Для бытовых систем обратного осмоса срок службы мембранного элемента при правильной эксплуатации и своевременной замене фильтров предварительной очистки – 2–3 года. Мембрана задерживает все бактерии и вирусы, большую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность, и патогенные вещества), пропуская лишь молекулы воды, небольших органических соединений и легких минеральных солей (RO мембраны задерживают 97–99 % всех растворенных веществ). Такие мембраны используются во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества (разлив воды, производство алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармацевтика, электронная промышленность и т. д.).
11.2. Материал мембран и конструкции аппаратов
Мембраны изготавливаются из полимерных материалов: целлюлозы и ее эфиров, полиамидов, полиолефинов, сополимеров акрилонитрила с винилхлоридом, поливинилхлорида. Применяются и керамики, и металлы.
Мембранные аппараты изготавливают четырех типов.
Плоскокамерные: мембранный элемент состоит из двух плоских мембран с расстоянием между ними 1,5–5,0 мм. В этом промежутке расположен пористый дренажный материал.
Трубчатые: аппарат состоит из пористых трубок диаметром 5–20 мм. Материал, который служит мембраной, наносится на поверхность трубки (внутреннюю или наружную).
Рулонные: мембранный элемент имеет вид пакета, три кромки которого герметизированы, а четвертая крепится к перфорированной трубке для отвода пермеата. По окружности трубки таких пакетов несколько, все они вместе с сетками накручиваются на трубку. Разделяемая вода движется в продольном направлении по межмембранным каналам, а пермеат поступает в отводящую трубку.
Волоконные: мембранный элемент имеет вид полого волокна. Аппарат представляет собою цилиндр, заполненный пучком пористых полых волокон с наружным диаметром 80–100 мкм и толщиной стенки 15–30 мкм. Разделяемая вода омывает наружную поверхность волокна, а по его внутреннему каналу выводится пермеат.
Бытовые системы обратного осмоса имеют небольшие размеры и помещаются под кухонной мойкой. Для их работы требуется давление 2,5– бар. Основными блоками бытовой системы обратного осмоса являются: префильтры, защищающие мембрану от растворенных частиц хлора, органических веществ; сам мембранный элемент рулонного типа, накопительный бак для хранения очищенной воды и постфильтр.
11.3. Условия применения мембран
Все мембраны нуждаются в защите от взвешенных примесей, коллоидов и др.
Поэтому перед обратноосмотическими мембранами качество и параметры исходной воды должны соответствовать определенным требованиям по мутности, перманганатной окисляемости, содержанию нефтепродуктов, железа, минерализации и некоторым другим.
Для бытовых мембранных фильтров, где, как правило, в качестве исходной используется водопроводная вода, предочистка перед мембранами упрощается, но в любом случае необходимы патронные фильтры с пористостью 5 мкм.
Необходимо также отметить, что стандартные конструкции фильтров и материалы мембран не предотвращают вторичное бактериальное заражение воды, т. е. бактерии могут развиваться и на самой мембране. Следовательно, особенно для питьевой воды необходимо перед мембранным фильтром и после него предусматривать обеззараживание воды, например, ультрафиолетовым излучением.
12. Электроимпульсный метод
Электроимпульсный метод относится к физическим методам обеззараживания воды. Сущность данного метода заключается в воздействии на обрабатываемую воду ударной волной.
Специальный прибор создает электрический разряд, который в свою очередь формирует ударную волну, распространяемую в объеме воды. При таком воздействии происходят ряд физических процессов: кавитация, образование ударных волн высокого давления, интенсивные ультразвуковые колебания.
Как результат происходит механическое уничтожение биологического объекта.
Достоинством данной технологии является возможность применения с водой повышенной мутности и для всех видов микроорганизмов, включая вирусы. В воду не вносятся дополнительные вещества.
До настоящего времени технология не применятся широко, что связано с высокими энергетическими затратами, применением специального оборудования, настройку и обслуживания которого должны выполнять специалисты, и отсутствием нормативных стандартов определения качества обеззараженной воды.
13. Нетрадиционные методы обеззараживания
Самым распространенным способом обеззараживания воды в полевых условиях является применение растворимых антисептиков в форме таблеток (аквасепт, клорсепт, акватабс, пантоцид). Одна таблетка обычно рассчитана на обеззараживание до 1 л. воды. При таком способе вода очищается благодаря химической реакции добавленных в воду веществ. После ее растворения необходимо подождать 15–20 мин до полного завершения химической реакции. При сильном загрязнении дозу удваивают. Качество таблеток зависит от количественного содержания активного хлора, на 1 мг – плохо, на 3–4 мг. – хорошо.
