Проблема: диффузионные загрязнения воды

 Продолжаем тему Обратный осмос раздела "Вода" статьёй Проблема: диффузионные загрязнения воды. И поговорим про эту проблему систем обратного осмоса, особенно характерную для фильтров, описанных в статье "Аппарат обратного осмоса". 

Проблема: диффузионные загрязнения воды. Соответственно, предполагается, что с ней нужно как-то бороться. Ну а для того, чтобы знать, с чем бороться, нужно разобраться с физическим механизмом процесса. Ничего сложного — простые школьные знания. 

Что такое диффузия? Наверное, многие помнят по школе об интересном опыте, когда учитель выливал где-то в одном месте класса нечто пахучее, а потом запах распространялся по всей комнате. Или чернила в воду, а они потом расплываются на всю ёмкость. Это и есть примеры диффузии, или постепенного перехода одного вещества в другое. Даже между металлами есть подобные взаимодействия, правда очень медленные и не относящиеся к делу. 

Проблема: диффузионные загрязнения воды

Что будет, если взять чистую воду, и подлить обычной грязной воды? Всё случится очень закономерно — загрязнения равномерно распределятся по всей ёмкости. Похожая ситуация возникает с многоступенчатыми бытовыми системами обратного осмоса. 

Похожая, но не точно такая же. Разница состоит в том, что грязную воду и чистую воду разделяет полупроницаемая перегородка, мембрана. И в идеале, то есть, теоретически, через этот барьер-мембрану может пройти исключительно вода. Но — только в идеале.

На самом деле поры в мембране не одинаковые по размеру. В среднем — они действительно пропускают только молекулы воды. Однако всегда существует разброс. Насколько велик разброс — это уже дело технологии изготовления мембран. Естественно, чем лучше мембрана, тем меньше этот разброс. Но разброс есть всегда.

Что практически означает наличие этого разброса? Это означает, что качество очистки воды всегда будет ниже 100 %. Если бы разброса не было, то всё кроме воды и соразмерных частиц удалялось бы полностью. Однако разброс есть. И степень очисти для технологии обратного осмоса колеблется в пределах 90-99,999 %. Для бытовой многоступенчатой гиперфильтрации типа "капельница" стандартным и типичным является степень очистки 90-95 %.

Проблема: диффузионные загрязнения воды

Очень редко для бытовых капельниц степень очистки достигает 99 %.

Итак, есть мембрана с разбросом пор, есть по одну сторону загрязнённая вода, по другую — очищенная вода. В рабочем состоянии, когда вода двигается ВДОЛЬ мембраны (потому что так мембрана меньше забивается), у примесей воды нет «времени» на то, чтобы пролезть через точно такие же по размеру, чем они сами, поры. Это связано с особенностями взаимодействия поверхности мембраны и текущей водой.

НО! Когда вода не двигается вдоль мембраны, загрязнения получают вполне реальную возможность проникать через эти соответствующие им по размерам поры на сторону чистой воды. А вода с чистой стороны, соответственно, стремится попасть на ту сторону, где большее количество загрязнений. Чтобы был выполнен закон диффузии — равномерное распределение вещества в веществе. То, что вода переходит с «чистой» стороны мембраны на «грязную», не страшно. Намного опаснее другой процесс, диффузионное загрязнение воды на «чистой» стороне.

Диффузионное загрязнение происходит на всех типах обратноосмотических установок, но опасно только на бытовых многоступенчатых осмосах. Почему? Потому что в них нет возможности сбросить диффузионные загрязнения. И они попадают прямиком в бак с питьевой водой. А оттуда — в стакан.

То есть, степень очистки воды уменьшается ещё больше.

Разберём это подробнее. Для этого вернёмся к схеме бытовой многоступенчатой системы обратного осмоса (озвученной более подробно в статье "Аппарат обратного осмоса"), а точнее, с направлениями и типами потоков воды. Они на схеме обозначены буквами.

Схема системы обратного осмоса типа капельница

А — исходная, загрязнённая вода. Она проходит по трём ступеням очистки воды, а далее попадает на мембрану обратного осмоса. На мембране вода фильтруется, концентрат (загрязнённая вода) попадает в канализацию (поток С), а очищенная вода (поток В) с небольшой скоростью накапливается в баке.

Вот здесь и собака зарыта. Диффузионные загрязнения в подобных системах гиперфильтрации невозможно слить или убрать. Они попадают в накопительный бак. А оттуда — потребителю в чашку.

Содержание солей в очищенной воде в баке возрастает очень ненамного. Основную опасность представляют собой бактерии. По идее, бактерии вообще не могут проникнуть через мембрану обратного осмоса. Это так — но во время движения воды. Когда вода стоит, бактерии, особенно узкие, могут «протиснуться» между волокнами мембраны. Это положение усугубляется тем, что бактерии с удовольствием поселяются на поверхности мембраны и образуют там свои колонии. При больших давлениях и скоростях потоков воды, как в промышленных системах гиперфильтрации, им это не удаётся. Но в обычных бытовых капельницах — да с радостью. Тем более что вода туда поступает уже не хлорированная.

Таким образом, появляется вероятность (естественно, не 100 %), что в накопительном баке бытовой обратноосмотической системы находятся диффузионные загрязнения, в особенности бактерии и продукты их жизнедеятельности.

Вышесказанное подтверждает последняя ступень очистки воды. Её назначение — дополнительное обеззараживание воды (с помощью угля с серебром и/или ультрафиолетовой лампы). Поток воды D из бака поступает на ступень дезинфекции, а оттуда уже очищенный от бактерий поток Е подаётся на кран чистой воды. Так контролируется вторичное бактериальное загрязнение очищенной воды в бытовых многоступенчатых системах обратного осмоса.

Проблема: диффузионные загрязнения воды

Нужно добавить, что эффективность очистки воды многоступенчатыми осмосами очень невысока. Эффективность очистки воды — это не то же самое, что глубина очистки воды. Эффективность — это, иными словами, коэффициент полезного действия, КПД системы. То есть, соотношение концентрата (воды, которая сбрасывается в канализацию), очищенной воды и исходной воды.

Так, в процессе работы бытовой многоступенчатой осмотической системы в канализацию сбрасывается 80-85 % от входящей воды (что сильно зависит от наполенности бака; при пустом баке эффективность выше, при полном — ниже). То есть, если в день вы используете 20 литров очищенной воды, то при этом сбрасываете в канализацию 80 литров воды.

Вот такая вот проблема есть у обратного осмоса — диффузионные загрязнения воды. 

Но с этим можно справиться! По крайней мере, с помощью изменения организации самой системы. Об этом — подробнее в следующих статьях. 

Проблема: диффузионные загрязнения воды

По материалам http://voda.blox.ua/2008/08/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-28.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *