Odwrócona Osmoza RO7 z Pompą: Budowa i Zasada Działania

Filtr odwróconej osmozy budzi wiele wątpliwości. Większość pytań wynika z niezrozumienia mechanizmu działania tego podstawowego urządzenia w rękach akwarysty. Postanowiłem napisać parę słów, które uzupełniając poprzedni artykuł, pozwolą na zrozumienie działania całego systemu i dodatkowego osprzętu, jaki w różnych konfiguracjach zestawów się pojawia. Wróćmy więc do początku.

Podstawowe Elementy Systemu Odwróconej Osmozy

Typowy filtr odwróconej osmozy składa się z kilku etapów filtracji: filtrów mechanicznych, węglowych oraz membrany. Podczas działania systemu, woda poddawana jest ciśnieniu, dzięki czemu przechodzi przez kolejne warstwy filtracyjne, które skutecznie usuwają z wody zanieczyszczenia.

Prefiltry

Sercem całego układu jest membrana RO, której tutaj nie widać, gdyż zamknięta jest w obudowie. To właśnie membrana robi najważniejszą część filtracji. Gdybyśmy nawet pozbyli się prefiltrów, membrana będzie nadal spełniała swoją rolę. Woda RO dobrej jakości zostanie wyprodukowana. Reasumując, obecność prefiltrów nie wpływa na jakość produkowanej wody, a jedynie przedłuża żywotność membrany. W sprzedaży dostępne są zestawy, które zawierają tylko jeden, lub dwa prefiltry z tym, że zawsze w skład zestawu wchodzi filtr węglowy.

W przypadku dwóch prefiltrów spotkałem się z różnymi układami - albo pierwszy jest sedymentacyjny, albo węglowy. Jak wymienialiście prefiltry, zauważyliście pewnie, że pierwszy z nich jest najbardziej brudny, zwykle brązowy. Wyłapuje on grube śmieci, które mogą dostać się do układu z instalacji wodnej. Zasadniczo, po tym filtrze można już montować dodatkowy osprzęt (pompa podnosząca ciśnienie lub zawór czterodrożny), bez obawy, że sprzęt zostanie „zatkany” śmieciami.

Jednakże, w zestawach takich jak przedstawione na schemacie, wszystkie prefiltry połączone są ze sobą fabrycznie i nie jest możliwe wpięcie czegokolwiek pomiędzy nie. Filtr sedymentacyjny 1um, montowany za węglem, a przed membraną, ma zabezpieczyć membranę przed tym, co przedostało się filtr 5um, oraz węgiel, a dodatkowo wyłapuje drobinki węgla, które mogą odrywać się od bloku węglowego. Taki układ prefiltrów jak na rysunku, zapewnia odpowiednie zabezpieczenie membrany osmotycznej przed zapchaniem mikroporów, a jednocześnie minimalizuje spadek przepływu występujący na zapychających się prefiltrach.

Przeczytaj także: Sterowniki i usterki ASUS K52J

Właściwe prefiltry (także żywica DI) umieszczone są w obudowach, które wymuszają przepływ wody w konkretny sposób. Typowa puszka 10″ na prefiltry lub żywicę. Woda zasilająca dostaje się na zewnątrz filtra, który wygląda jak rurka, następnie przeciskana jest przez filtr i dostaje się do środka tej rurki, skąd podawana jest na kolejne prefiltry. W przypadku filtra DI w rozmiarze 10 cali sytuacja wygląda podobnie. Stosuje się tam dodatkowy wkład (puszkę), który powoduje, że woda przepływa „po bokach” tejże puszki , a potem dostaje się do niej dołem i przeciskana jest przez żywicę ku górze. Dość często akwaryści martwią się powietrzem w żywicy DI, ale to powietrze znajduje się w przedziale wody brudnej, a nie w kartridżu żywicy DI i raczej jest trudne do usunięcia z powodu braku możliwości zmodyfikowania podstawowych praw fizyki ;-).

