Схема подключения обратного осмоса: сборка и установка. Установка обратный осмос
Схема подключения обратного осмоса: сборка и установка
Изношенность водопроводных коммуникаций сказалась на качестве воды, поступающей в квартиры и частные дома. Ее использование для приготовления пищи и питья невозможно без применения фильтров. Наилучшую степень очистки обеспечивает установка обратного осмоса – самой совершенной системы фильтрации на сегодняшний день. Для ее монтажа своими руками не потребуется ни особых навыков, ни специальных инструментов.
Как устроен и как работает фильтр обратного осмоса
Первоначально установки такого типа использовались для опреснения морской воды. Но как только технологии позволили выпускать подобные приборы в менее габаритном и дорогостоящем исполнении, они прочно заняли свою нишу на рынке бытовых фильтров.
Принцип действия устройства основан на явлении обратного осмоса – продавливании воды через мембрану с микроскопическими отверстиями, по размерам совпадающим с величиной молекул h3O. Все более крупные частицы задерживаются, поэтому на выходе получается практически дистиллированная вода. Не прошедшие через мембранный фильтр примеси в виде концентрированного солевого состава сливаются в канализацию.
Дистиллированная вода безвредна для организма, но лишена и полезных солей, жизненно необходимых для него. Поэтому после окончательной очистки воду рекомендуется подвергать дополнительной минерализации, повышая ее полезность и улучшая вкусовые качества.
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ!
- Чистейшая вода, лишенная примесей, не замерзает при 0 °C, а переходит в состояние, которое называется сверхохлаждением. Она не превращается в лед до -38 °C и остается жидкой. Ученые выяснили, что для появления кристаллов льда нужна точка образования, инородное тело в воде – пузырек воздуха, соринка. Если встряхнуть бутылку со сверхохлажденной водой, в ней появятся пузырьки и она моментально заледенеет.
- Вода – превосходный проводник электричества. Но только не дистиллированная, ведь электричество переносят молекулы примесей и ионы растворенных в ней веществ.
- Всем знакомы три агрегатных состояния воды – жидкое, твердое и газообразное. Ученые же выделяют пять фаз жидкой воды и целых 14 фаз льда.
- При -120 °C замерзшая чистая вода становится тягучей и вязкой, а при -135 °C она станет стекловидной – твердой, но без кристаллической структуры.
Для долговечной эксплуатации мембраны воду предварительно пропускают через фильтры, удаляющих из нее механические взвеси и другие примеси. Таким образом, система очистки воды при помощи обратного осмоса состоит из 4–5 ступеней, к которым по желанию подключаются дополнительные элементы.
Ступени очистки воды
Подготовка воды осуществляется в блоке предварительной обработки. Это три фильтра различных типов:
- Грубой очистки – задерживает частицы песка, ржавчины и иные механические взвеси.
- Угольный – удаляет соединения хлора, фенола и другие растворенные вещества.
- Тонкой очистки – улавливает частицы размером до одного микрона.
Эти фильтры вместе с мембраной обратного осмоса заключены в едином корпусе, что удобно для их установки и облегчает замену картриджей.
Подготовленная вода просачивается через мембрану в накопительный бак. Концентрированный рассол, содержащий все примеси, уходит по трубам в канализацию.
Перед использованием предусмотрена еще одна стадия очистки – угольный постфильтр. Дополнительные устройства, такие как ионизатор и минерализатор воды, смягчающий фильтр, завершают обработку жидкости.
Тонкости выбора осмотического фильтра и дополнительных элементов
Перед походом в магазин производят несколько замеров. Они помогут сделать правильный выбор.
- Измеряется давление в трубах. Для продавливания жидкости через мембрану и нормальной работы системы обратного осмоса необходимо не менее 2 бар. Если оно меньше, не обойтись без подкачивающей помпы – насоса высокого давления с трансформатором.
- Рассчитывается примерное потребление воды в семье. Ориентируясь на этот показатель, определяют нужную производительность системы очистки. В первую очередь это зависит от используемой мембраны. Для бытового использования достаточно мембраны 50G (17,5 л/час) или 75G (11,8 л/час).
- Рекомендуется провести химический анализ воды, обратившись хотя бы в местное отделение СЭС. Зная состав жидкости, нетрудно сформировать набор картриджей с нужной начинкой.
- Ориентируясь на пропускную способность мембраны, приобретают ограничитель потока воды. Это калиброванная трубка, по которой жидкость сбрасывается в канализацию. Для мембраны 50G подойдет ограничитель потока со значением 300, для 75G – 450, для 100G – 550. С низким давлением в водопроводе можно брать ограничитель с меньшим значением.
- Для правильной герметизации соединений приобретается ФУМ-лента.
Установка и подключение обратного осмоса своими руками
Подготовительные работы просты:
- Перекрываем доступ воды в квартиру.
- Сбрасываем давление в трубах, на 1 минуту открыв один из кранов.
Порядок монтажа указан в инструкции, входящей в комплект поставки. В большинстве случаев прибор размещают под мойкой: такое расположение обеспечивает свободный доступ для профилактического обслуживания и прячет его от солнечного света.
Схему подключения можно увидеть на следующем изображении.
Монтаж питьевого крана
На мойке или на столешнице рядом устанавливается отдельный кран для чистой питьевой воды.
- Сверлим отверстие в месте крепления. Его выбираем так, чтобы избежать перегибов или перекручивания подводки.
Некоторые мастера оклеивают поверхность столешницы вокруг будущего отверстия пластырем: это позволяет избежать сколов. Сверлят в два приема: сначала сверлом 6 мм, а потом расширяют до 12. Рваные края подравнивают надфилем.
- Оснастив кран декоративной накладкой и резиновой шайбой, вставляем его в отверстие. Снизу надеваем резиновую шайбу меньшего размера, пластиковое кольцо и остальные элементы, указанные на схеме, и затягиваем резьбовые соединения.
Следует тщательно удалить стружку и другие загрязнения из-под резиновой прокладки, обеспечивающей герметичность.
В дальнейшем останется только подсоединить питьевой краник к выходной трубке от фильтровальной системы.
Подключение к водопроводу
Соединение с водопроводом осуществляется посредством муфты (адаптера, тройника), в которую вставляется кран подачи воды из комплекта. Обычно тройник монтируется в месте соединения водопровода с гибкой подводкой, идущей к смесителю.
- Отключаем подводку смесителя для холодной воды от водопровода.
- Подсоединяем подводку к адаптеру, проверив наличие резиновой прокладки.
- Вкручиваем кран подачи воды в муфту-адаптер.
- Отвинчиваем гайку со штуцера подачи воды и надеваем ее на пластиковую трубку из комплекта фильтра (см. фото).
- Саму трубку натягиваем на штуцер и закручиваем гайку от руки без применения ключа, с небольшим усилием.
- Закрываем кран подачи воды и проверяем стыки на предмет протечек.
Герметичность соединений обеспечивает использование ленты ФУМ.
Подкачивающую помпу при необходимости размещают между фильтрами предварительной очистки и осмотической мембраной. Это продлит срок эксплуатации насоса: он не будет изнашиваться из-за попадания песка и ржавчины. Реле управления насосом должно располагаться между мембраной и накопительным баком.
Для монтажа измерительных приборов, например манометра, используются трехходовые вентили.
На этом же участке располагается четырехходовой перепускной клапан. Он перекроет воду при наполнении накопительного бака.
Установка упрощается, если все устройства помещены производителем в единый корпус. Именно такие модели легче всего устанавливать самостоятельно.
Подключение к канализации
Для слива грязной воды в канализацию в дренажной трубе мойки проделывается отверстие диаметром 7–8 мм. Дальше порядок будет таким:
- На часть хомута с отверстием клеим прокладку.
- Фиксируем хомут так, чтобы его фитинг совпал с просверленным отверстием в сливной трубе.
- Ключом затягиваем гайки на хомуте.
- В фитинг хомута вставляем выводную трубку, смазанную силиконом, которая обычно имеет черный цвет. Все эти детали идут в комплекте поставки. Трубка должна быть направлена вниз, а не упираться в стенку сифона. Так вода, сбрасываемая в канализацию, будет издавать меньше шума.
Важно! Нельзя размещать сливное отверстие в нижней точке изгиба сифона. Желательно проделать его выше гидрозатвора. Участок, на котором будет закреплен хомут, должен быть ровным, без изгиба: только так получится добиться герметичности стыка.
Установка фильтрующих элементов и накопительного бака
Модули фильтрационной системы нужно компактно и удобно скомпоновать под раковиной. Выбираем стенку, на которой будет висеть блок фильтров, и вкручиваем в нее шурупы. Дальше действуем по такой схеме:
- Устанавливаем картриджи в колбы фильтров, четко соблюдая очередность, прописанную в инструкции.
- Вставляем мембрану в корпус.
- Трубки для соединения частей фильтра смазываем силиконом и подключаем в правильном порядке.
