому и пригодится. Пост должен быть полезен в первую очередь тем, у кого есть дача или дом, но нет нормальной воды. Текст разделю на несколько частей, ибо очень «многа букав».

Немного предыстории.

Проживаю я в частном доме, который в виду удалённости от цивилизации, водо-снабжается из скважины глубиной около 40 метров. Качество воды оставляет желать лучшего, а иногда и жалеть о переезде из города. Кроме железа, которое в нашем регионе традиционно превышает все мыслимые пределы, в воде содержится неполная таблица Менделеева. На основании анализа воды, мне был впарен смягчитель (пластиковый баллон с меня ростом и бочонок для соли), который должен был избавить от проблем с водой. Всё железо из воды он убрать не мог (как оказалось позже и не должен был) и ржавые подтёки надолго вошли в жизнь моей жены, которая вызвалась добровольцем на борьбу с ними.

В дополнении, много незабываемых эмоций доставляли соли серы, которые составляют основной рацион сернистых бактерий, живущих в бойлере. Мало того, что эти твари проживая в моём доме не скидывались на ипотеку, так они вдобавок, отведав солей серы ещё и сероводородом гадили. Так как запах минеральных источников в качестве оплаты за жильё меня не устраивал, решил избавляться от таких сожителей. Интернет подсказал простое решение - стоит настроить бойлер на температуру свыше 65 градусов, и суп из варёных бактерий сливается в канализацию.

Со временем качество даже такой воды упало ниже плинтуса (хотя казалось куда ниже-то), на что продавцы смягчителя предложили сменить смолу-наполнитель в установке. Стоит такая радость в районе 300 евро, не считая работы по её смене. Прошерстил интернет, проконсультировался с другими спецами и выяснил что установленный смягчитель в принципе не способен решить мою проблему и к нему в пару нужен обезжелезователь, еще один баллон, только с другим наполнителем. По словам соседа, который последовал этим советам, смена смолы и установка обезжелезователя обошлась ему в 800 европейских рублей. Добавив к этому стоимость расходников (мешки соли для смягчителя, марганцовку для обезжелезователя), их доставку, выгрузку, место для складирования, место, занимаемое самими установками, я загрустил и смирился с тем что хорошая вода мне будет доступна только во влажных мечтах.

С питьевой водой ситуация была ещё более запущена, пить такую воду никто не рисковал, так что на кухне с самого начала прописался 19 литровый баллон с питьевой водой, а для чая и прочих супов в гараже складировались еще и 5 литровые баклажки. В очередной раз загружая в машину ёмкости с водой, осознал себя как «часть команды, часть корабля» и решил, что пора что-то менять. Начал с самой насущной проблемы – снабжения питьевой водой.

Выбор пал на недорогую шестиступенчатую установку обратного осмоса под раковину на кухне. Три колбы для предварительной фильтрации, мембрана, активированный уголь и минерализатор, на выходе дают вполне себе приятную для питья воду. Сама установка представляет из себя китайский ноунэйм конструктор, на который налепили шильдик компании распространителя. В комплекте не было инструкции ни на одном понятном мне языке, так что пришлось заняться самообразованием. Набравшись знаний и опыта на этом конструкторе, впечатлившись качеством питьевой воды, я задумался о том, чтобы масштабировать установку для обеспечения чистой водой уже всего дома.

Узким местом стала производительность самой мембраны обратного осмоса. Под раковиной стоит мембрана, выдающая 190 литров (50 галлонов) в день, которой полностью хватает для питья и готовки, но категорически не хватает для технических нужд. Первой мыслью было повесить гирлянду из 5-6 штук, но быстрый подсчёт показал порочность данного подхода. Во-первых, при малой производительности таких мембран, для бесперебойного пользования водой, необходима накопительная ёмкость с запасом воды на сутки (у нас 700-1000 литров на 6 человек), которую необходимо купить и ещё где-то разместить. Во-вторых, стоимость самой конструкции, мембран и их последующее обслуживание, увеличивается пропорционально количеству при совсем незначительном приросте производительности.

Однако, в продаже имеются мембраны, способные выдавать до 2200 литров (600 галлонов) в день. Заказал у братьев китайцев 2 комплекта с оптимальными, на мой взляд, 400 галлоновыми мембранами в надежде на то, что их производительности и имеющейся накопительной ёмкости на 300 литров будет достаточно. Посылка приехала перед праздниками, и сгорая от энтузиазма решил, что успею собрать систему и спаять все трубы до Нового Года. Однако, подхватив где-то простудифилис, слёг на все праздники, что и спасло меня от эпичного фиаско. Достаточно простой в теории процесс затянулся на 6 (шесть!) долгих, лишенных воды, сна и надежд дней. Высказывание «гладко было на бумаге, да забыли про овраги» как нельзя более точно описывает мой подход к планированию этой работы.