Membrana Osmatyczna

Skoro już przeszliśmy przez prefiltry, pora skupić się na membranie. Cała zasada działania zawarta jest w nazwie „odwrócona osmoza”. Osmoza -dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. W kontekście osmozy roztwór z którego ubywa rozpuszczalnika nazywa się hipotonicznym, tego w którym przybywa nazywa się hipertonicznym. Prościej można powiedzieć tak.

Ale to nie koniec, bo co tu można odwrócić i jak??? Wspomniałem o ubytku wody. Otóż, stężenie to nie wszystko, bo gdyby chodziło tylko o stężenie, osmoza działałaby do momentu całkowitego wyrównania stężeń i zniknięcia wody czystej, a tak do końca nie jest. Przenikanie wody przez membranę powoduje, że ubywa wody czystej, a przybywa brudnej, z tym że jak teraz widać, brudna robi się bardziej czysta (rozcieńczanie), a czysta robi się bardziej brudna (zagęszczanie).

Ale co się dzieje - w wyniku wyrównywania stężeń, ciśnień osmotycznych po obu stronach membrany, rośnie poziom wody po jednej ze stron, tworzy się więc ciśnienie hydrostatyczne, „produkowane” przez rosnący, naciskający słup wody. To ciśnienie hydrostatyczne ogranicza osmozę, powoduje, że osmoza nie „wyciągnie” całej czystej wody, bo naciskający słup wody będzie wodę przepychał z powrotem na „czystą” stronę. Uzupełniając więc definicję, w takim układzie dochodzi do wyrównania ciśnień, nie stężeń po obu stronach membrany osmotycznej, a ciśnienie osmotyczne działające w kierunku wody brudnej równoważone jest przez ciśnienie hydrostatyczne działające w kierunku wody czystej. Układ dąży do równowagi, w której suma ciśnień (hydrostatycznego i osmotycznego) po jednej stronie membrany jest równa sumie ciśnień po drugiej.

No i tu już pojawia się coś, co możemy odwrócić. Skoro ciśnienie hydrostatyczne nie pozwala na dalsze przenikanie wody czystej, to znaczy, że my naciskając wodę po stronie „woda mniej zanieczyszczona” możemy cały ten proces odwrócić i „wycisnąć” wodę czystą, niemalże jak przez sito. I to jest właśnie istota działania naszej membrany osmotycznej, z tym że możemy założyć że po stronie czystej nie ma wody ani żadnego ciśnienia (to wytłumaczę później), a po stronie brudnej woda cały czas płynie, a ten wcześniej wspomniany „nacisk” stosowany celem odwrócenia osmozy to nic innego jak ciśnienie w wodociągu.

Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy

Nie? To wyobraźcie sobie, że te wszystkie cztery „kartki” (separatory, membrany) są wpuszczone w podłużne nacięcie w widocznej rurce, a potem to wszystko jest na tą rurkę nawinięte. Woda dostająca się pomiędzy membranę RO a separator zasilania jest przeciskana przez membranę (czyli już jest RO), płynie spiralnie dookoła rurki, tak jak kartki są nawinięte, aż dojdzie do początku kartki (wpuszczonego w rurkę), a dalej z rurki do akwarium. Na tym rysunku mniej widać spiralną drogę wody RO, ale za to ładniej widać gdzie RO jest zbierana, i jak przepływa woda brudna. Jak przyjrzycie się obudowie membrany, z łatwością rozpoznacie wylot wody czystej i tzw.

