Jak działa odwrócona osmoza: zasada działania urządzeń do dokładnego oczyszczania wody

Wśród domowych systemów przygotowania wody pitnej do spożycia stosunkowo niedawno pojawiła się nowa opcja, którą nazywają odwróconą osmozą. Ten zestaw filtrów i specjalnej membrany kosztuje niemało, ale może przewyższyć praktycznie każdy odpowiednik.

Czy ma sens wydać pieniądze? Aby uzyskać odpowiedź na to pytanie, należy dowiedzieć się, jak działa odwrócona osmoza, a następnie porównać koszty i rezultaty. Z naszą pomocą proces poznawania zaawansowanego systemu oczyszczania będzie znacznie szybszy i bardziej efektywny.

Zebraliśmy i usystematyzowaliśmy dla Państwa wszystkie przydatne i wiarygodne informacje na temat membranowej instalacji do oczyszczania wody. Dla pełniejszego zrozumienia uzupełniliśmy materiał tekstowy schematami, ilustracjami oraz filmami z zaleceniami dla przyszłych nabywców.

Działanie instalacji odwróconej osmozy

Proces osmozy opiera się na właściwości wody do wyrównywania poziomu zanieczyszczeń w roztworach rozdzielonych membraną. Otwory w tej membranie są na tyle małe, że mogą przez nie przechodzić tylko cząsteczki wody.

Jeśli w jednej z części takiego hipotetycznego naczynia zwiększy się stężenie zanieczyszczeń, woda zacznie przepływać tam, dopóki gęstość cieczy w obu częściach naczynia się nie wyrówna.

Odwrócona osmoza daje wręcz przeciwny wynik. W tym przypadku membrany używa się nie do wyrównywania gęstości cieczy, ale po to, aby po jednej jej stronie zebrać czystą wodę, a po drugiej – roztwór maksymalnie nasycony zanieczyszczeniami. Właśnie dlatego taki proces nazywa się odwróconą osmozą.

Wszystkie te chemiczne cechy są mało interesujące dla kupujących, szczególnie dla tych, którzy nie znają się dobrze na nauce. Wystarczy im zrozumieć, że centrum systemu odwróconej osmozy stanowi specjalna membrana, której pory są tak małe, że nie przepuszczają niczego, co przekracza rozmiar cząsteczki wody, a jest to znaczna część zanieczyszczeń zawartych w wodzie wodociągowej.

Niestety, cząsteczka wody – nie jest najmniejsza na ziemi, na przykład cząsteczki chloru są znacznie mniejsze, dlatego również mogą przenikać przez membranę. Ponadto kontakt z dużymi zawiesinami jest dla tej membrany przeciwwskazany. Jej drobne pory szybko się zatkają, a ten element trzeba będzie natychmiast wymienić.

Na tym schemacie przedstawiono pięć etapów oczyszczania wody za pomocą systemu odwróconej osmozy: wstępne oczyszczanie przez trzy filtry, membrana i doczyszczanie

Aby do tego nie doszło, w systemie odwróconej osmozy dodaje się jeszcze trzy dodatkowe filtry, za pomocą których woda przechodzi wstępne przygotowanie. Membrana dzieli częściowo oczyszczoną wodę na dwie nierówne części. Około jednej trzeciej dostarczonej objętości stanowi czysta woda, która następnie trafia do zbiornika ciśnieniowego.

Pozostałe dwie trzecie objętości wody – to część, w której skoncentrowane są zanieczyszczenia. Taki koncentrat jest odprowadzany do kanalizacji. Pomiędzy zbiornikiem a kranem zwykle znajduje się mały pojemnik. Instaluje się w nim wkład, którego zadaniem jest poprawa jakości już oczyszczonej wody, na przykład wzbogacenie jej w przydatne minerały.

Schematycznie zasadę działania odwróconej osmozy można opisać następująco:

1. Woda wpływa z sieci wodociągowej do filtrów wstępnego oczyszczania.
2. Następnie ciecz przechodzi przez proces odwróconej osmozy.
3. Oczyszczona woda trafia do zbiornika ciśnieniowego.
4. Koncentrat, zawierający przefiltrowane zanieczyszczenia, jest kierowany do kanalizacji.
5. Czysta woda ze zbiornika ciśnieniowego trafia do kranu z wodą czystą bezpośrednio lub przez dodatkowe urządzenia.