Продолжение следует...

Доброго дня!

Не так давно мне довелось столкнуться с вопросом установки домой системы фильтрации воды питьевого качества. В процессе подбора, покупки и установки пришлось изучить некоторый объем материала по данному вопросу, который я хочу упорядочить в рамках данного поста. Осилившие получат базовые знания о домашних фильтрах для воды, возможных конфигурациях, основных элементах и обслуживании получившегося добра.

Стоит сразу отметить, что я буду рассматривать именно встраиваемые под мойку (ну или около того) системы. Кувшины, насадки на краны и прочие подобные вещи, увы, останутся за границей повествования.

Прежде всего, подобные системы делятся на две группы: проточные фильтры (которым я посвящу аж целый абзац) и системы обратного осмоса.

С проточными фильтрами все относительно просто. Одна трубка на входе, в нее под давлением поступает вода. Вода проходит последовательно через 3-7 картриджей и выливается из трубки на выходе. Тут все без изысков. В плюсах - цена. В подавляющем большинстве случаев система проточной фильтрации будет в 2-3 раза дешевле ОО ( здесь и далее - системы обратного осмоса) как при покупке, так и при дальнейшей эксплуатации. Основной минус - каждый картридж является узконаправленным. Традиционно 1-3 сорбционные/мехническая очистка (фильтрую разную относительно крупную взвесь) 1 для умягчения воды с ионо-обменной смолой, остальное под конкретные нужды. Вот с конкретными нуждами все плохо. Если хотите ставить проточник - берете воду и тащите на химанализ, стоимостью в этот самый фильтр. По результатам анализа подбираете остальные картриджи. Есть варианты для обезжелезивания, против хлора, минерализующие и т.д. По моему личному мнению, которое я никому не навязываю, это неплохой вариант для дачи со скважиной, из которой льется более-мене чистая вода, но так себе для города, где льется фиг знает что, да еще и каждый день разное. Для себя я этот вариант не рассматривал, поэтому много о нем написать и не могу.

С ОО все интереснее. Оно фильтрует ну практически все. Звучит как магия, поэтому сейчас будет небольшое углубление в физику процесса.

Полупроницаемая мембрана - некоторая перегородка, которая пропускает одни частицы и не пропускает другие. Например - дуршлаг. Воду пропускает, а макароны нет. Если очень постараться, то можно получить мембрану с достаточно мелкими дырками, чтобы не пропускать ничего крупнее молекул воды. Вот воткнуть бы такую в проточник последним картриджем и все ок, подумали вы. Но нет, так нельзя, фильтр у вас одноразовым выйдет.

Если разделить некий резервуар полупроводниковой мембраной и жахнуть, например, ложку соли (грязи) в одну из половин, то можно наблюдать забавный эффект. Вода начнет засасываться из части без соли в часть с солью в попытке выровнять концентрацию солей в растворе. Сей процесс называется осмосом. В этой своей попытке она создаст так называемое осмотическое давление на мембрану. Чем больше разница концентраций в половинках - тем больше давление.

А теперь внимание, мы берем и начинаем давить на соленую часть раствора, компенсируя осмотическое давление, или даже сверх того. А вот тогда основной фокус - вода начнет переходить из засоленной части в часть с чистой водой. Привет, обратный осмос! Чем сильнее мы создадим давление, тем больше чистой воды окажется за мембраной. Процесс не бесконечен, т.к. концетрнация соли слева будет все расти и расти. И рано или поздно осмотичское давление сведет на нет все наши потуги и процесс остановится. Что же делать? А все просто, мы сольем эту слишком соленую (грязную) воду в канализацию и зальем из водопровода менее грязную, отожмем из нее часть чистой воды, сколько сможем, и опять сольем. Примерно так и работают системы на ОО. На литр чистой воды в канализацию отправляется 1-5 литров грязной.

Современные качественные мембраны отлично фильтруют всю органику, вирусы и большую часть солей. Плюс за последние годы они значительно подешевели. Когда вы видите в магазине фильтрованную питьевую воду - 99% это ОО. Если соблюдена технология и нет повреждения фильтрующих элементов, то такую воду можно смело пить.

Переходим непосредственно к ОО фильтрам. От проточников они будут отличаться обязательным наличием картриджа с мембраной и некоторыми отличиями в логике подбора остальных картриджей.

На данный момент на рынке есть два класса устройств - с накопительным баком и без такового. Бак в некотором смысле является пережитком времен, когда мембраны стоили дорого, и большие мембраны с нормальной производительностью никто не ставил. Поэтому вода медленно, не торопясь отфильтровывалась в бак, а уж конечный потребитель наливал себе сколько надо из бака. На данный момент времени гораздо проще чуть-чуть переплатить за нормальную мембрану, чем держать дуру на 20 литров под мойкой, в которой хрен пойми кто живет, которую надо обслуживать и т.д.

Типичный набор картриджей в системх с ОО примерно одинаковый у всех производителей. Первым идет фильтр тонкой очистки из нетканного пропилена на 5 мкм. Засоряется быстро, в Москве менять приходится раз в 2 - 6 месяцев. Определить что засорился очень просто - вода у вас из крана больше течет, т.к. через засорившийся фильтр пробиться не может (я несколько утрирую, но падение давления будет заметным). Вторым идет угольный сорбционный. Вот его пожалуй только менять согласно рекомендациям производителя, или чаще, явных признаков засора вы не увидите, а мембрана от грязного картриджа пострадает. Дальше возможны варианты, но в целом можно уже и мембрану третьим ставить (или еще один для механической очистки на 1 мкм) . Если за ней следить, менять перед ней вовремя картриджи, не бросать на месяц без использования и т.д., то она прослжуит 3-10 лет. После мембраны обычно стоит угольный постфильтр, иногда совмещенный с минирализирующим картриджем. Люди ставят, но какой-то сверхнадобности в нем нет. Ну т.е. некотоые отмечают улучшение вкуса воды и т.д. Но точной информации чем там все минерализируется и в каких количествах производители не дают. Да и нафиг воду от солей очищать, чтобы потом заново их туда добавлять. Короче решайте сами.

Вот вы решили установить себе ОО, с чего же начать? Двух ответов тут быть не может - начинаете вы с измерения давления в водопроводе. Исходя из полученных результатов уже будем прицениваться к остальному. Делается это сравнительно просто. Вы идете на рынок/в магазин, покупаете там манометр на 10 атмосфер и удлинитель на 1/4 дюйма, с названием могу ошибаться, объясните продавцу на пальцах что именно вы хотите. А хотите вы вывернуть душевую лейку и вкрутить вместо нее получившуюся конструкцию. Они поймут, так часто делают. Цена вопроса в пределах 200р. Давление измеряете 3-4 раза за сутки, оно меняется со временем. Лучше через пару дней повторить.

Итак. У вас 0-2 атмосферы. Этого мало для нормальной работы большинства систем ОО, вам нужна помпа для повышения давления. Это частая проблема загородных домов, меня она обошла стороной. Есть наборы ОО, которые идут сразу со специальной помпой в комплекте. Это не просто помпа, это прям настоящий центр управления, который за вас будет делать ВСЕ. Сам регулировать давление, сам промывать мембрану когда надо. За это удовольствие придется доплатить 5-12 т.р на момент написания поста.

У вас 2-4 атмосферы. Я вам завидую, вы можете ставить практически любую систему прям из магазина без дополнительных танцев с бубном.

У вас выше 4 атмосфер. Это мой случай, у меня 6. Тут начинаются проблемы, мембраны столько не держат, а идущий в комплекте к фильтру четырех-ходовой клапан нормально уже не работает. Решений несколько.

Первое из доступных - редуктор. Вы берете хороший такой редуктор, тысячи за 4 деревянных, и сводите проблему к предыдущему пункту.

Второе - вы берете умную помпу из первого варианта - вроде как они неплохо справляются и с высоким давлением, но переплата не слишком оправдана.

Третье - вы ставите перед фильтром нормально закрытый автоматический кран. А управлять вы будете им через реле высокого давления, установленное прям перед смесителем. А, ну да, перед реле воткните клапан обратного хода. Т.е. как только вы смеситель открыли - давление в реле упало, оно подало сигнал на входной кран, тот открылся, вода потекла, как только 3,5 атмосферы набралось - кран закрылся. И т.д. Из минусов - вам нужно электричество для управления всей этой байдой. Из плюсов - это самый дешевый вариант из всех. Все элементы можно достать в тех же магазинах, что торгуют фильтрами. Ну или заказать с алиэкспресс. К слову о нем. Там можно брать смело все, окромя мембран. Хотя некоторые и мембраны берут, но там надо знать фирмы и продавцов.

Четвертый вариант. Хитрожопый смеситель. Я такой знаю только один. Называется он “кран Гейзер исполнение номер 4”. В продаже х** найдешь. У него три трубки. Вы подключаете водопровод в первую. При открытии крана вода начинает поступать во вторую, которую вы втыкаете в фильтр. И выход из фильтра вы соединяете с третьей, из которой она уже поступает в носик. При закрытом кране система стоит без давления. Кран страшен как черт, существует в единственном варианте, требует нестандартный диаметр отверстия в раковине на 22 мм и изменения в конфигурации фильтра, плюс вы теряет возможность установить комбинированный смеситель под обычную воду и фильтрованную. Но зато не надо подключать его к электричеству, да и с давлением вопрос он решает.