Wspomniałem, że możemy założyć, że po stronie wody czystej nie ma ani wody, ani ciśnienia. Chyba przyszedł czas, aby to wyjaśnić. Woda przez membranę może przepływać w obie strony, tzn. jak odetniemy zasilanie, to mamy sytuację, że po jednej stronie membrany jest woda czysta, po drugiej brudna. Woda czysta zgodnie z ciśnieniem osmotycznym (bo nie ma hydrostatycznego) zostanie wyssana do wody brudnej, popłynie więc spiralnie, ale wstecznie, przedostanie się przez membranę osmotyczną i trafi do wody odrzuconej. Przy okazji, te zanieczyszczenia, które przedostały się na czystą stronę zostaną zagęszczone. To jest główna przyczyna, że TDS pierwszej porcji wody z nieużywanego przez jakiś czas filtra jest wysoki. Na szczęście, w większości obecnie stosowanych zestawów, tam gdzie wylatuje woda czysta, montowany jest zawór zwrotny. Może go nie być widać, bo umieszczony jest w kolanku wkręconym w obudowę membrany, ale zapewniam że tam jest. Dzięki temu zaworowi, jeśli dojdzie do wstecznego wypływu wody do ścieku, to zassana będzie tylko woda z rurki, na której owinięta jest membrana, a nie z całego układu wody czystej. W najgorszym wypadku możliwa jest nawet ucieczka wody z całego wkładu DI, jak np. nie ma zaworu na dolewce, tylko na zasilaniu filtra.

Nie wiem w jakim stopniu, ale literatura podaje, że wsteczny przepływ wody bardzo niszczy membranę, zaleca się więc w każdym systemie założenie takiego kolanka z zaworem zwrotnym.

Restryktor (Ogranicznik Ścieku)

Jak już pokazałem, do produkcji wody RO potrzebne jest ciśnienie. To znaczy, że co??? Wystarczy podłączyć membranę do instalacji wodnej, w której jest ciśnienie 4-5atm i będzie dobrze? Nie, nie będzie, bo jak spojrzycie na rysunek membrany w obudowie, woda z przestrzeni żółtej do czerwonej płynie bez żadnych ograniczeń, tam jest szczelina, przez którą woda się przeciska bez kłopotu. Cała kranówka leci do ścieku. Można to porównać do polewania namiotu wodą. Aby zwiększyć ciśnienie, a w zasadzie wygenerować ciśnienie, które będzie przeciskało wodę przez membranę, stosuje się ograniczniki ścieku, zwane też restryktorami.

Reasumując, im większa wartość ogranicznika, tym większy przez niego przepływ, a co za tym idzie, mniejsze ciśnienie działające na membranę, mniej wody RO będzie produkowane. To, czemu im więcej GPD daje membrana, tym większy przepływ na restryktorze? Po pierwsze, jeśli więcej wody ma być wyprodukowane, to więcej wody musi przez układ przelecieć, po drugie, dużo wody przelatuje, to dużo jest odpadów, które muszą z odpowiednia ilością wody trafić do ścieku, po trzecie - im więcej GPD, tym większe pory w membranie, więc przyłożenie większego ciśnienia będzie powodowało przeciskanie się „brudu” do wody RO.

Przeczytaj także: Odwrócona osmoza: Twój przewodnik

Przy instalacji nowych filtrów zaleca się płukanie. Jak to się robi? Proste. Należy zdjąć ogranicznik ścieku. Cała woda przeleci przez membranę do ścieku. Poleca się, aby takie płukanie przeprowadzać co jakiś czas, aby duży przepływ wody przez membranę oczyścił przestrzeń wody wejściowej i odrzuconej (jak tego jeszcze nie zauważyliście, to ta sama przestrzeń). Czasem stosuje się rozwiązania elektroniczne, które albo, co jakiś czas robią By-Pass ogranicznika, albo po otwarciu dolewki na chwilę się otwierają i płuczą automatycznie membranę.

Mam nadzieję, że na tym etapie już wiecie, co się stanie jak zapcha się ogranicznik ścieku?

Zawór Czterodrożny

Pierwsze zestawy RO wyglądały jak ten na pierwszym rysunku. Jeśli zostały podłączone do dolewki, a dolewka odcięła wylot wody czystej, to zasilanie było cały czas otwarte. Skoro tak, to woda z zasilania cały czas leciała do ścieku, co powodowało znaczne zużycie wody. Pewnym przełomem było zainstalowanie zaworu (elektrozaworu) odcinającego dopływ wody do membrany (na początku pisałem, że można to zrobić po pierwszym prefiltrze, a najlepiej przed membraną). Takie rozwiązania były nie dość że drogie, to jeszcze awaryjne (zacinanie elektrozaworu). Wymyślono więc, że można użyć do odcięcia zasilania tzw. zawór czterodrożny. Cóż to takiego.