Zatem system odwróconej osmozy to zestaw urządzeń, które umożliwiają uzyskanie wody pitnej o wysokim stopniu oczyszczenia. Do niedawna takie systemy były używane głównie w przemyśle, w zakładach żywienia zbiorowego, w placówkach zdrowotnych itp.

Ten schemat pokazuje podział strumienia wody oczyszczonej za pomocą systemu odwróconej osmozy na dwa strumienie: czystą wodę i koncentrat, który trafia do kanalizacji.

Ze względu na rosnące wymagania dotyczące jakości wody wodociągowej w ostatnich latach popularność zyskują systemy odwróconej osmozy przeznaczone do użytku domowego. Różnią się one wyposażeniem, wydajnością, rozmiarem zbiornika magazynowego itp. Filtry i membranę należy okresowo wymieniać.

Jak określić, że membrana wymaga wymiany? W trakcie eksploatacji jej pory się zatykają i nadchodzi moment, gdy woda po prostu nie przepływa do zbiornika magazynowego. Taką membranę trzeba będzie wymienić w każdym przypadku. Specjaliści zalecają jednak wykonanie wymiany znacznie wcześniej.

System odwróconej osmozy składa się ze zbiornika magazynowego, zestawu trzech filtrów wstępnego oczyszczania, membrany i filtra końcowego do doczyszczania i wzbogacania wody.

Do określenia jakości wody oczyszczonej za pomocą systemu odwróconej osmozy używa się elektronicznego urządzenia – TDS-metru. Za jego pomocą określa się poziom zawartości soli w wodzie.

Dla wody wodociągowej przed oczyszczeniem ten wskaźnik może wynosić 150–250 mg/l, a po oczyszczeniu technologią odwróconej osmozy za normę uznaje się zawartość soli w granicach 5–20 mg/l. Jeśli ilość soli w oczyszczonej wodzie przekracza 20 mg/l, zaleca się wymianę membrany.

Osoby chcące dobrać filtry do wody stosowane na różnych etapach oczyszczania znajdą wiele przydatnych informacji w następnym artykule.

Poszczególne elementy systemu

Najdroższym i głównym elementem systemu odwróconej osmozy jest membrana. Stanowi ona mikroporowaty materiał zwinięty w jedną lub kilka warstw wokół perforowanego plastikowego rdzenia. Z góry membrana przykryta jest plastikowym osłonowym pokrowcem, który zamocowany jest pierścieniami uszczelniającymi.

Woda wpływa do wnętrza obudowy membrany i przechodzi przez porowate wypełnienie. Przy tym cząsteczki czystej wody przenikają przez porowaty rdzeń i dalej przemieszczają się do zbiornika magazynowego.

Jednak zanieczyszczenia z pewną ilością wody nie mogą pokonać bariery membranowej. Wychodzą one z przeciwnego końca bloku membranowego i są utylizowane.

Na schemacie można zobaczyć skład membrany do systemu odwróconej osmozy: wielowarstwowy porowaty materiał zamocowany w plastikowej obudowie wokół perforowanego rdzenia.

Jak już wcześniej wspomniano, bezpośredni kontakt membrany ze zwykłą wodą wodociągową może być szkodliwy. Chodzi o to, że jej pory są bardzo małe – zaledwie 0,0001 mikrona. Membrany nie można wyjąć, wypłukać i ponownie zamontować, tak jak robi się to z niektórymi mechanicznymi filtrami wstępnego oczyszczania.

Drogi element należy całkowicie wymieniać co dwa-trzy lata. Okres ten może się zmieniać w zależności od warunków eksploatacji membrany: ciśnienia w instalacji wodociągowej, ilości i charakteru zanieczyszczeń, temperatury wody itp.

W niektórych przypadkach membrana może służyć pięć lat lub nawet dłużej, czasem jednak wymianę należy przeprowadzić już po pierwszym roku eksploatacji.