Схема подсоединения трубок:
- Трубка подачи воды – входное отверстие первого фильтра.
- Накопительный бак – входное отверстие фильтра 5-й ступени.
- Выход 5-й ступени – питьевой кран.
- Выход мембранного фильтра (4-я ступень) – дренажное отверстие (хомут).
Как подсоединяются трубки:
- Обрезаем трубку по размеру под прямым углом (должен быть небольшой запас, трубка будет заглублена на 1,5–2 см с каждой стороны).
- Нажимаем пальцами на цангу – пластиковое кольцо, которое выступает из колбы, – и аккуратно достаем заглушку. Если она не вынимается, нужно нажать немного сильнее, чтобы давление было равномерным.
- Снова надавливаем на цангу и вставляем трубку так, чтобы она вошла до упора.
- Надеваем стопорную клипсу-полукольцо на цангу.
- Проверяем качество соединения, потянув трубку на себя.
Чтобы подключить накопительный бак, на резьбу патрубка, уплотненную ФУМ-лентой, закручиваем кран из комплекта, а в него вставляем нужную трубку.
На следующем изображении – схема установки системы с минерализатором.
Подробности монтажа наглядно продемонстрирует следующее видео.
Сборка и установка систем популярных марок: видео
Принцип установки обратноосмотических систем одинаков, но продукция разных фирм имеет свои отличия. На российском рынке широко известны фильтры следующих производителей:
- «Гейзер» – системы осмотической очистки серии «Престиж». В комплекте к ним поставляется накопительный бак, позволяющий набрать воду для питья в любое время. Модели, имеющие в названии букву «П», комплектуются насосом, повышающим давление в системе, и стоят дороже. Литера «М» указывает на наличие модуля минерализации.
- «Аквафор». Один из лидеров в производстве фильтрующих систем. У каждой модели в комплекте – расширительный бак объемом 5 литров. Осмотические мембраны от «Аквафор» хорошо работают даже при небольшом давлении в водопроводе без установки дополнительного насоса: достаточно всего в 1,5 атмосферы. Еще одна отличительная черта – экономное использование жидкости: на удаление примесей с мембраны расходуется не более 20 % от общего объема воды.
- «Атолл». Поставляется как в виде набора из фильтрующих картриджей, так и компактным готовым блоком. Такой модуль легко подключить самостоятельно. Есть бюджетные и продвинутые модификации, снабженные электронной индикаторной панелью состояния картриджей. Естественно, стоят такие устройства очень и очень недешево.
- «Барьер». Лучшая модель по отзывам – «Осмо 100». Имеет 5 ступеней очистки, 8-литровый накопительный бак. Стоит дешевле аналогов других фирм, при этом не уступает им по качеству. Из недостатков – отсутствие минерализатора.
- «Аквапро». Отлично зарекомендовавшие себя фильтрующие системы с хорошим соотношением цена/качество. Популярная модель – AQUAPRO AP 600 с большим накопительным баком на 12 л и 5-ступенчатой фильтрацией.
Запуск и промывка
Перед началом эксплуатации необходимо промыть и проверить систему. Это делается так:
- Промывают фильтрующие элементы, пустив воду при закрытом вентиле накопительного бака. Сливается около 10 литров воды. Одновременно с промывкой из системы вытесняется воздух.
- Останавливают подачу жидкости в фильтр. Проверяют наличие протечек. При необходимости исправляют огрехи при подсоединении.
- Наполняют систему при открытом вентиле накопительного бака. На это потребуется несколько часов. После всю жидкость сливают.
- Для питья и приготовления пищи употребляют воду только после повторного наполнения емкости.
Обслуживание и замена картриджей
В эксплуатируемой установке осмотической очистки всегда содержится вода. Если она застоится, появляется неприятный затхлый запах. Избежать этого просто: каждый день нужно обновлять воду, сливая из системы хотя бы 0,5 литра.
Замену картриджей или осмотической мембраны производят, ориентируясь на сроки, указанные изготовителем, или на ухудшение качества очистки.
- Фильтры предварительной очистки эксплуатируются не более 6 месяцев.
- Угольный постфильтр, завершающий очистку воды, рассчитан на 1 год работы.
- Осмотическая мембрана прослужит до 2,5 лет.
Замена очищающих элементов осуществляется просто:
- Перекрываем подачу воды в систему на входе.
- Открываем питьевой кран и по максимуму сливаем жидкость из системы.
Полностью удалить воду из устройства невозможно, поэтому на пол стелют ветошь, чтобы не залить соседей.
- Если расположение картриджей не позволяет извлечь фильтрующие элементы, отсоединяем трубки и вынимаем оборудование из-под мойки.
Mr. Build рекомендует: промаркируйте или сфотографируйте трубки, чтобы не перепутать их при сборке. Также сделайте фото снятых картриджей, на которое удобно ориентироваться при установке новых сменных элементов.
- Крышки колб откручиваем и извлекаем содержимое фильтров.
- Сетку фильтра очистки от механических примесей промываем струей воды, содержимое других картриджей заменяем. Сами колбы внутри тоже тщательно промываем.
- Закручиваем крышки колб, особое внимание уделяя состоянию резиновой уплотнительной прокладки. Собираем систему и тестируем на наличие протечек.
Грамотный подбор, монтаж и правильный уход позволит эксплуатировать систему обратного осмоса длительное время без потери качества очищаемой воды.
stroitelstvo21.ru
Установка обратного осмоса
Изобретение относится к установкам обратного осмоса для сырой воды, используемым для получения бедного солями пермеата. Установка содержит, по меньшей мере, один модуль (22, 23) обратного осмоса со входом (21) для сырой воды, выходом (24) для концентрата, выходом (25) для пермеата. В установке предусмотрены трубопровод рециркуляции (26) для повторного пропускания пермеата, выходящего на выходе (25) для пермеата, датчик давления (33) на выходе (25) для пермеата или в выпуске (29) для пермеата, расположенном по течению ниже выхода для пермеата, для регистрации давления Рр пермеата. В насосе для подачи сырой воды (18) или между насосом и входом (21) предусмотрено устройство регулирования давления, которое устанавливает давление РR сырой воды в зависимости от предварительно заданного давления Рр пермеата на выходе (25) для пермеата. Устройство регулирования давления содержит преобразователь частоты (19) для управления насосом, таким образом, что насос может непрерывно регулироваться или быть установлен в диапазоне давлений от 2 до 140 бар. Предложенное изобретение позволяет получать воду с низким содержанием солей. В установке предотвращается засаливание модулей обратного осмоса и развитие микроорганизмов при уменьшении энергетических и конструктивных затрат. 22 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение касается установки обратного осмоса согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Вода может почти полностью опресняться методом обратного осмоса. Преимущество этого метода лежит, прежде всего, в незначительном загрязнении окружающей среды. Для этого метода не требуются никакие химикалии.
Опресненная таким образом вода используется, в частности, в индустрии, фармацевтике и в больницах. Также часто для увлажнения воздуха в вентиляционных установках и кондиционерах используется вода, которая была предварительно опреснена в установке обратного осмоса. Далее, установки обратного осмоса могут использоваться для обработки морской воды. Морская вода не подходит из-за высокого содержания солей как питьевая вода. С помощью установки обратного осмоса содержание солей морской воды может настолько сокращаться, что она пригодна в качестве питьевой воды. В таких установках нуждаются, в частности, в регионах морского побережья с небольшим наличием пресной воды или с ее полным отсутствием.
Из уровня техники известна установка обратного осмоса, перед которой подключена установка для умягчения воды. В этой установке для умягчения сырая вода умягчается до менее чем 1°dH. Выход установки для умягчения соединен со входом установки обратного осмоса. Установка обратного осмоса имеет на входе насос, который прокачивает умягченную воду под давлением от, примерно, 10 до 80 бар через модули. В этих модулях имеет место собственно процесс обратного осмоса, при котором вода под давлением продавливается через полупроницаемые мембраны. При этом соли и/или минералы будут отфильтрованы. Сырая вода расщепляется на пермеат (дилуат) и концентрат. Пермеат используется как особо бедная солью вода для многочисленных применений. Концентрат является отходом и отбрасывается. Обычно модуль производит, примерно, 75% пермеата и 25% концентрата. В обычной установке обратного осмоса давление насоса, а также масса пермеата и концентрата регулируются вручную. Пермеат хранится, как правило, в безнапорной емкости и оттуда перекачивается к конечному пользователю.
Обычная установка обратного осмоса имеет тот недостаток, что вода в безнапорной емкости может заселяться микроорганизмами. Это следует отнести, в частности на счет того, что емкость никогда не является совершенно герметичной, и вода пребывает в емкости часто продолжительное время. Нагрев воды в безнапорной емкости, в частности летом, дополнительно способствует развитию микробов. Обычно для стерилизации используются ультрафиолетовые лампы, химикалии или дополнительные меры. Однако вследствие этого повышаются энергетические и конструктивные затраты, а также растет загрязнение окружающей среды. Кроме того, обычная установка обратного осмоса из-за безнапорной емкости имеет относительно высокую занимаемую площадь.
