Технологическая схема обратного осмоса

Разбираем, как устроен процесс обратного осмоса, какие узлы обязательны для промышленной установки и почему обратноосмотические системы дают качество воды, которое не способны обеспечить классические методы фильтрации.

Что такое обратный осмос

Обратный осмос — это процесс пропуска воды или водного раствора через полупроницаемую мембрану с использованием давления. Растворитель (как правило, вода) проходит через мембрану, а определённые растворённые вещества остаются с одной стороны.

В процессе обратного осмоса вода и растворённые в ней вещества разделяются на молекулярном уровне:

• идеально чистая вода накапливается с одной стороны мембраны;
• все загрязнения остаются на другой стороне.

Обратный осмос обеспечивает более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов: механическая фильтрация и адсорбция на активированном угле работают на других принципах.

Назначение установок обратного осмоса

Установки используют для:

• глубокой очистки и деминерализации воды;
• удаления органических соединений, микроорганизмов и взвесей;
• подготовки воды для хозяйственно-бытовых, промышленных и питьевых целей.

В результате получается высококачественная очищенная вода, соответствующая требованиям различных отраслей.

Что входит в установку обратного осмоса

1. Механический фильтр 5 мкм — предотвращает попадание механических примесей в мембрану.
2. Электромагнитный клапан — открывается в момент запуска установки и закрывается при выключении, предотвращая течение исходной воды в дренаж через концентратную линию.
3. Манометр — для визуального контроля давления.
4. Реле давления — автоматический контроль; защищает систему при отсутствии воды на входе и при избыточном давлении.
5. Насос высокого давления — создаёт рабочее давление 10–16 бар.
6. Обратноосмотический модуль — мембрана в корпусе (картридж).
7. Кондуктометр (солемер) — контроль качества воды по электропроводности.
8. Игольчатый вентиль — регулирует расход в дренаж, позволяет подстраивать давление в модуле.
9. Ёмкость для химической промывки.

Что задерживает мембрана

Обратноосмотические мембраны задерживают частицы с молекулярной массой более 150–250 дальтон: бактерии, соли, сахара, протеины, красители и т.д. Из-за ничтожно малого размера примесей используются более плотные мембраны с большим гидродинамическим сопротивлением.

Мембраны изготавливают из материалов с высоким сродством к воде и низким сродством к растворённым компонентам — отсюда название «полупроницаемые».

Типы мембран

• CA — целлюлозные
• CTA — смесь триацетата и ацетата целлюлозы
• Полностью ароматический полиамид
• TFC — тонкоплёночные композитные

Требования к мембранам

• свободная проницаемость для воды;
• высокая селективность;
• работоспособность при высоких давлениях;
• стойкость в широком диапазоне pH и температур;
• устойчивость к химии, в том числе к окислителям (например, свободному хлору);
• биологическая стойкость к бактериям;
• низкая адгезия поверхностного слоя к осаждаемым веществам;
• возможность оперативной замены мембраны.

Принципиальная технологическая схема (6 ступеней)

1. Впуск и предварительная очистка. Удаляются крупные частицы, песок, ржавчина — всё, что может повредить мембрану. От этого этапа зависит эксплуатационный ресурс оборудования.
2. Насос высокого давления. Создаёт необходимое давление для пропуска воды через мембрану.
3. Фильтр обратного осмоса. Мельчайшие поры пропускают только молекулы воды, удерживая органические и неорганические загрязнения, соли, бактерии и вирусы.
4. Разделительный клапан. Управляет потоком: чистая вода идёт в накопительный бак, концентрат — в дренаж.
5. Накопительный бак. Хранит очищенную воду для дальнейшего использования.
6. Регулирование и контроль. Системы регулирования давления, контроля качества воды и мониторинга процесса.

Особенности на каждом этапе

Тонкая очистка от механических примесей. Часто первой стадией ставят патронные фильтры (одно- или мультипатронные). Если в воде высокая жёсткость — ставят дополнительные ионообменные фильтры.

Насос высокого давления. Рабочая точка должна находиться в диапазоне 0,6–0,7 от максимальной производительности. Между всасывающим и нагнетающим патрубками рекомендуется ставить байпасный вентиль. Давление повышается и регулируется разово при ПНР.

Осмотические модули. Главный функциональный элемент: исходная вода разделяется на пермеат (чистая вода) и концентрат (загрязнения). Концентрат на выходе под высоким давлением — легко транспортируется к месту сброса.

Рабочее давление. Производительность определяется разностью между рабочим и осмотическим давлением. Пример: при осмотическом давлении 2,45 МПа для морской воды (3,5% солей) рабочее давление в опреснительных установках поддерживают на уровне 6,85–7,85 МПа.

Что получаем на выходе

Промышленные фильтры обратного осмоса позволяют получить воду с содержанием примесей не более 0,3% от исходного. Полученный пермеат можно использовать в производстве — в том числе пищевом.

Производство обратноосмотических установок

«БЕЛРОСАКВА» имеет собственное производство и изготавливает установки обратного осмоса производительностью от 250 л/ч (0,25 м³/ч) до 50 000 л/ч (50 м³/ч).

При подборе сложной комплексной установки нужно учитывать массу нюансов. Оставьте заявку — наши инженеры подготовят бесплатную консультацию и полный расчёт оборудования под особенности вашего объекта.