Ważnym czynnikiem jest obecność filtrów wstępnego oczyszczania: dwóch mechanicznych i jednego węglowego. Pierwszy filtr mechaniczny odcina wszystkie nierozpuszczalne zanieczyszczenia o wielkości powyżej 0,5 mikrona. Mogą to być ziarenka piasku, cząsteczki rdzy i inne podobne „mechaniczne” zanieczyszczenia.

Następnie woda przepływa przez filtr węglowy, który zatrzymuje cząsteczki różnych substancji chemicznych: związków chloru, które niezmiennie występują w wodzie wodociągowej, a także metali ciężkich, pestycydów pochodzących z gleby, rozpuszczonego żelaza i innych domieszek pochodzenia organicznego lub nieorganicznego.

Filtry mechaniczne i węglowy w systemie odwróconej osmozy wymagają wymiany co cztery do sześciu miesięcy. Niezbędne wkłady można nabyć w formie zestawu.

Następnie kolejny jednomikronowy filtr mechaniczny kończy wstępne oczyszczanie wody. W rezultacie do membrany trafia woda niezawierająca zanieczyszczeń, które mogłyby uszkodzić filtr membranowy lub go pokonać.

Filtry te wymagają regularnej wymiany co kilka miesięcy. Jednak kosztują one o kilka rzędów wielkości mniej niż membrana, a ich terminowa wymiana może znacznie przedłużyć jej żywotność.

Do gromadzenia oczyszczonej wody stosuje się zbiornik ciśnieniowy. Jego pojemność może wynosić od 4 do 12 litrów, w zależności od wydajności systemu. Do produkcji takich zbiorników zwykle używa się stali wysokiej jakości. Z zewnątrz zbiornik pokrywany jest warstwą trwałej emalii. Wewnątrz montuje się silikonową przekładkę, która dzieli zbiornik na dwie części.

Po jednej stronie przekładki znajduje się zgromadzona czysta woda, po drugiej – powietrze. Ilość powietrza w komorze można zmieniać za pomocą zaworka (nippela) umieszczonego na powietrznej stronie zbiornika.

Powietrze wytwarza wewnątrz zbiornika akumulacyjnego dodatkowe ciśnienie, które sprzyja przemieszczaniu się wody do kranu z wymaganym ciśnieniem. Oczywiście zbiornik posiada wylot do podłączenia węża, przez który woda pitna przepływa do kranu.

Zazwyczaj ten kran instaluje się na zlewie. Nawet jeśli dopływ wody z wodociągu zostanie z jakiegoś powodu przerwany, w zbiorniku pozostanie pewna ilość wody, co złagodzi problem. W takiej sytuacji w celu całkowitego opróżnienia zbiornika akumulacyjnego warto zwiększyć ciśnienie, pompując powietrze przez złącze smoczkowe.

Stopień oczyszczenia wody za pomocą systemu odwróconej osmozy zbliża ją do wody destylowanej. Membrana przepuszcza przy tym cząsteczki tlenu rozpuszczonego w wodzie, co podnosi jej jakość.

W celu poprawy smaku wodę można przepuścić przez mineralizator lub inne moduły. Jednak nadaje się ona do picia także bezpośrednio po filtracji membranowej. Nie ma potrzeby gotowania jej przed spożyciem.

Jako dodatkowy moduł poprawiający jakość wody pitnej, systemy odwróconej osmozy mogą być uzupełnione o mineralizator lub wkład biokeramiczny. Mineralizator służy do wzbogacania wody w takie korzystne substancje jak wapń, sód, magnez itp.

Wszystkie te minerały mają pozytywny wpływ na układ nerwowy i sercowo-naczyniowy człowieka, zapobiegają powstawaniu wielu groźnych chorób, stymulują prawidłowy poziom kwasowości krwi itp.

Mineralizator w systemach odwróconej osmozy jest używany do wzbogacania oczyszczonej wody w minerały i uczynienia jej zdrowszą.

Wkład biokeramiczny działa inaczej. W składzie jego wypełnienia znajdują się kulki z wypalonej gliny i kawałków turmalinu. Minerał ten ma niezwykle korzystny wpływ na wodę. Sprzyja zmianie struktury wody, co w efekcie pozytywnie oddziałuje na układ hormonalny i wzmocnienie odporności.