При отсутствии таблеток можно применять перманганат калия (марганцовка) из расчета 1–2 г. на ведро воды, показателем может служить цвет воды, он должен быть бледно-розовым. Также можно использовать и йод, достаточно добавить 34 капли на 1 л воды, перемешать и дать отстоятся. Считается, что марганцовка и йод являются самыми эффективными средствами для обеззараживания воды при ее малых объемах.
Еще одним распространенным методом является кипячение воды. Для достижения наибольшего эффекта в воду добавляют некоторые растения: ветки ели, сосны, кедра, можжевельника, пихты, кору ивы, дуба, грецкого ореха, из трав – тысячелистник, зверобой, саксаул и верблюжью колючку. Однако эти растения могут придать воде горьковатый вкус, что нужно учитывать при их добавлении в воду.
Целесообразно использовать природные растения – антисептики, признанные официальной медициной: ромашку, чистотел, зверобой, бруснику.
Самым эффективным является чистотел, он содержит йод в своем едком соке желто-оранжевого цвета и способен убивать многие известные патогенные микробы.
Иногда используют бактерицидные свойства грибов, таких, как чага, молодой дождевик.
Можно применять также серебро и кремний. Для того чтобы вода стала пригодной для питья, нужно просто поместить кремний или серебро (любые серебряные украшения) в воду и выдержать не менее суток. Что касается кремния, достаточно добавить 1–3 г. на 1 л воды. Для поддержания длительного эффекта серебро и кремний вынимать из воды не следует.
Приложение
Схема очистки воды производительностью до 1,5 м/ч для загородного дома и коттеджа
Схема № 1
1. Фильтр грубой очистки; 2. Установка комбинированной очистки FSA 77-12T; 3. Фильтр тонкой очистки серии BB; 4. Ультрафиолетовый обеззараживатель.
Приведенная схема позволит очистить воду от механической взвеси, песка, железа и марганца при низком их содержании, сделать воду мягкой и безопасной в микробиологическом отношении. Обратноосмотическая установка (только для питьевой воды) обеспечивает доочистку воды до высших стандартов при качестве исходной воды:
железо – до 2 мг/л;
марганец – до 0,2 мг/л;
жесткость – до 8 ммоль/л;
мутность – до 3,5 мг/л;
ОМЧ – не более 100;
рН – не менее 6,8.
Схема очистки воды производительностью до 1,5 м/ч для загородного дома и коттеджа
Схема № 2
1. Фильтр грубой очистки; 2. Комплекс пропорционального дозирования Stenner; 3. Обезжелезиватель с фильтрующей средой MGS AT-FGI 500-12T; 4. Умягчитель AT-FS 500-10M; 5. Фильтр тонкой очистки серии BB.
Приведенную схему применяют для очистки воды от мутности, песка, железа и марганца при их значительной концентрации, сероводорода и получения умягченной воды. Схема эффективна, если вода имеет повышенную цветность и посторонний запах. Схема обеспечивает обеззараживание воды. Обратноосмотическая установка (только для питьевой воды) обеспечивает доочистку воды до высших стандартов при качестве исходной воды:
железо – до 12 мг/л;
марганец – до 0,5 мг/л;
жесткость – до 10 ммоль/л;
мутность – до 8,0 мг/л;
ОМЧ – более 100;
запах – 3–4 балла;
рН – не менее 6,5.
Все приведенные схемы требуют периодической регенерации фильтров (в зависимости от степени загрязнения 1–2 раз в неделю в течение 1–2 ч).
Схема для непрерывного водоснабжения очищенной водой состоит из двух независимых линий оборудования по любой из вышеописанных схем, на выходе каждой из них устанавливается электроклапан, перекрывающий поступление воды к потребителю в период проведения регенерации любого из фильтров, входящих в состав этой линии. Соответствующий электрический сигнал может быть снят с автоматических управляющих клапанов.
Приведенные схемы носят обобщенный характер. В зависимости от конкретных условий может потребоваться их существенная переработка и дополнение, например накопительными емкостями для чистой или исходной воды, насосами-повысителями, средствами автоматизации и управления.