Следующий значительный недостаток обусловлен пусковой фазой при обычной установке обратного осмоса. Во время этой пусковой фазы вода имеет более высокую проводимость, от примерно 150 до 200 мксек/см, чем желательно. Наконец, ручная установка важных параметров влечет за собой нежелательные неточности.
Следующий недостаток обычных установок обратного осмоса состоит в том, что содержание солей на выходе установки нерегулируемо.
Задачей изобретения является создание установки обратного осмоса, у которой проблемы уровня техники, по меньшей мере, частично уменьшены или устранены.
Эта задача решается признаками пункта 1 формулы изобретения.
В установке обратного осмоса согласно изобретению, состоящей, по меньшей мере, из одного модуля обратного осмоса со входом для сырой воды, выходом для концентрата, а также выходом для пермеата и одного загружающего модуль обратного осмоса сырой водой насоса, предусмотрено выпускаемый на выходе для пермеата пермеат целиком или частично снова проводить, по меньшей мере, через один модуль обратного осмоса посредством рециркуляции пермеата. Вследствие того, что часть пермеата возвращается в процесс обратного осмоса, гарантируется, что модуль(и) обратного осмоса постоянно промываются, а именно также тогда, когда пермеат не отбирается конечным пользователем. Таким образом, предотвращается засаливание модулей обратного осмоса. Дополнительно, этой рециркуляцией пермеата для установки обратного осмоса открываются разнообразные возможности управления и, соответственно, регулирования.
Согласно особенно предпочтительному аспекту данного изобретения, посредством частичной рециркуляции пермеата также может устанавливаться затребованное конечными пользователями количество пермеата. За счет этого гарантируется экономичная эксплуатация установки. Пермеат не приходится накапливать в емкости промежуточного резервирования и откачивать оттуда к конечному пользователю. Это сокращает конструктивные затраты. Поскольку больше не требуется промежуточное хранение пермеата, то и вода не сможет больше заражаться, а также нет необходимости в устройствах для стерилизации, подобных ультрафиолетовым лампам или химикалиям.
Частичной рециркуляцией пермеата можно регулировать также содержание солей на выходе модулей обратного осмоса. Это будет выгодным, если, например, конечный пользователь требует очень чистую воду или если содержание солей в сырой воде подвержено колебаниям.
В частности, отрегулированной рециркуляцией пермеата можно также значительно увеличивать выход установки обратного осмоса. Посредством установки обратного осмоса согласно изобретению будет возможно увеличивать выпуск пермеата от упомянутых вначале значений порядка, примерно, 75% до значений в диапазоне от 85 до 95% и даже до 97%.
Предпочтительно предусмотреть, чтобы рециркуляция пермеата содержала регулировочный клапан, который предварительно заданное количество пермеата пропускает через рециркуляцию пермеата. Необходимое количество возвращаемого пермеата может определяться с помощью предусмотренного для этого устройства, например одного или нескольких водяных расходомеров или датчика давления в потоке пермеата, в зависимости от затребованных конечным пользователем количеств пермеата.
Количество возвращаемого пермеата может определяться также с помощью предусмотренного для этого устройства в зависимости от концентрации Ic ионов. В целесообразном варианте выполнения данного изобретения концентрация Ic ионов в пермеате определяется посредством датчика проводимости на выходе пермеата.
При особенно предпочтительной форме выполнения данного изобретения может быть дополнительно предусмотрена рециркуляция концентрата, чтобы концентрат, выходящий на выходе для концентрата, целиком или частично снова пропускать через модуль обратного осмоса. Этим мероприятием повышаются возможности регулирования всей установки, в частности могут устанавливаться количество пермеата и содержание солей в пермеате соответственно запросам.
В целесообразной форме выполнения рециркуляция концентрата содержит второй регулировочный клапан, который пропускает предварительно заданное количество концентрата через рециркуляцию концентрата.
Предпочтительно предусмотреть устройство, которое определяет массу возвращенного концентрата в зависимости от затребованного конечным пользователем количества пермеата. Это устройство может быть образовано, например, одним или несколькими водяными расходомерами или датчиком давления в потоке пермеата.
В следующем предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, кроме того, устройство, которое определяет массу возвращенного концентрата в зависимости от концентрации Ic ионов в пермеате, например датчик проводимости на выходе для пермеата.
При конкретной форме выполнения установки обратного осмоса согласно изобретению может быть предусмотрено в насосе или между насосом и входом для сырой воды устройство регулирования давления, которое устанавливает давление сырой воды PR в зависимости от предварительно заданного давления PP пермеата на выходе для пермеата. Этим мероприятием к модулю подводится лишь такое количество сырой воды, какое необходимо для соответствующего количества бедного солью пермеата на выходе для пермеата. Благодаря этому не производится лишнего пермеата. Одновременно подводится меньше сырой воды.
Предпочтительно предварительно заданное давление PP пермеата может устанавливаться предусмотренными средствами, например насосом, в соответствии с запросами подключаемых пользователей или, соответственно, - регулируемыми согласно изобретению объемами рециркуляции пермеата и/или концентрата.
В частности, может быть предусмотрено, что устройство регулирования давления установки обратного осмоса содержит преобразователь частоты для управления насосом таким образом, что насос может непрерывно регулироваться в определенном диапазоне давлений, предпочтительно, от 2 до 140 бар, в частности от 2 бар до 80 бар. Применение преобразователя частоты позволяет регулирование без потерь. К насосу подводится только та энергия, которая ему необходима. Никакая избыточная энергия не превращается в тепло.
В предпочтительной форме выполнения для регистрации давления PP пермеата предусмотрен датчик давления на выходе для пермеата или в выпуске для пермеата, расположенном по течению ниже от выхода для пермеата.
В целесообразной форме выполнения установки обратного осмоса она содержит - после впуска для сырой воды - устройство контроля степени жесткости, чтобы прекращать подачу сырой воды при превышении предварительно заданной степени жесткости.
В частности, является выгодным, если предусмотрены устройства, в частности запорные вентили, чтобы отдельно подключать или отключать модули обратного осмоса.
В особенно предпочтительной форме выполнения в установке обратного осмоса предусмотрен шунтирующий трубопровод с третьим регулировочным клапаном, который проведен между выходом насоса и выпуском для пермеата. Шунтирующий трубопровод, предпочтительно, содержит третий регулировочный клапан, который пропускает предварительно заданное количество отфильтрованной сырой воды через шунтирующий трубопровод.
Согласно особенно предпочтительному аспекту данного изобретения к выпуску для пермеата может быть присоединен дополнительный датчик проводимости. Этот датчик проводимости может быть предусмотрен, чтобы определять количество отфильтрованной сырой воды, проходящей через щунтирующий трубопровод, в зависимости от проводимости.
В следующей предпочтительной форме выполнения данного изобретения предусмотрен датчик проводимости, присоединенный на выходе для пермеата, чтобы определять количество отфильтрованной сырой воды, проходящее через шунтирующий трубопровод, в зависимости от проводимости.
В целесообразной форме выполнения изобретения предусмотрено, чтобы насос был выполнен как плунжерный насос. Плунжерный насос не обладает практически никаким или лишь очень незначительным тепловыделением, так что благодаря этому не будет нагреваться и вода. Таким образом, предотвращается или, по меньшей мере, подавляется развитие микроорганизмов.
Далее, плунжерные насосы имеют преимущество в том, что они могут непрерывно регулироваться в большом диапазоне давлений - от 2 до 140 бар.
Изобретение подробнее разъясняется ниже при помощи примеров выполнения и со ссылками на прилагаемые чертежи.
При этом на чертежах показано:
фиг.1 - первая предпочтительная форма выполнения установки обратного осмоса согласно изобретению,
фиг.2 - измененная форма выполнения соответствующей изобретению установки обратного осмоса по фиг.1,
фиг.3 - измененная форма выполнения установки обратного осмоса согласно изобретению по фиг.2.
Фиг.1 показывает первую предпочтительную форму выполнения установки обратного осмоса согласно изобретению.
После входа 11 для сырой воды в трубопровод 27 для сырой воды подключены устройство 12 контроля степени жесткости, первый датчик 13 давления, фильтр 14, второй датчик 15 давления и вентиль с электромагнитным регулированием 16, а также водяной расходомер 34 и манометрический выключатель 17. Следующий затем насос 18 соединен с бесступенчато регулируемым преобразователем 19 частоты. Третий датчик 20 давления присоединен к выходу насоса 18.
Выход насоса 18 соединен со впуском 21 для сырой воды, по меньшей мере, одного, предпочтительно, - нескольких параллельно подключенных модулей 22 и 23 обратного осмоса. Кроме того, модули 22 и 23 обратного осмоса имеют выход 24 для концентрата и выход 25 для пермеата. После выхода 24 для концентрата подключены водяной расходомер 35 и выпуск 28 для концентрата. После выхода 25 для пермеата подключены датчик 32 проводимости, водоразборный кран 31, рециркуляция 26 пермеата и следующий датчик 33 давления. Затем пермеат подводится к выпуску 29 для пермеата, от которого он может распределяться, например, на систему трубопровода для пермеата. Рециркуляция 26 пермеата связана через регулировочный клапан 30 с трубопроводом 27 для сырой воды. Установкой обратного осмоса можно управлять и, соответственно, регулировать ее посредством управляющего устройства 36.
Через вход 11 для сырой воды к установке подводится сырая вода, которая была умягчена обычным образом в установке для умягчения воды. Устройство 12 контроля степени жесткости предусмотрено, чтобы регистрировать степень жесткости сырой воды, так что при превышении предварительно заданного предельного значения можно прекращать дальнейшую подачу сырой воды, например, закрытием вентиля 16 с электромагнитным регулированием, автоматически или вручную. Предпочтительно, при превышении значения 1°dH установка обратного осмоса автоматически выключается. Таким образом предотвращается, чтобы вода с более высокой степенью жесткости подавалась в модули 22 и 23 обратного осмоса и это имело бы те последствия, что модули обратного осмоса закупорились бы. Фильтр 14 в трубопроводе 27 для сырой воды служит для того, чтобы из сырой воды удалялись частицы, которые загрязняют насос 18, а также могли бы загрязнять, закупоривать или повреждать модули 22 и 23 обратного осмоса. С применением устройства 12 контроля степени жесткости и фильтра 14 сокращаются общие затраты на техническое обслуживание установки. Вентиль 16 с электромагнитным регулированием может закрываться с отключением установки, чтобы позволять, например, промывку установки.
Насос 18 служит для того, чтобы подавать сырую воду под давлением в диапазоне от 2 до 140 бар, в частности от 2 до 80 бар, в модули 22 и 23 обратного осмоса. Насос 18 выполнен бесступенчато регулируемым и может взаимодействовать с бесступенчато регулируемым преобразователем 19 частоты. Возможность бесступенчатого регулирования может использоваться для управления и, соответственно, регулирования количества пермеата. Насос 18 регулируется таким образом, что в модули 22 и 23 обратного осмоса подводится столько сырой воды, сколько, соответственно, пермеата необходимо конечным пользователям или, соответственно, сколько будет согласно изобретению направлено в рециркуляцию. Вследствие этого не требуется хранения пермеата в резервной емкости. Таким образом пресекается развитие микроорганизмов, так как это может встречаться в таких емкостях. Давление на выходе насоса 18 может устанавливаться, к примеру, в зависимости от параметров, которые регистрируются датчиками 20 и 33 давления, датчиком 32 проводимости и водяными расходомерами 34 и 35. Модули 22 и 23 обратного осмоса могут, предпочтительно, по отдельности подключаться и отключаться, соответственно, в зависимости от необходимого количества пермеата.
Посредством регулировочного клапана 30 для пермеата в рециркуляции 26 пермеата можно, предпочтительно, автоматически, но также и вручную устанавливать, какое количество пермеата подводится обратно ко впуску насоса 18. Управляемой и, соответственно, регулируемой рециркуляцией 26 пермеата повышаются возможности управления и, соответственно, регулирования содержания солей в установке обратного осмоса, а также количества пермеата, подведенного к выпуску 29 для пермеата.
Посредством рециркуляции 26 пермеата обеспечивается, в частности, возможность поддерживать содержание солей в пермеате очень низким. Это будет выгодным, если, например, конечному пользователю требуется очень чистая вода или содержание солей в сырой воде подвержено колебаниям. Рециркуляцией соответствующего количества пермеата может тогда устанавливаться содержание солей в пермеате в пределах предварительно заданных нижних и, соответственно, верхних границ. Далее, может быть задано, что содержание солей в пермеате не должно превосходить или нарушать предварительно заданных значений. Управление и, соответственно, регулирование рециркуляции пермеата происходит в зависимости от проводимостей, зарегистрированных посредством датчика 32 проводимости на выходе 25 для пермеата.
Одновременно модули обратного 22 и 23 осмоса могут промываться посредством рециркуляции пермеата, даже если конечным пользователем отбирается только немного пермеата или не отбирается совсем. Таким образом предотвращается засаливание модулей обратного осмоса.
Далее, с помощью рециркуляции 26 пермеата может, например, устанавливаться то количество пермеата, которое доставляется к выпуску 29 для пермеата и, соответственно, конечным пользователям. Поданное конечному пользователю количество пермеата получается в итоге из разности зарегистрированных водяным расходомером 34 в трубопроводе 27 для сырой воды масс отфильтрованной сырой воды за вычетом зарегистрированных водяным расходомером 35 в рециркуляции 28 концентрата масс удаленного концентрата. Определенные водяными расходомерами 34, 35 расходы воды, которые, предпочтительно, автоматически передаются в управляющее устройство 36, могут служить для того, чтобы непрерывно регулировать количество пермеата. В качестве следующей регулируемой величины для насоса 18 и/или регулировочного клапана 30, которые устанавливают поданное конечному пользователю количество пермеата, может служить давление в выпуске 29 для пермеата, которое регистрируется датчиком 33 давления.
Все компоненты для управления и, соответственно, регулирования установки обратного осмоса и все компоненты для регистрации измеряемых параметров связаны, предпочтительно, с центральным управляющим устройством 36. Зарегистрированные результаты измерений всех датчиков подаются на управляющее устройство 36. На базе результатов измерений управляющим устройством 36 управляются, регулируются и, в частности, устанавливаются преобразователь 19 частоты и, предпочтительно, регулировочный клапан 30.
В особенно предпочтительном выполнении управляющее устройство 36 оборудовано индикаторным устройством для постоянного контроля установки и, соответственно, отдельных параметров, а также устройством для архивирования данных. Управляющее устройство 36 можно реализовать, например, с PC. Например, также может использоваться SPS. Через интерфейс объединенных в сеть связей установки все данные и случаи неполадок могут передаваться непосредственно и незамедлительно управляющим устройством 36 в центральный пост управления.
В предпочтительной, измененной форме выполнения соответствующей изобретению установки обратного осмоса по фиг.1 установка обратного осмоса, наряду с рециркуляцией 26 пермеата, дополнительно содержит рециркуляцию 37 концентрата (фиг.2). Вследствие этого значительно расширяются возможности управления и регулирования установки обратного осмоса. Посредством регулировочного клапана 38, который выполнен, предпочтительно, как регулировочный двухходовой клапан, можно, предпочтительно, автоматически, но также и вручную устанавливать, какое количество концентрата пропускается обратно через рециркуляцию 37 концентрата к впуску насоса 18. Остальная доля концентрата подводится через водяной расходомер 35 к выпуску 28 для концентрата и удаляется обычным образом как отходы.
Посредством рециркуляции 37 концентрата можно устанавливать, например, количество пермеата, а также содержание солей в пермеате. Если например, в пермеате допускается повышенное содержание солей, то можно с помощью рециркуляции концентрата при постоянном потоке пермеата, кроме того, экономить сырую воду. Далее, при рециркуляции концентрата модули 22 и 23 обратного осмоса могут промываться, даже если конечным пользователем отбирается очень много пермеата. Таким образом предотвращается засаливание модулей обратного осмоса. Однако возможности управления и, соответственно, регулирования посредством рециркуляции 26, 37 пермеата и, соответственно, концентрата не ограничиваются упомянутыми здесь примерами.
Фиг.3 показывает измененную форму выполнения установки обратного осмоса согласно изобретению по фиг.2. Установка обратного осмоса, представленная на фиг.2, расширяется за счет введения устройства разбавления. Устройство разбавления содержит шунтирующий трубопровод 39 с регулировочным клапаном 40. За счет этого перемыкаются модули 22 и 23 обратного осмоса, в частности, так что часть отфильтрованной сырой воды может непосредственно подводиться к выпуску 29 для пермеата и/или в рециркуляцию 26 пермеата. При этом предоставляется дополнительная возможность управления и, соответственно, регулирования для установки обратного осмоса. Теперь часть отфильтрованной сырой воды может проводиться мимо модулей 22 и 23 обратного осмоса, если, соответственно, можно допускать предварительно заданное содержание солей в воде. В зависимости от допускаемого содержания солей отношение выходящего из модулей 22 и 23 обратного осмоса пермеата и проведенной через шунтирующий трубопровод 39 сырой воды тогда может устанавливаться посредством регулировочного клапана 40 вручную или автоматически. Шунтирующий трубопровод 39 от выхода насоса 18 может выборочно направляться на выход 25 для пермеата или на выпуск 29 для пермеата (здесь не представлено). С помощью устройства разбавления создается дополнительная возможность оптимизировать конструктивные и технологические затраты на установку обратного осмоса в соответствии с имеющимися требованиями. Еще одно преимущество устройства разбавления состоит в том, что норма расхода для модулей 22 и 23 обратного осмоса может быть существенно ниже, чем у всей установки обратного осмоса. Вследствие этого могут при определенных обстоятельствах повышаться интервалы технического обслуживания модулей обратного осмоса.
