Промышленные фильтры обратного осмоса: что это такое и как они работают

Система промышленного обратного осмоса - это сложная установка, предназначенная для глубокой очистки воды от растворенных солей, тяжелых металлов, органических веществ и других загрязнителей. Она широко применяется в промышленности, пищевой, фармацевтической и химической отраслях, а также для подготовки питьевой воды. Когда в больших объемах нужно очистить воду от растворенных солей, тяжелых металлов, органических веществ, бактерий и вирусов, применяют высокопроизводительные обратноосмотические установки.

Что такое обратный осмос?

Обратный осмос - это способ очистки воды, при котором вода под давлением проходит через специальный мембранный фильтр. При этом сквозь синтетическую мембрану проходят только молекулы воды (H₂O), а до 99,9% солей и других растворенных примесей задерживается. Этот способ на сегодня считается наиболее эффективным методом водоподготовки.

Говоря простым языком, осмос - это процесс проникновения молекул жидкой среды из объема, в котором наблюдается меньшее содержание солей и других веществ, в объем с большей концентрацией растворенных веществ. Спустя 100 лет после подробного исследования этого биологического процесса, человек применил его в свою пользу, но в обратном направлении. Так появились установки обратного осмоса.

Принцип работы системы обратного осмоса

Принцип работы системы обратного осмоса заключается в постепенном пропускании жидкости через мембранный блок, который обеспечивает задержку всех примесей, кроме молекул воды. Вода, очищенная таким образом, подается потребителю, а концентрат поступает в дренаж.

Представим две емкости, соединенные полупроницаемой мембраной. В одной емкости находится солевой раствор, а в другой - дистиллированная вода. Процесс осмоса заключается в проникновении молекул воды через мембрану в ту часть сосуда, которая заполнена солевым раствором - так компенсируется различие в концентрации. Установки для очистки воды используют различное давление для обеспечения процесса. Оно составляет обычно 2-4 атм и более.

В установках по очистке воды происходит ее продавливание вдоль внутренней поверхности цилиндра к середине. Принцип работы обратного осмоса подразумевает использование достаточного давления для эффективной эксплуатации.

Для функционирования обратноосмотической системы также необходима насосная установка, которая обеспечивает требуемый перепад давления для проведения процесса очистки.

Важно! Принцип работы обратного осмоса требует почти полного отсутствия механических примесей в исходной воде. Обеспечить достаточную чистоту промышленная очистка воды не может - при прохождении труб в систему всё равно попадают посторонние частицы.

Как работает система обратного осмоса

Этапы водоподготовки с использованием обратного осмоса

В технологической цепочке фильтры обратного осмоса применяются на последнем этапе после предварительного удаления из воды крупных загрязнений. Водоподготовка обратным осмосом для предприятий используется как окончательный этап комплекса очистки воды. Предварительная подготовка воды перед подачей на установки обратного осмоса производится в напорных фильтрах с зернистой загрузкой.

Оборудование для водоподготовки обычно включает универсальный комплекс фильтрации, пригодный для любых видов работ:

• грубой очистки.

Система обратного осмоса, смонтированная после фильтрационного узла, включает цилиндрический корпус, содержащий свернутую в рулон мембрану и центральный водосборник.

Основные компоненты промышленной системы обратного осмоса

Система водоподготовки для промышленности представляет собой сложную структуру взаимосвязанных установок, фильтров и запорной арматуры. Прежде чем вода пройдет технологию очистки обратным осмосом, она нуждается в первичной обработке. Для этого используется оборудование грубой фильтрации, а также обезжелезиватели и сорбционные картриджи.

Основные компоненты промышленной системы обратного осмоса:

1. Насос высокого давления. Учитывая большую производительность промышленной системы водоподготовки, насосное оборудование необходимо для стабильной подачи жидкости. Для снижения энергозатрат обычно используется частотный преобразователь - прибор, который регулирует подачу нужного количества энергии на двигатель насоса.
2. Механический мультипатронный фильтр тонкой очистки. Технология работы этого устройства состоит в том, что вода подвергается тонкослойному фильтрованию через высокопористый материал, в качестве которого обычно выступает полиэстер или полипропилен. Размеры отверстий картриджей определяют степень очистки воды от взвешенных веществ. Часто элементы располагаются таким образом, чтобы их поры уменьшались по мере движения воды к выходному отверстию.
3. Дозатор ингибиторов. Это устройство отвечает за увеличение межрегенерационного периода полупроницаемых перегородок. В качестве основного рабочего элемента, как правило, используются фосфоросодержащие комплексоны, которые ингибируют (подавляют) выделение твердой фазы из растворов карбоната кальция, откладывающегося на мембране и ухудшающего ее фильтрующие способности. Дозирование ингибитора позволяет продлить качественную работу оборудования без проведения регенерации.
4. Корректор pH. И слишком низкий, и слишком высокий показатель кислотности (щелочности) жидкой среды губителен для оборудования, а также вносит свои коррективы в качество очистки.
5. Модули с мембранами. В зависимости от качества исходной воды и специфики производства, система обратного осмоса может иметь 1, 2 и более напорных корпусов, в которых размещаются фильтрующие элементы. К примеру, 1 напорный корпус устанавливается, как правило, на небольшом предприятии. Обычно промышленная установка обратного осмоса имеет 2 напорных корпуса, но на крупных объектах может устанавливаться 3 и более модуля. Несмотря на большие капитальные затраты, эти системы отличаются не только большей эффективностью, но и экономической целесообразностью - отношение фильтрата к концентрату в этих случаях доходит до 75%. Это обеспечивает высокий процент выхода чистой воды с установки, малый сброс в дренажную систему, а значит низкое энергопотребление. Однако в данном случае следует принимать дополнительные меры по восстановлению фильтрующих способностей мембран, расположенных во второй группе.
6. Система промывки мембран. Очевидно, что загрязненные фильтрующие элементы требуют повышенных энергозатрат, поэтому нужно своевременно предпринимать меры по их очистке. Кроме того, промышленные системы обратного осмоса имеют множество дополнительных устройств, приборов и установок, которые повышают ее производительность и продлевают срок службы. Во-первых, это система споласкивания мембран во время простоя. В качестве средства ополаскивания используется пермеат, то есть очищенная вода. Во-вторых, это турбины для рекуперации энергии, которая содержится в отработанной жидкости. Энергия направляется на повышение давления загружаемой жидкости. В-третьих, это линия рециркуляции, служащая для увеличения скорости потока в мембранах и повышения конверсии отфильтрованной воды по сравнению с сброшенной. В-четвертых, это датчики контроля наличия жидкой среды в подводящем трубопроводе, защищающие систему от «сухого хода». И наконец, это система автоматики и контроля, с помощью которой осуществляются все эксплуатационные процессы.

Обслуживание и уход за мембранами

Для сохранения полезных качеств мембраны требуется регулярный уход за этим элементом обратноосмотической системы. Он заключается в регулярной дезинфекции поверхности мембраны от загрязнений органического характера. Также может потребоваться химическая обработка посредством реагентов, которые растворяют отложения.

Для поддержания рабочей производительности проводят периодическую профилактическую промывку мембран очищенным водным потоком с высокой скоростью или химическую промывку специально подобранными растворами, которые подбирают в зависимости от природы отложений.

Залогом эффективной работы промышленного осмоса считается фильтр тонкой очистки, предназначенный для удаления из жидкости твердых частиц размером до 5 мкм.

Применение промышленного обратного осмоса

Промышленный обратный осмос активно используется в различных сферах деятельности. В пищевой промышленности эта система водоочистки применяется с целью производства напитков. Также ее используют рестораны, кафе и другие предприятия общественной питания.

Классификация систем обратного осмоса

Системы обратного осмоса принято классифицировать в соответствии с наличием/отсутствием дополнительного насоса. Этот конструктивный элемент необходим для поднятия давления воды до требуемого уровня.

Еще одна классификация предусматривает разделение систем обратного осмоса в соответствии с производительностью мембраны:

• Установки с высоким уровнем производительности мембранного блока предполагают применение дополнительных мембран и специального концентрата, который позволяет устранить большое количество примесей.
• Оборудование со средним уровнем производительности предназначено для качественной очистки морской воды. С этой целью используется 2 параллельных напорных корпуса.
• Наиболее дешевый вариант - установки с низкой производительностью.

Преимущества промышленного обратного осмоса

Отвечая на вопрос, что это такое промышленное осмос, стоит отметить, что данная технология имеет целый ряд преимуществ.

• Во-первых, обратноосмотическая технология позволяет получить безупречно чистую воду, которая отфильтрована на 99,9%.
• Во-вторых, промышленный осмос способствует существенному снижению производственных расходов.
• В-третьих, установки обратного осмоса отличаются своей компактностью. Благодаря применению такого оборудования, промышленные предприятия имеют возможность рационально распределять свою рабочую площадь.

Востребованность этой технологии, прежде всего, обусловлена уникальными свойствами обратноосмотических мембран.

В заключение, стоит отметить, что система промышленного обратного осмоса - это мощное и эффективное решение для глубокой очистки воды. Она обеспечивает высокое качество воды, автоматизацию процессов и возможность адаптации под различные задачи. Промышленные системы обратного осмоса эффективно очищают жидкость от 99,9% загрязнений, что позволяет использовать их на объектах с самыми жесткими требованиями к качеству воды.