Варианты 2 и 4 потребуют снятия “краба” (четырех-ходового клапана). Что это - проще погуглить. Возможно потребуется замена ограничителя потока ( эта штука ставится перед сливом "грязной" воды в канализацию, чтобы на мембране держалось давление. Они бывают с разной пропускной способностью, надо подбирать под личные нужды в каждом конкретном случае).

Да, важное дополнение. Фильтрующие картриджи бывают в двух исполнениях: под колбу и так называемые инлайн. Первые ставят в стационарно установленные колбы. Вторые как-бы сами себе колбы, только шланг подключить. Первые дешевле, но требуют отслеживать состояние колб. Через 2-3 года они становятся хрупкими и требуют замены, или начинают подтекать. Для давления 5 атмосфер и выше я бы не советовал колбы. Ну или разорялся бы сразу на металлические. Форумы пестрят фотографиями, как у этих колб вырывало днище и начинался потоп. Инлайн компактнее и лучше держат давление, т.к. пластик не копит усталость. Но да, если обычный картридж механической очистки стоит 50р за штуку, то инлайн почти 500.

Вот вы выбрали, купили, подключили. А как проверить, работает оно, или нет. Разоритесь еще на 500р и купите tds-метр. Я взял от сяоми.

Он простой, без калибровки, но в нашем случае это не критично. Замеряете ppm из обычного крана, получаете значение 200-400. Замеряете после фильтра - должно быть ~50, плюс-минус если есть минерализатор. Если увидели значение выше, чем было, значит вы  перепутали трубки и фильтрованная вода у вас идет в слив, а слив в кран чистой воды. Замеряете раз в пару месяцев, стало расти - порвалась мембрана.

***Лирическое отступление***

Люди покупая tds-метры часто не понимают, что они измеряют. Измеряют они - общую минерализацию. Только ее! Вовсе не "качество" воды и даже не жесткость. Жесткость будет определяться концентрацией в воде солей жесткости, способных выпадать в нерастворимый водой осадок. Вода может быть мягкой и при зашкаливающих значениях ppm.

***

Помимо прорыва, мембраны могут зарастать слизью биологического происхождения. Да и остальные фильтры тоже, но мембрану жалко больше. Поэтому фильтром надо пользоваться регулярно, мембрана должна промываться. Если уезжаете больше, чем на неделю - лучше перекрыть воду, снять картриджи, завернуть в пакеты и убрать в холодильник - целее будут.

С какими-то базовыми вещами я вроде как закончил. Если возникнут вопросы - пишите, постараюсь ответить на них в комментариях, или отдельном посте.

Много ученых умов бьются над решением двух трудновыполнимых задач: обеспечение энергией и чистой водой будущего мира. Но что, если обе эти задачи могут быть решены с помощью одной технологии?

Технология, которая заряжает батареи для электронных устройств может также обеспечить пресной водой, полученной из соленой морской, утверждает новое исследование инженеров Университета штата Иллинойс. Электричество проходит через заполненную водой натриевую батарею и выводит ионы солей из воды.

Профессор механики и инжиниринга Университета штата Иллинойс Кайл Смит (Kyle Smith) и аспирант Райлан Дмелло (Rylan Dmello) опубликовали свою работу в журнале Electrochemical Society.

«Мы разрабатываем устройство, которое будет использовать материалы в батареях для вывода соли из воды с наименьшим количеством энергии, насколько это только возможно», сказал Смит.

Интерес к опреснительной технологии возрастает также, как и потребность в воде, особенно в засушливых районах. Тем не менее, страны сталкиваются с техническими препятствиями и необходимостью использования огромного количества энергии, именно это мешает крупномасштабному использованию различных технологий.

Наиболее используемый метод, обратный осмос, толкает воду через мембрану, которая удерживает соли, но это дорогостоящий и энергоемкий процесс. В отличие от этого, метод с батареей использует электроэнергию для вывода заряженных ионов солей из воды.

Исследователи были вдохновлены натриево-ионными батареями, которые содержат соленую воду. Батареи имеют два отсека, положительный электрод и отрицательный электрод, с сепаратором между ними, через который ионы могут перемещаться. При разряде аккумулятора, натриевые и хлоридные ионы - два элемента соли - тянутся к одному отсеку, оставляя опресненную воду в другом.

В нормальной батарее, ионы диффундируют обратно, когда ток течет в другую сторону. Исследователи Университета Иллинойс нашли способ удерживать соль отдельно от воды.

«В обычной батарее сепаратор позволяет соли диффундировать от положительного электрода к отрицательному», объясняет Смит. «Это ограничивает количество соли, которое можно выделить. Мы ставим мембрану, которая блокирует натрий между двумя электродами, таким образом мы можем удерживать его от той части, где находится вода».

Источник: http://rdd.me/4lkhb1n6