Stacja Oczyszczania Wody Odwrócona Osmoza: Zasada Działania
- Szczegóły
Proces odwróconej osmozy to zaawansowana forma oczyszczania wody, która wykorzystuje specjalną błonę półprzepuszczalną. Dzięki niej możliwe jest zatrzymanie cząsteczek większych niż cząsteczki wody - takich jak bakterie, wirusy, pestycydy, metale ciężkie czy chlor. W efekcie uzyskujemy krystalicznie czystą wodę pozbawioną szkodliwych substancji. Ta metoda uzdatniania wody jest wykorzystywana zarówno w domach, jak i w przemyśle.
Odwrócona osmoza to nic innego jak bardzo dokładna metoda filtracji membranowej, która znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebna jest wysokiej jakości, zdemineralizowana woda. Odwrócona osmoza jest jednym z najczęściej stosowanych procesów membranowych w technologii uzdatniania wody. Sprawdza się przy różnorodnych zastosowaniach - od odsalania wody morskiej, po oczyszczanie ścieków przemysłowych.
Zasada Działania Odwróconej Osmozy
W przypadku osmozy spontanicznej, rozpuszczalnik (zazwyczaj woda) przepływa przez półprzepuszczalną membranę z roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej, do roztworu o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej. Prowadzi to do wyrównywania stężeń po obu stronach membrany. Przez półprzepuszczalną błonę jest w stanie przeniknąć tylko rozpuszczalnik - substancja rozpuszczona zatrzymywana jest po drugiej stronie. Można ująć to tak, że rozpuszczalnik płynie do bardziej stężonego środowiska, dążąc do jego rozcieńczenia i wyrównania stężeń. Siłą napędową osmozy jest chęć zrównoważenia potencjałów chemicznych po obu stronach membrany. Co ciekawe, mimo iż osmoza jest zjawiskiem naturalnym, powszechnie występującym w przyrodzie, nie ma zastosowania technologicznego.
Jak sama nazwa wskazuje, podczas odwróconej osmozy przepływ rozpuszczalnika następuje w odwrotnym kierunku niż ma to miejsce w przypadku osmozy spontanicznej, czyli do środowiska o mniejszym stężeniu substancji rozpuszczonych. Nie dzieje się to jednak w sposób naturalny - siłą napędową jest sztucznie wytworzona przez pompę różnica ciśnień. Po stronie roztworu o większym stężeniu stosuje się wyższe ciśnienie niż wartość ciśnienia osmotycznego, czyli ciśnienia, którym należy działać na roztwór, aby powstrzymać przepływ rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę. Dzięki zastosowaniu nadciśnienia, rozpuszczalnik płynie w przeciwnym kierunku, a stężenia substancji nie wyrównują się.
Procedura odwróconej osmozy wymaga użycia pompy wysokociśnieniowej, która wytwarza ciśnienie niezbędne do pokonania naturalnego ciśnienia osmotycznego. Typowe ciśnienie robocze w systemach odwróconej osmozy wynosi od 2,8 do 6 barów, w zależności od jakości wody surowej i wymagań dotyczących czystości wody oczyszczonej.
Przeczytaj także: Pomiary zanieczyszczeń w Stacji Czernica
Komponenty Systemu Odwróconej Osmozy
Oczywiście filtracja z zastosowaniem samej membrany nie miałaby sensu. Zanieczyszczenia obecne w surowej wodzie bardzo szybko zapchałyby membranę, a efektywność oczyszczania spadłaby do zera. System odwróconej osmozy stanowi więc zazwyczaj część bardziej złożonego układu technologicznego. Przede wszystkim, poza filtrami wyłapującymi zanieczyszczenia mechaniczne, konieczne jest stosowanie filtrów lub wymieniaczy jonowych przed samą membraną. Mimo że osadzające się na jej powierzchni, nierozpuszczalne sole mineralne można usunąć poprzez mycie, taki zabieg znacznie skraca żywotność membrany. W celu ograniczenia powstawania osadów stosuje się również preparaty na bazie antykoagulantów, flokulantów lub antyskalantów. Za membraną często umieszcza się lampę UV, która zapewnia stabilność mikrobiologiczną oczyszczanej wody. Dodatkowo, montuje się tak zwany filtr szlifujący, który poprawia właściwości organoleptyczne wody.
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.