Для управления и, соответственно, регулирования устройства разбавления измеряется проводимость, предпочтительно, после подачи сырой воды в поток пермеата. Измерение проводимости разбавленного пермеата происходит, предпочтительно, при помощи датчика 41 проводимости, который присоединен к выпуску 29 для пермеата. Далее, может быть выгодно дополнительно также регистрировать текущее значение проводимости выданного из модулей 22 и 23 обратного осмоса пермеата перед разбавлением отфильтрованной сырой водой. Настройка вследствие этого может улучшаться, так как по качеству пермеата, выходящего из модулей 22 и 23 обратного осмоса, может предположительно оцениваться возможное добавление отфильтрованной сырой воды из шунтирующего трубопровода 39. Затем может происходить повторный контроль проводимости разбавленного пермеата. Проводимость выходящего из модулей 22 и 23 обратного осмоса пермеата определяется, предпочтительно, при помощи датчика 32 проводимости.
В соответствующей изобретению установке обратного осмоса согласно фиг.2 и фиг.3 все компоненты для управления и, соответственно, регулирования установки обратного осмоса и все компоненты для регистрации результатов измерений связаны, предпочтительно, с центральным управляющим устройством 36. Зарегистрированные измеряемые параметры от всех датчиков подаются на управляющее устройство. На базе результатов измерения управляющим устройством управляются, регулируются и, в частности, устанавливаются преобразователь 19 частоты и, предпочтительно, все регулировочные клапаны.
Далее, следует указать на то, что установка согласно изобретению имеет очень незначительную занимаемую площадь. Наконец, релевантный для содержания микроорганизмов Германский промышленный стандарт DIN 6022 может соблюдаться этой установкой без проблем. Также установкой обратного осмоса согласно изобретению может выполняться релевантный относительно требований к питьевой воде Германский промышленный стандарт DIN 2000, который касается также развития микроорганизмов.
Установка обратного осмоса согласно изобретению может использоваться в промышленности. Для многочисленных изделий и способов изготовления требуется вода с низким содержанием солей. В частности, эта установка обратного осмоса с успехом подходит для фармацевтической промышленности. Наряду с тем, что посредством рециркуляции 26 пермеата можно поддерживать крайне низкое содержание солей, также очень незначительно содержание микроорганизмов, что важно, в частности, для фармацевтической продукции.
Установка обратного осмоса согласно изобретению также может использоваться в больницах, где также низкое содержание микроорганизмов играет важную роль наряду с низким содержанием солей. Наконец, установка обратного осмоса согласно изобретению может использоваться как станция для очистки морской воды, так что таким образом может производиться питьевая вода.
Перечень основных обозначений
11 впуск для сырой воды
12 устройство контроля степени жесткости
13 датчик давления
14 фильтр
15 датчик давления
16 вентиль с электромагнитным регулированием
17 манометрический выключатель
18 насос
19 преобразователь частоты
20 датчик давления
21 вход для сырой воды
22 модуль обратного осмоса
23 модуль обратного осмоса
24 выход для концентрата
25 выход для пермеата
26 рециркуляция пермеата
27 трубопровод для сырой воды
28 выпуск для концентрата
29 выпуск для пермеата
30 регулировочный клапан (рециркуляция пермеата)
31 водоразборный кран
32 датчик проводимости
33 датчик давления
34 водяной расходомер (трубопровод для сырой воды)
35 водяной расходомер (выпуск для концентрата)
36 управляющее устройство
37 рециркуляция концентрата
38 регулировочный клапан (рециркуляция концентрата)
39 шунтирующий трубопровод
40 регулировочный клапан (шунтирующий трубопровод)
41 датчик проводимости
1. Установка обратного осмоса для сырой воды, в частности городской или колодезной воды, для получения бедного солями пермеата, содержащая
по меньшей мере, один модуль (22, 23) обратного осмоса со входом (21) для сырой воды, выходом (24) для концентрата, выходом (25) для пермеата, а также одним расположенным по течению ниже выхода (25) выпуском (29) для пермеата,
насос (18) для подачи сырой воды, по меньшей мере, в один модуль (22, 23) обратного осмоса,
трубопровод (26) рециркуляции для повторного пропускания пермеата, выходящего на выходе (25) для пермеата, целиком или частично, по меньшей мере, через один модуль (22, 23) обратного осмоса, и
датчик (33) давления на выходе (25) для пермеата или в выпуске (29) для пермеата, расположенном по течению ниже выхода для пермеата, для регистрации давления Рр пермеата,
отличающаяся тем, что в насосе (18) или между насосом и входом (21) для сырой воды предусмотрено устройство регулирования давления, которое устанавливает давление РR сырой воды в зависимости от предварительно заданного давления Рр пермеата на выходе (25) для пермеата, и устройство регулирования давления содержит преобразователь (19) частоты для управления насосом (18), таким образом, что насос может непрерывно регулироваться или быть установлен в диапазоне давлений, предпочтительно от 2 до 140 бар, в частности от 2 до 80 бар.
2. Установка обратного осмоса по п.1, отличающаяся тем, что установка содержит управляющее устройство (36) для управления и ее регулирования.
3. Установка обратного осмоса по п.2, отличающаяся тем, что трубопровод (26) рециркуляции пермеата содержит регулировочный клапан (30), который установлен с возможностью управления и регулирования управляющим устройством (36).
4. Установка обратного осмоса по п.3, отличающаяся тем, что регулировочный клапан (30) предназначен для пропускания предварительно заданного количества пермеата в зависимости от заранее заданного давления Рр на выходе (25) для пермеата через трубопровод (26) рециркуляции пермеата.
5. Установка обратного осмоса по п.4, отличающаяся тем, что она содержит устройство для определения количества возвращенного пермеата в зависимости от заранее заданного давления Рр на выходе (25) для пермеата и концентрации Ic ионов в пермеате, выполненное с возможностью управления и регулирования с помощью управляющего устройства (36).
6. Установка обратного осмоса по п.1, отличающаяся тем, что к выходу (25) для пермеата присоединен датчик (32) проводимости.
7. Установка обратного осмоса по п.1, отличающаяся тем, что она содержит трубопровод (37) рециркуляции концентрата для повторного проведения через модуль (22, 23) обратного осмоса выходящего на выходе (24) концентрата, целиком или частично.
8. Установка обратного осмоса по п.2, отличающаяся тем, что она содержит трубопровод (37) рециркуляции концентрата для повторного проведения через модуль (22, 23) обратного осмоса выходящего на выходе (24) концентрата, целиком или частично.
9. Установка обратного осмоса по п.3, отличающаяся тем, что она содержит трубопровод (37) рециркуляции концентрата для повторного проведения через модуль (22, 23) обратного осмоса выходящего на выходе (24) концентрата, целиком или частично.
10. Установка обратного осмоса по п.4, отличающаяся тем, что она содержит трубопровод (37) рециркуляции концентрата для повторного проведения через модуль (22, 23) обратного осмоса выходящего на выходе (24) концентрата, целиком или частично.
11. Установка обратного осмоса по п.6, отличающаяся тем, что она содержит трубопровод (37) рециркуляции концентрата для повторного проведения через модуль (22, 23) обратного осмоса выходящего на выходе (24) концентрата, целиком или частично.
12. Установка обратного осмоса по любому из пп.7-11, отличающаяся тем, что трубопровод (37) рециркуляции концентрата содержит регулировочный клапан (38) для пропускания предварительно заданного количества концентрата через трубопровод (37) рециркуляции концентрата.
13. Установка обратного осмоса по любому из пп.7-11, отличающаяся тем, что она содержит устройство для определения количества возвращенного концентрата в зависимости от затребованного конечным пользователем количества пермеата.
14. Установка обратного осмоса по любому из пп.7-11, отличающаяся тем, что она содержит устройство для определения количества возвращенного концентрата в зависимости от концентрации Ic ионов в пермеате.
15. Установка обратного осмоса по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что она содержит средство для приведения в соответствие предварительно заданного давления Рр пермеата с требованиями подключаемых нагрузок или, точнее, с нормами рециркуляции пермеата и/или концентрата.
16. Установка обратного осмоса по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что она имеет после впуска (11) для сырой воды устройство (12) контроля степени жесткости для прекращения подачи сырой воды при превышении предварительно заданной степени жесткости.
17. Установка обратного осмоса по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что она содержит устройства, в частности запорные вентили для раздельного подключения или отключения модулей (22, 23) обратного осмоса.
18. Установка обратного осмоса по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что она имеет шунтирующий трубопровод (39), который расположен между выходом насоса (18) и выпуском (29) для пермеата.
19. Установка обратного осмоса по п.18, отличающаяся тем, что шунтирующий трубопровод (39) содержит регулировочный клапан (40) для пропускания предварительно заданного количества отфильтрованной сырой воды через шунтирующий трубопровод (39).
20. Установка обратного осмоса по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что к выпуску (29) для пермеата присоединен датчик (41) проводимости.
21. Установка обратного осмоса по п.20, отличающаяся тем, что датчик (41) проводимости служит для определения количества отфильтрованной сырой воды, подаваемой через шунтирующий трубопровод (39) в зависимости от проводимости.
22. Установка обратного осмоса по п.6 или 11, отличающаяся тем, что она на выходе (25) для пермеата имеет датчик (32) проводимости для определения количества отфильтрованной сырой воды, подаваемой через шунтирующий трубопровод (39), в зависимости от проводимости.
23. Установка обратного осмоса по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что насос (18) выполнен как плунжерный насос.
www.findpatent.ru
Установки обратного осмоса и нанофильтрации
Конструкции установок для реализации процессов обратного осмоса и нанофильтрации отличаются лишь типом используемых мембран и рабочим давлением исходного раствора, в остальном они аналогичны и ниже будут рассмотрены на примере обратноосмотических установок, как наиболее распространенных.
Обратноосмотические установки собирают из большого числа одиночных мембранных элементов, объединяя их в определенную схему, которая может быть расширена до любых размеров. Например, в Саудовской Аравии действуют опреснительные установки с производительностью 38500 и 46000 м3/сутки, содержащие тысячи мембранных элементов.
Мембранные элементы, помещенные в корпуса – фильтродержатели (рис. 3.49), представляют собой единичный базовый элемент – модуль. Модули, в свою очередь, собираются в параллельные и (или) последовательные схемы. Каждый модуль рассчитан на определенную производительность, селективность и гидравлический КПД (параметры, зависящие не только от самих мембран, но и от условий их эксплуатации).
Схема установки водоподготовки с одним мембранным модулем показана на рис. 5.10. Она содержит картриджный микрофильтр 1 с рейтингом 5 мкм, насос высокого давления 2 , мембранный модуль 3 , вентили 4 и 5 . Мембранный модуль может содержать от 1 до 8 элементов, через которые последовательно проходит очищаемая вода. Поскольку рекомендуемый съем с каждого элемента не должен превышать 15 % от значения расхода питающей воды, то последовательное размещение нескольких элементов позволяет существенно увеличить гидравлический КПД установки водоподготовки в целом.
Возможность повышения гидравлического КПД ограничивается требованиями к допустимым значениям скорости протока вдоль мембран. При запредельном значении КПД – т.е. при сверхнормативном отборе пермеата – в хвостовых элементах скорость протока вдоль мембран будет меньше необходимой для преодоления концентрационной поляризации, что приведет к формированию отложений на мембранах, а стремление обеспечить минимально необходимый расход воды через хвостовые элементы может спровоцировать превышение допустимого расхода питающей воды для головных элементов модуля, что может привести к их механическому разрушению.
Рис. 5.10. Типичная гидравлическая схема установки с одним мембранным модулем:
1 – картриджный микрофильтр; 2 – насос высокого давления; 3 – мембранный модуль; 4 и 5 – регулировочные вентили
Поэтому для увеличения гидравлического КПД модуля или мембранной установки водоподготовки применяют рециркуляцию концентрата при относительно небольшом съеме с каждого элемента. Но следует иметь ввиду, что это техническое решение приводит к ухудшению качества пермеата, поскольку увеличивается солесодержание обрабатываемой воды по сравнению с исходной. При рециркуляции концентрата вентилем 4 регулируется давление концентрата и его расход через установку, а вентилем 5 – рециркуляция, т.е. количество концентрата, возвращаемого на вход установки.
Рассмотрим случай, когда коэффициент концентрирования мембранного модуля CF равен K , а коэффициент выхода концентрата N (т.е. концентрат составляет 1/ N от всего потока выходящего из мембранного модуля, а остальной поток возвращается на вход установки). Если исходный поток на установку равен J0 , а поток концентрата из установки равен Jc , из баланса потоков получаем:
А для полного коэффициента концентрирования мембранного модуля вместе с петлей рециркуляции имеем:
. (5.8)
Если бы сам мембранный модуль имел такой коэффициент концентрирования, то поток в выходной его части составлял бы J с при том же входном потоке, т.е. в N раз ниже, чем в установке с рециркуляцией.
Для повышения производительности установки проще всего модули соединить параллельно. В этом случае все они работают в равных условиях: при одном и том же давлении и одинаковом гидравлическом КПД (рис. 5.11).
а
б
Рис. 5.11. Одноступенчатая однокаскадная установка обратного осмоса с параллельно установленными модулями:
а – схема: 1 – картриджный микрофильтр; 2 – насос высокого давления; 3 – мембранный модуль; 4 – вентиль; б – общий вид: 1 – микрофильтры; 2 – блок управления; 3 – насосы высокого давления; 4 – блок мембранных модулей
Чтобы иметь возможность более четкого описания схемных решений в архитектуре обратноосмотических установок, вводятся понятия каскада и ступени .
Каскад – это параллельно установленные в пределах одной ступени модули, объединенные общими коллекторами по исходной воде, пермеату и концентрату.
Ступень – это набор модулей или каскадов, объединенных общим пермеатным коллектором.
Из каскадов формируются ступени обратноосмотических установок, которые бывают одно- и многокаскадными (т.е. состоящими из одного или нескольких каскадов, при этом концентрат, образовавшийся на предыдущем каскаде, служит питающей водой для последующего. Многокаскадные (обычно двух- или трехкаскадные) схемы применяются для увеличения гидравлического КПД установки.
Пример схемы одноступенчатой двухкаскадной установки представлен на рис. 5.12, а . Концентрат после первого каскада служит питающей водой для второго каскада. Промежуточного насоса не требуется, так как потери напора по концентрату в каскаде невелики (обычно не превышают 0,2 МПа). Пермеат с первого каскада направляется в общий коллектор с пермеатом со второго каскада. Показатели селективности установки при этом несколько снижаются, т.к. качество пермеата со второго каскада очевидно хуже, чем качество пермеата с первого. Концентрат после второго каскада сбрасывается в дренаж, либо подается в качестве питающей воды на третий каскад.
Одноступенчатые двухкаскадные установки способны обеспечить значение гидравлического КПД на уровне 70–80 %, а трехкаскадные – 80–90 %.
Схемы многокаскадных установок часто именуют «елочками», т.к. количество подаваемой на каждый последующий каскад воды уменьшается примерно вдвое и, следовательно, для ее обработки требуется вдвое меньшее количество модулей (мембранных элементов).
Графики распределения показателей работы индивидуальных элементов в одноступенчатой двухкаскадной установке с соотношением числа модулей 2:1 показаны на рис. 5.12, б .
Подбирая количество элементов в модулях каскадов и число включенных параллельно модулей в каждом каскаде, удается обеспечить оптимальные условия работы всех элементов как по скорости потока в каждом из них, так и по эффективности их работы при заданном гидравлическим КПД и съеме с каждого элемента (рис. 5.12, в ).
Рис. 5.12а. Одноступенчатая двухкаскадная установка:
А, Б – модули первого каскада; В – модули второго каскада
Рис. 5.12б. Графики распределения показателей работы индивидуальных элементов в одноступенчатой двухкаскадной установке с соотношением числа модулей 2:1:
Р – давление на элементе; – осмотическое давление
Рис. 5.12в. Одноступенчатая трехкаскадная схема установки обратного осмоса: 1 – модули первого каскада; 2 – второго каскада; 3 – третьего каскада |
Многоступенчатые установки применяются для увеличения глубины очистки пермеата, при этом пермеат с предыдущей ступени служит питающей водой для последующей ступени. В редких случаях количество ступеней в таких установках бывает более двух.
На рис. 5.13 показана простейшая схема двухступенчатой обратноосмотической установки. Пермеат после первой ступени очистки насосом подается на вход второй ступени в качестве питающей воды. Концентрат после второй ступени имеет меньшее солесодержание, чем исходная вода, и может направляться на вход установки для разбавления исходной воды. Его возврат в голову процесса позволяет повысить гидравлический КПД установки без снижения качества очистки воды.
При проектировании таких схем очень важно правильно рассчитать число параллельно включенных модулей на каждой ступени, поскольку количество воды после очередной ступени очистки уменьшается, как правило, в 2 раза. Поэтому на следующей ступени необходимо либо уменьшать вдвое число модулей, либо применять мембранные элементы меньшего диаметра.
Рис. 5.13. Двухступенчатая установка обратного осмоса:
1 (а, б, в) – модули первой ступени; 2 (а, б) – модули второй ступени
Многоступенчатые установки обратного осмоса также применяются для увеличения степени концентрирования. Гидравлический КПД 75–85 % является достаточно высоким показателем для установок обратного осмоса. Однако он значительно уступает показателям ионного обмена: 8–10 % сточных вод в параллельноточных схемах и 3–5 % – в противоточных. В ряде процессов степень использования воды является критическим параметром.
Возможно ли еще повысить КПД установки обратного осмоса? Проведенные нами исследования показали, что при специальной подготовке исходной воды это возможно. Для этого качество исходной воды должно быть достаточно высоким по содержанию коллоидных частиц КИ < 2, и параметры концентрата должны обеспечивать отсутствие выпадения осадка. Схема высокоэффективной обратноосмотической системы представлена на рис. 5.14.
Рис. 5.14. Схема обратноосмотической установки с блоком концентрирования:
БПП – блок предподготовки; УОО-1 – обратноосмотическая установка; УОО-С – обратноосмотическая установка для доочистки концентрата с УОО-1 и возврата обессоленной воды в цикл
Концентрат с первой ступени обессоливания служит питающей водой для последующей ступени. Емкость сбора концентрата с УОО-1 обеспечивает стабильные гидравлические условия для УОО-С. Для обеспечения необходимого уровня рН и предотвращения отложения солей жесткости использовалось дозирование кислоты. Фильтрат с УОО-С в зависимости от его качества направляется либо в голову процесса на доочистку, либо используется в качестве продукта [196–201]. Данная схема реализована на ТЭЦ- 16 г . Москвы, на Невинномысской и Ставропольской ГРЭС. Достигнут гидравлический КПД 92–94 % (см. раздел 5.12) [129, 196–201]
www.mediana-filter.ru
Установка обратного осмоса
Обратным осмосом называют процесс, в котором поток воды разделяется на две неравные части с различной плотностью.
Водопроводная вода практически повсеместно для питья непригодна и требует предварительной подготовки. Кипячение и отстаивание — методы простые, но не слишком эффективные. Бытовые фильтры справляются с этой задачей намного лучше, но самую высокую степень очистки дает установка обратного осмоса. Метод дорогой, но полностью оправдывающий вложения.
Как работает обратный осмос
Обратным осмосом называют процесс, в котором поток воды разделяется на две неравные части с различной плотностью. Одна часть представляет собой чистую воду, а вторая — воду с большим количеством загрязнений. Для такого разделения используется специальная мембрана с очень мелкими отверстиями. Их размер составляет 0,0001 микрон.
Обратный осмос используется в сфере тонкой очистки на молекулярном уровне, позволяющей использовать воду без подготовки путем кипячения. Разделяющая две среды мембрана способна не только удерживать тонкодисперсные загрязнения, но и не пропускать вирусы и бактерии
Через поры мембраны могут проникать только частицы, размер которых соответствует размеру молекулы воды или меньше. Крупные частички через мембранный барьер не проникнут, но они способны засорить эти мелкие поры, поэтому перед тем, как подвергать воду процедуре обратного осмоса, ее необходимо подготовить.
Для механического удаления загрязнений используют два фильтра с отверстиями соответственно в пять и в один микрон. Между этими двумя фильтрами устанавливают еще один — с угольным наполнителем. Он задерживает молекулы различных химических веществ, растворенных в воде: железа, соединений хлора, тяжелых металлов и т.п.
Молекулы некоторых веществ по размеру меньше, чем молекулы воды. Если предварительная очистка отсутствует, они могут проникнуть сквозь мембрану и загрязнить воду. Продукты, полученные в результате обратного осмоса, называют пермеат и концентрат. Последний — это та часть воды, в которой сконцентрированы загрязнения. Эта часть составляет обычно около 60-65% воды, она утилизируется в канализацию.
На этой схеме подробно отражен порядок подключения и функционирования системы обратного осмоса и обозначены все ее основные элементы
Пермеат — это очень чистая воды, степень очистки достигает 98%. Вместе с вредными загрязнениями мембрана и фильтры отсекают также многие полезные вещества, которые придают природной питьевой воде уникальный привкус и свойства.
Чтобы устранить этот небольшой недостаток, пермеат пропускают через еще один фильтр. Чтобы обогатить очищенную воду полезными минералами, используют минерализатор. Биокерамический фильтр с турмалином позволяет приблизить структуру пермеата к естественному состоянию. Существуют также постфильтры со способностью подвергать воду ультрафиолетовому излучению.
Самый простой постфильтр содержит активированный уголь и кокосовую скорлупу. С его помощью пермеат подвергают дополнительной очистке и придают ему приятный природный вкус. При желании, от таких модулей можно отказаться, но тогда вода, полученная из системы обратного осмоса, будет не такой вкусной и полезной.
Что входит в комплект
Обычно системы обратного осмоса поставляются в виде комплекта, в котором уже есть все необходимое, даже крепежные элементы. Список оборудования может варьироваться в зависимости от модели и включать следующие элементы:
- мембрана обратного осмоса;
- блок с колбами предварительной очистки, в которых установлены три фильтра: два механических и один угольный;
- постфильтр;
- минерализатор;
- кран для питьевой воды;
- ключ для замены фильтров;
- ключ для корпуса мембраны;
- набор тройников-коннекторов;
- крепежная панель для крана;
- набор гибких шлангов и т.п.
Перед покупкой нужно определиться с такими вопросами, как производительность мембраны и наличие дополнительных модулей. Например, можно одновременно установить и постфильтр, и минерализатор, и биокерамический картридж или ограничиться только постфильтром.
Перед началом монтажа системы обратного осмоса необходимо проверить комплектацию набора. Обычно там находятся все необходимые элементы для проведения работ
Сразу же следует выбрать место установки собственно системы обратного осмоса и питьевого крана для воды. Чаще всего этот элемент ставят на кухонную мойку, для чего в ее корпусе просверливают небольшое отверстие. При желании место размещения крана питьевой воды можно изменить.
Но тогда обязательно следует предусмотреть доступ к канализации, чтобы случайно перелившаяся за край емкости вода не разлилась по всей кухне. В просторной кухне можно поставить еще одну небольшую мойку специально для питьевой воды, но такая необходимость возникает крайне редко.
Удобнее всего устанавливать элементы системы недалеко от питьевого крана и друг от друга. Чем короче шланги, по которым перемещается вода, тем эффективнее работает система. Традиционно систему устанавливают там же, где и бытовые фильтры, т.е. под мойкой. Размеры накопительного бака и блока с фильтрами вполне позволяют это сделать.
Выбирая систему обратного осмоса, следует обратить внимание на размеры ее элементов. Чаще всего популярные модели имеют стандартные размеры. Это позволяет при замене мембраны или фильтров выбирать подходящие варианты производства разных фирм. Но если размеры модели уникальны, возможно, придется устанавливать только особые фирменные картриджи, а это не всегда выгодно и удобно.
Фильтры предварительной очистки находятся в трех колбах. Обычно ставят механический фильтр на 5 микрон, затем угольный фильтр, а в конце еще один механический фильтр на 1 микрон, но этот набор может быть изменен в зависимости от качества воды
Перед установкой не помешает точно понять, каким именно образом жидкость движется по системе. Сначала нужно сделать врезку в водопроводную трубу, чтобы подключить к ней шланг, соединяющий водопровод с фильтрами предварительной подготовки. Вода проходит эти фильтры, оставляя в их картриджах частички механических и химических загрязнений.
Затем подготовленный поток перемещается к мембране и проходит через ее корпус. От мембранного блока отходит два шланга. Один из них предназначен для концентрата и соединен с канализационной системой. С помощью этого шланга загрязнения утилизируются. По второму шлангу пермеат, т.е. очищенная вода, поступает к расширительному баку.
Элементы системы обратного осмоса достаточно компактны по размеру, поэтому их не сложно установить в пространстве под кухонной мойкой
Здесь вода накапливается и хранится. Обойтись без такой емкости и обеспечить нормальное функционирование системы обратного осмоса практически невозможно. Дело в том, что средняя производительность бытовой мембраны обычно составляет около семи литров в час. Для бытовых нужд такого медленного потока в какой-то момент может и не хватить.
Накопительный бак полностью решает проблему. В нем хранится достаточное количество чистой воды, которое постоянно пополняется по мере убывания жидкости. После расширительного бака воду можно подавать непосредственно на кран для питьевой воды, но так делают редко.
Если уж принято решение обеспечить дом качественной водой, имеет смысл доплатить за качественный постфильтр, минерализатор или другое подобное устройство. Некоторые предпочитают использовать сразу несколько таких блоков. В этом случае нужно выбрать питьевой кран с двумя вентилями. Его подключают таким образом, чтобы через один вентиль поступала только очищенная вода, а через другой — обогащенная минералами.
Это делается для того, чтобы не использовать минерализованную или структурированную воду для приготовления пищи, поскольку при кипячении этот эффект просто исчезнет. Таким образом, применение крана с двумя вентилями позволяет увеличить срок службы минерализатора.
Установка системы обратного осмоса
Установить такую систему относительно не сложно, тем более что изготовитель обычно снабжает каждый комплект подробной и понятной инструкцией. Перед началом работ рекомендуется освободить пространство под мойкой, очистить его. Поскольку в процессе работ может пролиться вода, не помешает иметь под рукой какую-нибудь емкость, например, ведро, а также половую тряпку.
Порядок проведения работ выглядит приблизительно так:
- Сначала выполняют врезку в водопровод.
- Затем устанавливают кран для питьевой воды.
- После этого монтируют подключение к канализационной системе.
- Затем устанавливают накопительный бак.
- Собирают и закрепляют блок предварительной фильтрации, мембрану и постфильтры.
- Все элементы соединяют шлангами.
- Выполняют запуск системы.
Перед началом установки обратного осмоса воды систему следует распаковать, осмотреть, изучить инструкцию. Также нужно проверить комплектацию системы обратного осмоса. Если какие-то элементы отсутствуют или требуют замены, следует разобраться с этими проблемами заранее.
Процесс врезки в водопровод
Обычно система обратного осмоса включает элементы, необходимые для подключения к водопроводу: полудюймовый тройник типа “папа-мама”, а также кран на четверть дюйма, к которому в дальнейшем будет подключен шланг. Сначала, конечно же, необходимо перекрыть подачу холодной воды.
При подключении системы обратного осмоса к водопроводу используют специальный тройник. Все резьбовые соединения уплотняют льняной нитью или ФУМ-лентой
Затем выполняют установку тройника. Для этого отвинчивают гибкую подводку к крану холодной воды и присоединяют тройник между подводкой и краном. Все резьбовые соединения при этом тщательно уплотняют ФУМ-лентой. После этого к тройнику присоединяют запорный кран.
Кран питьевой воды
Если на раковине уже имеется дополнительное отверстие, например, для дозатора жидкого моющего средства, его вполне можно использовать под питьевой кран системы обратного осмоса. Если же такого отверстия не имеется, его придется проделать самостоятельно. Особую осторожность следует проявить при работе по эмалированной поверхности, чтобы не повредить защитный слой.
В этом случае сначала удаляют слой эмали с помощью сверла на 13 мм с алмазным напылением. Эмаль нужно полностью убрать, чтобы обнажить металлическое основание. После этого нужно сделать отверстие в металле, используя сверло на 7 мм на низких оборотах. Некоторые специалисты также рекомендуют добавить в месте сверления пару капель машинного масла. После этого сверление выполняют повторно, но уже сверлом на 13 мм.
Кран питьевой воды системы обратного осмоса чаще всего ставят на кухонной мойке. Лаконичный дизайн подойдет практически для любого интерьера
После этого кран питьевой воды соединяют с декоративной панелью, которая скроет отверстие, и прокладкой, а затем устанавливают в проделанном отверстии. Снизу устройство затягивают специальной зажимной гайкой, одновременно придерживая его рукой или ключом.
Подключение к канализационной системе
Чтобы подключиться к канализации, используют специальный сливной хомут. Место врезки должно находиться на уровне выше гидрозатвора, т.е. сифона. Сначала в трубе проделывают отверстие диаметром семь миллиметров. Место врезки укрепляют специальной прокладкой, которую наклеивают вокруг отверстия.
Теперь нужно собрать опору хомута на отверстии таким образом, чтобы просветы этих двух элементов совпали. Проще всего это сделать, если просунуть в оба отверстия то самое сверло, которым выполнялись работы. Теперь необходимо поочередно и равномерно затянуть оба винта на хомуте. Элемент должен плотно прилегать к трубе, но не стоит перетягивать крепеж.
Как установить накопительный бак
Обычно накопитель устанавливают вертикально на специальной подставке. Но если возникнет такая необходимость, его можно поставить горизонтально или закрепить на кронштейнах. Если пространства под мойкой недостаточно, накопительный бак ставят где-нибудь рядом, например, в соседнем кухонном шкафу. Для шлангов придется проделать небольшие отверстия в стенах кухонной мебели.
Сам бак перед установкой необходимо подготовить — к резьбовому соединению нужно прикрепить пластиковый кран. Для этого резьбу уплотняют тефлоновой лентой. Еще один важный момент — давление в баке. При отсутствии воды оно должно составлять примерно 0,54-0,95 атм. Давление измеряют манометром и при необходимости в бак подкачивают воздух.
Подколючение фильтров и мембраны
Колбы фильтров предварительной очистки закреплены на специальной планке, которую можно повесить на стенке кухонного шкафа под мойкой. Место должно быть легкодоступным, чтобы было удобно заменять использованные картриджи. Чтобы открыть колбы, следует использовать специальный ключ.
Колбы с фильтрами предварительной очистки закреплены на специальной подставке, которую вешают на стену. При этом важно обеспечить свободный доступ к этим элементам, чтобы выполнять замену картриджей
После того, как фильтры установлены, сверху на специальных держателях устанавливают корпус, в котором находится мембрана обратного осмоса. Над мембраной закрепляют постфильтр и минерализатор или другие модули. После этого все элементы системы соединяют шлангами, которые закрепляют специальными фиксаторами.
Отверстия для шлангов в системе обратного осмоса защищены транспортными заглушками. Эти заглушки нужно удалить только перед подключением шлангов
Порядок соединения обычно полностью описан в инструкции. Нужно соединить водопровод с предфильтрами. Вывести воду от фильтров на мембрану, а затем от мембраны провести два шланга: к канализации и к накопительному баку. От крана накопителя выводят шланг к постфильтру, а затем — к крану питьевой воды. Еще один шланг проводят через минерализатор.
Запуск системы обратного осмоса
После того, как установка очистки воды типа обратный осмос собрана, ее необходимо правильно запустить. Для начала открывают кран водопровода, чтобы проверить наличие протечек. Теперь кран на накопительном баке перекрывают и дожидаются поступления воды через питьевой кран на мойке. Вода должна медленно капать, это нормально.
Систему оставляют в таком положении примерно на четверть часа. Это нужно, чтобы выполнить промывку угольного фильтра. Теперь нужно открыть кран накопительного бака и закрыть питьевой кран. Начинается процесс сбора воды в баке. Систему следует оставить без вмешательства примерно на полтора-три часа.
Накопленную в баке первичную воду следует полностью слить в канализацию. После этого воду снова открывают для очистки. Когда бак наполнится, можно приступать к использованию системы обратного осмоса в обычном режиме.
Несколько полезных советов
Если после запуска системы питьевая вода имеет молочный оттенок и содержит мелкие пузырьки воздуха, не стоит волноваться. Это влияние растворенного в воде воздуха, оно не опасно. Такой эффект исчезнет спустя несколько дней или недель.
Слишком быстрое загрязнение фильтров предварительной очистки, а также наличие слизи на картриджах может быть симптомом пониженного давления в водопроводной сети. Проблему обычно решают с помощью помпы.
Иногда промывка угольного фильтра может вызвать загрязнение третьего фильтра сразу же после установки. Чтобы этого не произошло, третий фильтр лучше установить после того, как будет промыт угольный картридж. Но не стоит пытаться промыть угольный фильтр под струей проточной воды, так его можно испортить.
Не стоит пренебрегать промывкой угольного картриджа, поскольку это может привести к быстрому засорению мембраны. Такой же эффект может производить слишком высокое давление в водопроводной системе, слишком редкая замена фильтров предварительной очистки или использование некачественных картриджей, засорение канализации.
Если при кипячении воды в чайнике образуется накипь, следует проверить порядок подключения. Возможно, к питьевому крану подключен шланг, по которому поступает концентрам, а очищенная вода уходит в канализацию.
Если очищенная вода приобрела не характерный запах и вкус, необходимо как можно скорее проверить фильтры предварительной очистки. Возможно, их ресурс исчерпан, нужна замена. Также это явление может свидетельствовать о наличии бактериального загрязнения.
Картридж мембраны системы обратного осмоса находится в пластиковом корпусе. Его необходимо заменять каждые 3-5 лет в зависимости от содержания солей в очищенной воде
Картриджи предварительной очистки следует заменять каждые шесть месяцев или чаще. Новую мембрану обычно нужно ставить каждые три-пять лет. Ежегодно следует проверять состояние очищенной воды. Если содержание солей превышает 20 мг/л, мембрану необходимо заменить.
Системы обратного осмоса: интересное видео
Подробная видеоинструкция по установке системы обратного осмоса “Генйзер Престиж” представлена здесь:
Этот видеоролик содержит полезную информацию по замене фильтров предварительной очистки:
Установить систему обратного осмоса не так уж сложно. Нужно внимательно изучить инструкцию и точно выполнить рекомендации производителя. А своевременное обслуживание системы и замена отработанных элементов позволит обеспечить дом качественной питьевой водой. опубликовано econet.ru
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
econet.kz
