В системе автономного водоснабжения используется вода из колодцев и скважин. Ее качество не всегда соответствует нормам безопасности. В ней растворены органические и минеральные вещества. Их высокая концентрация может нанести вред здоровью, оставить накипь на поверхности нагревательных элементов. Мембранные технологии очистки воды – это современный и эффективный метод. Он основан на многоступенчатой фильтрации. Установка мембраны обеспечивает очистку жидкости на молекулярном уровне.
Устройство и принцип работы мембранных фильтров для воды
Основной элемент фильтра – мембрана. Она изготавливается из синтетических материалов (лавсан, пропилен, целлюлоза). Пористая пленка пропускает молекулы воды и кислорода, задерживая примеси. От размеров отверстий зависят параметры очистки. Органические и минеральные вещества, диаметр которых превышает поры, остаются на поверхности фильтра. Производительность устройства зависит от нескольких факторов:
- степень загрязнения жидкости,
- давление в системе,
- температура воды,
- площадь мембраны.
При прохождении фильтра вода разделяется на два потока. Один направляется через поры мембраны. Проходя сквозь несколько слоев синтетического материала, он очищается от вредных примесей. Второй поток используется для удаления отложений.
Жидкость, избавленная от загрязнений, называется пермеат. Она подается в водопроводную систему. Вода, смывающая задержанные примеси (концентрат), направляется в канализацию или используется для хозяйственных нужд. Высокий уровень очистки позволяет употреблять жидкость для питья без кипячения.
Виды и конструкция мембран
Мембранные элементы различаются по величине пор и степени очистки жидкости:
- Микрофильтрация – размер отверстий 0,1-1 мкм. Материал используется для предварительной фильтрации, отделяющей тонкодисперсные взвеси и коллоидные примеси. Жидкость становится прозрачной.
- Ультрафильтрация – параметры 0,1-0,02 мкм, удаляются водоросли, микроорганизмы, оксиды металлов, мелкие коллоиды.
- Нанофильтрация – диаметр пор 0,02-0,001 мкм. Фильтр способен извлекать из воды тяжелые металлы и соединения хлора. Жидкость выходит умягченная, солевой состав меняется незначительно.
- Обратный осмос – в мембране наиболее мелкие отверстия 0,001-0,0001 мкм. Материал задерживает все примеси, растворенные в воде. Обратноосмотические системы удаляют бактерии, соли, пестициды, нефтепродукты. Они применяются в фармакологии, установках опреснения морской воды.
Мембранные фильтры классифицируются по форме очищающего элемента.
Плоские дисковые
Фильтрующие пленки дискового исполнения обычно устанавливают для очистки больших объемов воды. Рабочие элементы бывают трех видов:
- армированные – полимерная пористая пленка наносится на тканевую основу,
- подложечные – конструкция предусматривает использование дополнительного слоя из материала с крупными отверстиями,
- бесподложечные – изготавливаются из однородного материала (полиамид, капрон, фторопласт).
Дисковые мембранные элементы пользуются наименьшим спросом.
Рулонные
Наиболее удачное конструктивное решение, этот вариант используется для установок обратного осмоса. Он представляет мембранный элемент, накрученный в виде рулона на перфорированную трубку. Вода поступает с торца модуля, по спирали движется к центру. Проходя несколько слоев из основной мембраны и полиэстеровых подложек, она избавляется от примесей. Разделительные сетки предотвращают слипание рабочего материала. Концентрат сбрасывается в канализацию.
Трубчатые
Фильтрующий модуль заполняется трубками из пористого материала (керамики, металлокерамики или пластика). Расположение отверстий в них бывает симметричным и асимметричным. Жидкость под напором проходит рабочий слой, на котором остается загрязнение. Очищенная вода собирается в накопительной емкости, концентрат через отдельное отверстие сбрасывается в дренаж. Трубчатые керамические модули оптимальный вариант для установки в сети централизованного водоснабжения. Они задерживают частицы железа, соли, не чувствительны к абразивным частицам.
Половолоконные
Модули состоят из большого количества тонких трубочек (диаметром около 1 мм). Их стенки покрыты микроскопическими отверстиями. Фильтры улавливают примеси железа, микроорганизмы, бактерии, цисты лямблий. Использование множества элементов увеличивает общую площадь фильтрующей поверхности. Половолоконные мембраны склонны к скорому засорению. Перед ними рекомендуется проводить механическую очистку жидкости.
Для применения в походных условиях или на даче предлагаются трековые мембранные фильтры. Конструкция погружается в емкость с водой, очищенная жидкость выводится сливной трубкой.
Критерии выбора
До покупки фильтрующей конструкции используемую воду отдают на экспертизу. Заключение о ее составе подскажет, какой тип мембраны установить. Высокие требования к качеству водоподготовки требуют монтажа системы обратного осмоса. При выборе мембраны учитывают давление в водопроводной сети дома.
Для работы ультра- или нанофильтра достаточно 1-2 атмосферы, обратный осмос потребует повышения напора до 3-3.5 атмосфер. Стоимость фильтрующей конструкции напрямую зависит от ее возможностей. Наиболее эффективная система отличается высокой ценой. Производительность установки выбирается по среднему параметру водопотребления семьи.
Особенности установки и эксплуатации
Схема подключения фильтра обратного осмоса
Монтаж мембранного фильтра производится на трубу холодной воды. Рациональный вариант установки – под раковиной на кухне. Устройство находится поблизости от крана потребления и канализационного слива. Порядок установки указывается в инструкции. Перед началом работы перекрывается движение воды в системе. Остатки сливаются путем открывания крана. Раскручивается узел отвода смесителя.
На магистраль устанавливается тройник и шаровой кран. На мойке монтируется отдельный кран для поступления очищенной воды. Фильтрующая установка собирается согласно инструкции. Перед монтажом системы обратного осмоса необходимо установить несколько модулей предварительной очистки (механический, угольный).
Мембрана нуждается в регулярном промывании. Она помещается под напор горячей (40°) воды. При сильном загрязнении блок опускается в раствор лимонной кислоты на 20-30 минут. Затем деталь тщательно промывается под прохладной струей. Срок эксплуатации мембранного модуля составляет 1-3 года, он указывается производителем. Сигналом о необходимости замены служит уменьшение напора жидкости и появление привкуса.
Преимущества и недостатки
Достоинства мембранных фильтров для воды:
- высокая степень очистки,
- удобная и простая эксплуатация,
- долгий срок использования и возможность самостоятельного обслуживания,
- компактный размер.
Недостатки:
- значительный расход воды,
- высокая степень удаления минералов из жидкости при обратном осмосе,
- необходимость монтажа вывода в канализацию.
Мембранные методы очистки воды используются в бытовых, медицинских и технических целях. При установке системы в квартире необходимо периодически контролировать уровень содержания солей в жидкости с помощью TDS-тестера.