Systemy odwróconej osmozy zazwyczaj obejmują kilka etapów wstępnego oczyszczania wody, które mają na celu ochronę membrany i zwiększenie efektywności całego procesu. Kolejnym etapem jest filtracja węglowa, podczas której woda przechodzi przez wkłady z węglem aktywnym. Jest to bardziej zaawansowany proces, gdyż pozwala on na usunięcie m.in. chloru, związków organicznych oraz innych substancji chemicznych, które mogłyby uszkodzić membranę RO.
Membrana Osmootyczna
Kluczowym elementem systemu odwróconej osmozy stanowi membrana osmotyczna, przez którą przepływa woda pod wysokim ciśnieniem. Składa się ona z wielu warstw półprzepuszczalnego materiału, które zatrzymują zanieczyszczenia i przepuszczają jedynie cząstki czystego H2O. Woda oczyszczona, czyli tzw. permeat, przechodzi przez membranę i jest zbierana do zbiornika na czystą wodę lub trafia bezpośrednio do kranu - zależy to od rodzaju odwróconej osmozy.
W systemach odwróconej osmozy rozróżnia się trzy strumienie wody. Zanieczyszczenia, które zawiera woda uzdatniana metodą odwróconej osmozy, trafiają do trzeciego strumienia wody, czyli skoncentrowanego strumienia ścieków. W przypadku odsalania produktem ubocznym jest stężony, silnie zasolony roztwór zwany solanką. Jednak oprócz soli usuwanych z wody morskiej, może zawierać też inne zanieczyszczenia, takie jak metale ciężkie czy substancje organiczne. To samo dotyczy koncentratów powstałych w wyniku oczyszczania ścieków zasolonych. W przypadku oczyszczania ścieków solankowych koncentrat zwykle trafia do tzw. krystalizatora.
Przeczytaj także: Dostęp do danych o jakości powietrza Mińsk Mazowiecki
W układach odwróconej osmozy stosuje się dwa typy membran. Pierwszy z nich to uzyskiwane metodą inwersji faz membrany asymetryczne, zbudowane z jednego rodzaju polimeru. Są to membrany o strukturze uwarstwionej, składające się z dwóch warstw: zewnętrznej o grubości 0.1-0.5 μm, która pełni funkcję warstwy permeacyjnej i wewnętrznej (tzw. suportu), która przejmuje obciążenia mechaniczne, chroniąc tym samym warstwę aktywną. Drugim typem membran są membrany kompozytowe, wykonane z dwóch różnych substancji.
Materiały z których produkowane są membrany powinny być przede wszystkim wytrzymałe mechanicznie. Muszą cechować się też wysoką odpornością hydrolityczną oraz być odporne na biodegradację oraz działanie chloru i utleniaczy. Z chemicznie modyfikowanej celulozy (głównie z octanu celulozy) zbudowane są głównie membrany starszego typu. Działają poprawnie w zakresie pH od 4 do 8 (w przypadku czyszczenia od 3 do 9). Membrana poliamidowa cienkowarstwowa (TFC) to ultracienka błona na mikroporowatym podłożu polisulfonowym. Ten typ membran wyróżnia stabilność chemiczna i dobre parametry eksploatacyjne. Są odporne na działanie bakterii i pracują w sposób ciągły. Mimo że posiadają lepszą charakterystykę działania, przez co mogą pracować przy niższych ciśnieniach z wyższym przepływem i wydajnością, są stosunkowo wrażliwe na wolny chlor, którego maksymalne stężenie wynosi 0,1 mg/l.
Moduły Membranowe
Modułem membranowym nazywamy zwartą jednostkę konstrukcyjną, zapewniającą dużą powierzchnię rozdziału i zawierającą odpowiednio upakowane membrany. W tej konstrukcji płaska membrana (najczęściej o kołowym kształcie), płyta nośna oraz płyta prowadząca strumień zasilający łączone są w stosy pionowe lub poziome. Zaletą modułów płytowych jest możliwość wymiany pojedynczych membran bez konieczności wyłączania całego modułu. W tym przypadku dwa prostokątne arkusze membran, między którymi znajduje się elastyczny materiał porowaty, sklejane są wzdłuż trzech krawędzi i rolowane. Budowa modułów poduszkowych przypomina moduły spiralne. Cechuje je niewielka ilość uszczelnień oraz bardzo małe straty ciśnienia po stronie permeatu. Z powodzeniem mogą być stosowane w procesach wysokociśnieniowych, cechuje je też odporność na zanieczyszczenia.
Czyszczenie Membran
Do prawidłowego funkcjonowania systemów oczyszczania konieczna jest regularna pielęgnacja membran. Dzięki rozwiązaniu CIP (z angielskiego cleaning in place) instalacja może być czyszczona bez wcześniejszego demontażu, a mycie membrany zapewniają zamontowane w urządzeniu dysze prysznicowe lub głowice. Do usuwania osadów żelaza stosuje się kwasy organiczne, takie jak kwas cytrynowy czy kwas szczawiowy. Jony wapnia i magnezu usuwa się przy użyciu środka chelatującego na bazie EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy). Często konieczne jest jednak stosowanie ługów lub innych silnie alkalicznych roztworów, a także detergentów lub odtłuszczaczy. Jeżeli materiał membrany nie pozwala na dozowanie zwykłych środków dezynfekcyjnych, należy przeprowadzić tak zwaną dezynfekcję szokową kwasem nadoctowym, nadtlenkiem wodoru lub formaldehydem.
Zastosowanie Odwróconej Osmozy
Odwrócona osmoza jest obecnie jedną z najczęściej stosowanych metod odsalania wody, która już na początku lat 80-tych zaczęła wypierać konwencjonalne technologie odsalania termicznego. Za jej pomocą oczyszczane jest ok. 2/3 całkowitej objętości wody uzdatnianej w procesie odsalania na świecie. Technologia odsalania przy zastosowaniu odwróconej osmozy opłaca się zwłaszcza, gdy w wodzie znajduje się od 2 do 10 g soli/l wody.
Przeczytaj także: Uzdatnianie Wody: Szczegółowe Omówienie
Woda zdemineralizowana jest stosowana między innymi w obwodach chłodniczych, wymiennikach ciepła, wytwornicach pary lub kotłach. Służy też do płukania i mycia gotowych produktów na liniach produkcyjnych.
Laboratoria mają bardzo wysokie wymagania dotyczące czystości stosowanych chemikaliów i wody. Do analiz laboratoryjnych zwykle konieczne jest użycie tzw. Zasolona woda to nic innego jak ścieki o podwyższonej zawartości soli pochodzenia nieorganicznego. Ich źródłem mogą być na przykład zakłady przemysłowe, takie jak huty szkła czy przemysł wydobywczy. Sól często dodaje się też do wody podczas różnych obróbek, takich jak szlifowanie czy obróbka skrawaniem.
W wielu przypadkach, uzdatniona za pomocą procesu odwróconej osmozy woda, może nawet trafić z powrotem do obiegu jako woda procesowa. Metoda ta jest więc bardzo ważnym elementem technologii recyrkulacji wody w przemyśle.
Zasada działania urządzeń opartych na odwróconej osmozie pokazuje, że można je wykorzystać nie tylko do oczyszczania wody, lecz także do zagęszczania roztworów. W gospodarstwach domowych i niewielkich przedsiębiorstwach stosuje się najczęściej mniejszą odwróconą osmozę. Rozwiązanie ma zastosowanie, gdy w wodzie obecne są zanieczyszczenia, których usunięcie wymagałoby użycia kilku różnych urządzeń. Do takich substancji należą w szczególności metale ciężkie, pestycydy, azotany i azotyny.
Zalety i Wady Odwróconej Osmozy
Odwrócona osmoza to jeden z częściej stosowanych procesów membranowych w technologii uzdatniania wody, znajdujący ogromną ilość zastosowań. Technologia ma wiele zalet. Przede wszystkim jest niezwykle skuteczna - filtr, który wykorzystuje proces odwróconej osmozy zatrzymuje ok. 96 % wszystkich szkodliwych substancji, znajdujących się w wodzie. Poza tym proces oczyszczania prowadzony jest w sposób ciągły, a dzięki możliwości łączenia modułów, można łatwo powiększyć skalę oczyszczania. Oczyszczanie przy technice odwróconej osmozy łatwo łączy się z innymi technologiami membranowymi. Technologia jest nieskomplikowana w obsłudze i daje możliwość całkowitej automatyzacji.
Mimo wielu zalet oraz szerokiego zastosowania, posiada jednak pewne ograniczenia. Membrany muszą wykazywać odporność na pH roztworu, temperaturę czy obecność substancji utleniających. Ze względu na konieczność zastosowania wysokiego ciśnienia, proces jest opłacalny do ograniczonego stężenia roztworów. Posiada też ograniczoną możliwość zastosowania przy roztworach o dużej gęstości, krystalizujących i koagulujących.
Systemy Odwróconej Osmozy Dostępne na Rynku
W kategorii filtrów do wody odwróconej osmozy znajdziesz zarówno klasyczne systemy ze zbiornikiem, jak i kompaktowe urządzenia najnowszej generacji. Wybór zależy od potrzeb użytkownika: liczby domowników, przestrzeni pod zlewem, częstotliwości używania i preferowanej szybkości filtracji.
W sklepie znajdziesz setki wariantów odwróconej osmozy do domu - od prostych systemów ze zbiornikiem po nowoczesne systemy kompaktowe z szybkim montażem i wysoką wydajnością. Filtry ze zbiornikiem, takie jak RO7, są doskonałym wyborem tam, gdzie potrzebna jest większa ilość wody oczyszczonej w krótkim czasie. Zbiornik przechowuje kilka litrów wody, gotowych do poboru, co zwiększa komfort użytkowania.
Nowoczesny filtr z odwróconą osmozą to połączenie skuteczności i kompaktowej budowy. Filtry te są łatwe do wbudowania pod zlew, zajmują mało miejsca i oferują wieloetapową filtrację. Kompaktowy system RO to rozwiązanie dla nowoczesnych kuchni, gdzie przestrzeń pod zlewem jest ograniczona. Brak zbiornika oznacza mniejsze gabaryty i łatwiejszy montaż.
Oferta w naszym sklepie obejmuje filtry osmoza RO5, RO6, RO7, RO8, które sprzedajemy nie tylko w takich miastach gdzie posiadamy serwisantów.
Korzyści z Używania Systemu Odwróconej Osmozy
Jakość wody pitnej ma bezpośredni wpływ na zdrowie. Dzięki odwróconej osmozie zyskujesz wodę przeznaczoną do picia, pozbawioną toksyn i nieprzyjemnego zapachu. Smak wody po filtracji RO jest neutralny, delikatny i czysty.
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.
Regularna wymiana wkładów to kluczowy element prawidłowego działania każdego systemu. Najczęściej wymienia się wkłady węglowe i sedymentacyjne - ich żywotność zależy od ciśnienia wody i ilości przefiltrowanej wody.
Dzięki procesowi odwróconej osmozy, woda staje się wolna od wielu szkodliwych substancji, a jej jakość i smak poprawiają się. Woda przepływa przez membranę pod wysokim ciśnieniem, a zanieczyszczenia są zatrzymywane na zewnętrznej stronie membrany, skąd są usuwane. Czysta woda jest natomiast zbierana po stronie wewnętrznej membrany.
Korzystanie z filtrów wody wykorzystujących technologię odwróconej osmozy ma wiele korzyści. Możemy cieszyć się zdrowymi napojami i posiłkami, korzystać z lepszej jakości lodu i wody do gotowania. Proces ten jest oszczędny dla środowiska, gdyż pozwala na ograniczenie zużycia butelek jednorazowych.
Odwrócona osmoza to zaawansowana i niezwykle skuteczna metoda uzdatniania wody, która znajduje szerokie zastosowanie zarówno w gospodarstwach domowych, jak i w przemyśle. Dzięki zdolności do usuwania szerokiego spektrum zanieczyszczeń, woda uzyskana w procesie RO jest czysta, bezpieczna i pozbawiona nieprzyjemnych smaków i zapachów. Mimo pewnych wad, takich jak wysokie zużycie wody i koszty, odwrócona osmoza pozostaje jednym z najlepszych rozwiązań do uzdatniania wody, oferując wiele korzyści zdrowotnych i ekonomicznych.
Przykładowe Systemy Odwróconej Osmozy
| Właściwość | System 1 | System 2 | System 3 |
|---|---|---|---|
| Wydajność | 80 l/godz | 210 l/godz | 380 l/godz |
| Pompa wspomagająca | - | - | Niedodaj |
| Inne | Przypomnienie o wymianie wkładów, Zawór antyskażeniowy | Przypomnienie o wymianie wkładów, dwa rodzaje wody: czysta i REDOX, Wkład demineralizujący wodę, kranik ze stali nierdzewnej | Przypomnienie o wymianie wkładów R05 |
tags: #stacja #oczyszczania #wody #odwrócona #osmoza #zasada