Zawór czterodrożny to w sumie połączenie czujnika ciśnienia i zaworu. Prześledźmy więc jak to działa. Otwieramy zawór do akwarium, działa membrana, płynie woda, produkowany jest ściek i RO. Automatyczna dolewka, nie ważne pływak czy elektrozawór, zamyka nam obwód podłączony do OUT-3. Membrana dalej pracuje bo przyjmuje wodę płynącą przez IN-1 do OUT-2, ale woda RO nie wypływa, więc w układzie niskiego ciśnienia pomiędzy OUT-3 i IN-4 rośnie ciśnienie. Wraz ze wzrostem ciśnienia, gumowy krążek wbudowany w zawór czterodrożny zaczyna się wyginać w kierunku IN-1/OUT-2, aż w końcu przerywa przepływ z IN-1 do OUT-2, zostaje odcięte zasilanie membrany osmotycznej, woda nie leci ani do ścieku, ani do akwarium. Jeśli otworzymy zawór przy akwarium, ciśnienie pomiędzy OUT-3 i IN-4 spadnie i pojawi się przepływ pomiędzy IN-1 i OUT-2.

Kluczem więc do odcięcia zasilania membrany jest utrzymanie ciśnienia za membraną. I tutaj znowu pojawia się zaworek zwrotny w kolanku. Jeśli nie mieliśmy zaworu czterodrożnego, a chcemy go dołożyć, należy zawsze zaopatrzyć się w zawór zwrotny, bo najprawdopodobniej go nie ma.

Ostatnio na NR była dyskusja o poprawności montażu zaworu czterodrożnego. Z punktu widzenia układu ciśnień, przy braku zaworu zwrotnego, zawór czterodrożny zamontowany jak opisałem nie będzie działał. Logicznym więc się wydaje odcięcie drogi ucieczki wody, czyli zamknąć dolewkę, a zawór czterodrożny odetnie ściek. Rzeczywiście, strat wody nie będzie tyle, że membrana będzie cały czas poddana działaniu ciśnienia z instalacji wodnej. Zawór czterodrożny będzie robił za 100% restryktor, więc ciśnienie będzie starało się przepchnąć całą wodę przez membranę, zwłaszcza w sytuacji, kiedy otworzy się dolewka, a zawór czterodrożny na spływie będzie jeszcze zamknięty.

Pompa Podnosząca Ciśnienie

Pisaliśmy wcześniej o tym, że aby odwrócona osmoza była efektywna, w instalacji wodnej musi być odpowiednie ciśnienie. Przede wszystkim, zmniejsza się produkcja wody RO, ale to nie problem, można poczekać. Niestety ze spadkiem ciśnienia membrana zaczyna przepuszczać więcej zanieczyszczeń. Mało tego, większość elementów (restryktor przepływu, zawór czterodrożny, czy zbiornik zapasowy) są obliczone dla określonego ciśnienia.

U mnie, przy ciśnieniu 2bar z instalacji nie zamykał się zawór czterodrożny, TDS na wyjściu z membrany był 80-100, w zbiorniku zapasowym miałem co najwyżej 4litry wody (a powinno być ok. 10 litrów). Zainstalowałem pompę podnoszącą ciśnienie i tu zaskoczenie, bo ona też nie działała jak powinna. Czujnik pracy na sucho cały czas rozłączał prąd zasilający pompę. Miałem system RO z pompą w celach dekoracyjnych. Jak zauważyłem i puknąłem czujnik, to pompa się włączała. W końcu zainstalowałem hydrofor i jestem zadowolony.