Z biegiem czasu żywotność takich dodatkowych modułów się wyczerpuje i wymagają one okresowej wymiany. Dlatego wygodniej jest użyć kranu z dwoma zaworami.

Na jeden zawór doprowadza się wodę bezpośrednio ze zbiornika, a na drugi – wodę po przepuszczeniu przez mineralizator. Wodę wzbogaconą w substancje odżywcze stosuje się wyłącznie do picia, natomiast do gotowania używa się wody bez minerałów.

O zasadach wyboru systemu oczyszczania wody dla autonomicznego wodociągu w domu jednorodzinnym poinformuje Państwa jeden z popularnych artykułów naszej witryny.

Zalety i wady odwróconej osmozy

Wysoki stopień oczyszczenia i gwarantowana jakość wody pitnej – to główna zaleta systemów odwróconej osmozy. Szacuje się, że w wodzie oczyszczonej tą metodą zawartość obcych substancji jest dziesięciokrotnie niższa niż minimalna dopuszczalna norma. Cechy konstrukcyjne membrany wykluczają przypadkowe przedostanie się zanieczyszczeń do strumienia oczyszczonej wody.

Ten schemat szczegółowo przedstawia budowę i zasadę działania membrany odwróconej osmozy, która pozwala uzyskać oczyszczoną wodę – permeat – i usunąć zanieczyszczoną część – koncentrat

Taką wodę można śmiało spożywać do picia i przygotowywania posiłków, można ją podawać dzieciom i zwierzętom domowym. Dla zdrowia woda uzyskana dzięki technologii odwróconej osmozy jest znacznie zdrowsza niż przegotowana woda z kranu. Akwaryści używają takiej wody do uzupełniania objętości akwariów bez odstawania.

Mimo bardziej skomplikowanej konstrukcji w porównaniu ze zwykłymi filtrami domowymi, instalacja takich systemów odbywa się bez większych problemów. Wszystko, co niezbędne do montażu, zazwyczaj dostarczane jest w zestawie. Prawie wszystkie elementy lub ich modyfikacje można nabyć osobno.

System nie zajmuje zbyt wiele miejsca, najczęściej zbiornik i zestaw filtrów z membraną montuje się bezpośrednio pod zlewem. A kompaktowy kran do wody pitnej, zamontowany na zlewie, zazwyczaj doskonale wpasowuje się we wnętrze.

Wymiary komponentów systemu odwróconej osmozy są niewielkie, zazwyczaj można je bez trudu zamontować pod zlewem. W zestawie znajduje się zestaw wąskich węży do połączenia poszczególnych elementów systemu

Główną wadą systemów odwróconej osmozy – jest wysoki początkowy koszt zestawu. Dalsze serwisowanie systemu również będzie wymagało nakładów na wymianę wkładów filtracyjnych, ale są one znacznie tańsze.

Co kilka lat trzeba będzie wymienić membranę, której cena może wynosić około 50 dolarów. Jednak obliczenia pokazują, że ostatecznie koszty czystej wody dla rodziny i tak będą niższe niż zakup wody pitnej od zewnętrznych dostawców.

Skuteczność membrany w systemie odwróconej osmozy stopniowo maleje, należy ją wymieniać co kilka lat. Okres ten różni się w zależności od warunków eksploatacji

Kolejną cechą systemu odwróconej osmozy, którą z pewnym naciągiem można uznać za wadę, jest niska wydajność. Oczyszczona woda przesącza się przez membranę bardzo powoli, standardowa wydajność membrany wynosi około 150-300 litrów na dobę.

Przy tym ponad połowa wody dopływającej z wodociągu trafia do kanalizacji, co w pewnym stopniu wpływa na wysokość rachunków za media.

Jeśli jednak pojemność zbiornika ciśnieniowego zostanie dobrana prawidłowo, problemy mogą wystąpić jedynie na krótko przy uruchomieniu systemu bezpośrednio po instalacji lub po dłuższym okresie bezczynności z opróżnionym zbiornikiem.

Polecamy artykuł na ten temat: Odwrócona osmoza: szkodliwość i korzyści membranowego oczyszczania wody wodociągowej.

Jak wybrać odpowiedni model?

Rozmiary elementów systemów odwróconej osmozy zazwyczaj odpowiadają określonemu standardowi, ale nie zawsze. Użycie systemu o standardowych parametrach daje szerszy wybór wymiennych elementów. Praktyka pokazuje, że produkty krajowe, które są tańsze od zagranicznych odpowiedników, jakościowo niewiele się od nich różnią.

Wkłady filtrów wstępnych systemu odwróconej osmozy, a także membrana i filtr końcowy wymagają okresowej wymiany. Nie jest trudno wykonać ją samodzielnie, zgodnie z instrukcją producenta.

Oczywiście, zakup najlepiej dokonać bezpośrednio u producenta, u zweryfikowanego dealera lub w zaufanym sklepie. Dobre systemy odwróconej osmozy posiadają paszport techniczny, oficjalną gwarancję, szczegółową instrukcję montażu i obsługi oraz certyfikaty jakości.

Wymiary zbiornika ciśnieniowego zależą od potrzeb rodziny oraz od rozmiaru przestrzeni, w której zostanie zamontowane urządzenie. Pojemność maksymalnych rozmiarów będzie odpowiednia dla domu, w którym mieszka duża rodzina; najbardziej poszukiwane są zbiorniki o pojemności około 8-10 litrów.

Ważny wskaźnik – ciśnienie robocze w systemie wodociągowym. Za optymalne uważa się ciśnienie 2,8 bara. Jeśli ciśnienie jest zbyt niskie, warto kupić system odwróconej osmozy z wbudowaną pompą, która zapewni odpowiednie ciśnienie wody pitnej. Jeśli natomiast ciśnienie w wodociągu jest znacznie wyższe, konieczne będzie zainstalowanie reduktora ciśnienia.

Jeśli poszczególne elementy systemu odwróconej osmozy mają standardowe rozmiary, łatwiej będzie znaleźć odpowiednie wkłady do wymiany. Tę kwestię należy wyjaśnić przed zakupem.

Największej uwagi wymaga membrana systemu odwróconej osmozy. Element ten musi być niezmiennie wysokiej jakości i o odpowiedniej wydajności. Dla małej rodziny za optymalny uważa się wskaźnik około 7 litrów na godzinę.

Nie ma sensu przepłacać za wydajniejszą membranę, jeśli nie jest to potrzebne. Dla porównania: urządzenie o wydajności 15 litrów na godzinę bez trudu zaspokaja zapotrzebowanie na czystą wodę małego zakładu gastronomicznego.

Standardowym zestawem jest ten zawierający pięć głównych stopni oczyszczania: trzy filtry wstępne, membranę i filtr końcowy. Wypełnienie tego ostatniego elementu może się różnić.

Wcześniej wspomniano już o mineralizatorze i biokeramicznym wkładzie. Popularnym rozwiązaniem jest również zamontowanie wkładu zawierającego łupinę orzecha kokosowego, węgiel aktywny i jony srebra.

Te substancje dezynfekują wodę, dodatkowo ją oczyszczają i nadają jej przyjemny smak. Kolejną interesującą opcją obróbki końcowej wody jest ultrafioletowy dezynfektor. Niektóre modele systemów odwróconej osmozy pozwalają na jednoczesne użycie kilku różnych wkładów.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Ogólny przegląd zasad działania systemów odwróconej osmozy można zobaczyć tutaj:

Wideo #2. W tym filmie szczegółowo omówiono działanie takiego systemu na przykładzie modelu „Gejzer Prestiż M”:

Wideo #3. To wideo pozwala porównać cechy działania filtrów przepływowych i systemów odwróconej osmozy:

Systemy odwróconej osmozy – niezawodny i wygodny sposób na zapewnienie sobie w domu wystarczającej ilości czystej wody pitnej. Owszem, ceny takich urządzeń pozostają wysokie, ale z nawiązką się zwracają, ponieważ czysta woda pitna zmniejsza ryzyko wielu chorób i podnosi jakość życia.

Czy chce Pan/Pani opowiedzieć o swoim osobistym doświadczeniu w instalacji i eksploatacji systemu odwróconej osmozy? Ma Pan/Pani informacje, którymi chce się podzielić z nami i odwiedzającymi stronę, albo ma pytania? Proszę zostawić komentarz w sekcji pod tekstem artykułu.