Jak kupujecie pompę, sprawdźcie, czy w zestawie są dwa czujniki ciśnienia. Pompę montuje się przed membraną RO, zgodnie z opisem IN-OUT, a czujnik niskiego ciśnienia (zwykle ma napis LOW) podłączamy do zasilania wody. Można go wpiąć po pierwszym filtrze sedymentacyjnym, albo bezpośrednio przed membraną, ale zawsze przed pompą. Ten czujnik zabezpiecza pompę przed pracą na sucho. Drugi czujnik HIGH wpinamy na wyjściu wody RO, jeśli jest zawór czterodrożny, to za zaworem. Ten czujnik odcina dopływ prądu do pompy, jeśli woda nie musi być produkowana. Innymi słowy czujnik wysokiego ciśnienia rozwiera elektrykę ja czuje wysokie ciśnienie, czujnik niskiego ciśnienia rozwiera elektrykę jak wyczuje niskie ciśnienie. Rozwiązanie opisane powyżej jest najczęściej stosowane.

Dodatkowe Elementy i Funkcje

Jak pewnie zauważyliście, o czym wspominałem przy okazji wstecznego przepływu RO, pierwsza porcja wody zwykle ma wysoki TDS. Aby tego uniknąć można zamontować czasowo sterowany elektrozawór, który np. co 1h puści przez 1min wodę RO do kanalizacji. A skoro już jesteśmy przy TDS. Przez parę lat miałem zwykły „długopis” i nigdy nie zastanawiałem się jaki jest TDS przed DI, do czasu jak przeniosłem akwarium do nowego domu, gdzie przez długi czas borykałem się z niskim ciśnieniem wody. Jedyne co widziałem, to glony, okrzemki, szybko zużywającą się żywicę, ale nie chciało mi się odpinać żywicy, żeby sprawdzić membranę. Pierwszy pomiar mnie „rozłożył” TDS za membraną 180, przy czym w kranie jest 360.

Pierwsze pytanie, jakie sobie zadałem, to gdzie umieścić czujniki. OUT wydaje się być bardzo logiczne, na wyjściu wody do akwarium i już. Natomiast IN??? Była to refleksja związana z poprzednim pomiarem „długopisowym”. Pamiętam, że wszyscy montują IN na zasilaniu membrany, ale czy to do końca jest logiczne? Co mnie obchodzi, że mam TDS 360 w kranie, jak wiem że tam jest wysoki i inny nie będzie? Kranówki i tak nie leję do akwarium. Bardziej mnie interesuje, czy zaczyna mi fiksować membrana czy żywica, a tego dowiem się montując IN na wyjściu RO z membrany. Sam stosowałem to rozwiązanie od początku i teraz też mam.

Zastosowanie Systemów Odwróconej Osmozy

Systemy odwróconej osmozy są idealnym rozwiązaniem do codziennego użytku w domu i biurze. Dzięki nim możesz pić czystą wodę prosto z kranu, bez konieczności kupowania butelek z wodą. Dodatkowo, systemy te pozwalają na znaczne oszczędności i eliminację śladu węglowego, ponieważ rezygnujesz z kupna wody od producentów wody butelkowanej.

Filtr osmotyczny jest nie tylko skuteczny, ale i ekonomiczny. Koszt 5 litrów wody z systemu RO to grosze w porównaniu z wodą butelkowaną. Systemy RO usuwać mogą bakterie, wirusy i inne szkodliwe substancje, które występują w wielu ujęciach wody.

System RO6 to unikalny zestaw zapewniający najlepszej jakości wodę pitną:

  • Gospodarstwa domowe z własnym ujęciem wody o złych parametrach użytkowych - jako źródło najwyższej jakości wody pitnej.
  • Biura, zakłady pracy - odwrócona osmoza sposobem na uzyskanie wody pitnej najlepszej jakości, bez potrzeby zaopatrywania się np. w wodę w baniakach, która po pierwsze nie należy do najzdrowszych (czasami baniak z wodą jest nie wymieniany przez kilka tygodni, co sprzyja namnażaniu się bakterii), a po drugie trzeba dysponować odpowiednim miejscem na składowanie baniaków dostarczanych przez zewnętrzną firmę.

Osmoza jest szczególnie polecana w przypadku niewielkich zakładów pracy, kiedy baniak z wodą zużywany jest w ciągu kilku czy kilkunastu dni, czyli stosunkowo wolno. Spożywanie takiej zastałej „starej” wody może mieć zły wpływ na zdrowie i samopoczucie pracowników.

Wybór Odpowiedniego Systemu RO

Wybierając filtr do wody, warto zwrócić uwagę na konstrukcję systemu. Tradycyjnie stosowane są dwa rozwiązania - z dodatkowym zbiornikiem na magazynowanie wody lub bez niego. Standardowe systemy odwróconej osmozy, takie jak RO7, gromadzą czystą wodę w specjalnym zbiorniku. Dzięki temu użytkownik ma stały dostęp do kilku litrów płynu gotowego do spożycia. W takim rozwiązaniu odrzut jest nieco większy - stosunek odrzuconej wody na 1 litr wody czystej wynosi średnio 1:4, choć w zależności od ciśnienia i temperatury może wahać się od 1:2 do nawet 1:8. To oznacza, że aby uzyskać 1 litr czystej cieczy, system musi odprowadzić do kanalizacji kilka litrów wody.

Alternatywą są nowoczesne systemy odwróconej osmozy, w których woda nie trafia do zbiornika, ale płynie od razu do kuchennego kranu. Dobrym przykładem jest model TBros, w którym dzięki innowacyjnej konstrukcji odrzut jest znacznie mniejszy niż w systemach starszego typu. Jeśli priorytetem jest stały zapas wody i prostsza budowa, sprawdzi się system ze zbiornikiem. Natomiast dla osób, które cenią nowoczesność, oszczędność i kompaktowe rozwiązania, lepszym wyborem będzie filtr bezzbiornikowy.

Wybierając odpowiedni system, należy wziąć pod uwagę:

  • Ciśnienie wody w instalacji.
  • Rodzaj systemu (ze zbiornikiem lub bez).
  • Łatwość wymiany wkładów.

Tabela Porównawcza Systemów RO

Cecha System RO ze Zbiornikiem System RO Bezzbiornikowy
Dostępność Wody Stały zapas w zbiorniku Woda filtrowana na bieżąco
Odrzut Wody Większy (1:4 do 1:8) Mniejszy (zależny od modelu)
Rozmiar Większy (zbiornik) Kompaktowy
Zastosowanie Gospodarstwa domowe z zapotrzebowaniem na stały zapas wody Nowoczesne kuchnie, biura

Dzięki pracy na półprzepuszczalnej membranie taki system jest w stanie zapewnić wyjątkową dokładność filtracji, a odwrócona osmoza to rozwiązanie, które sprawdza się nie tylko w domach, ale i w gastronomii. Wokół systemów RO pojawia się jednak wiele pytań - a najczęściej dotyczą one odrzutu wody, czyli tej części cieczy, która podczas procesu filtracji trafia do kanalizacji. Wiele osób zastanawia się, czy to nie jest marnotrawstwo, jaka jest faktyczna ilość wody, którą trzeba odprowadzić, i jak działa to w przypadku standardowych systemów odwróconej osmozy.

Naturalny proces osmozy polega na tym, że woda przepływa przez błonę w stronę roztworu bardziej zasolonego. W systemach RO ten kierunek zostaje odwrócony dzięki odpowiedniemu ciśnieniu wody, które „przepycha” ciecz przez specjalną membranę osmotyczną. Taka membrana odwróconej osmozy działa niezwykle skutecznie - potrafi zatrzymywać nawet najdrobniejsze elementy, które mogłyby obniżyć jakość wody. W praktyce oznacza to, że system usuwa z cieczy metale ciężkie, związki chemiczne, pestycydy czy nadmiar soli. Efekt końcowy?

tags: #odwrocona #osmoza #RO7 #pompa #budowa #zasada

Popularne posty: