Filtry odwróconej osmozy

Filtry odwróconej osmozy to najbardziej rozbudowany i zaawansowany system filtracji, który z powodzeniem stosowany jest w domach lub mieszkaniach, jak i w przemyśle.

Mówiąc o osmozie, warto pamiętać, że oparta jest ona na naturalnym procesie zachodzącym we wszystkich organizmach żywych. W skrócie polega na przechodzeniu przez półprzepuszczalną błonę cząsteczek wody z roztworu o stężeniu mniejszym do roztworu, który ma większe stężenie cząsteczek. Proces odwróconej osmozy, wykorzystywany w filtrach do wody, polega właśnie na odwróceniu tego procesu, czyli filtrowaniu.

Filtr odwróconej osmozy przeznaczony jest do oczyszczania wody pitnej z zanieczyszczeń mechanicznych, zawiesin, cząstek organicznych i nieorganicznych, związków chemicznych, bakterii i wirusów. Służy on także do zmiękczania wody. Pozbawia wodę nieprzyjemnego smaku, zapachu i barwy, przywracając jej jednocześnie krystaliczną czystość.

Następuje przepływ z roztworu o większym stężeniu (brudna woda) do roztworu o mniejszym stężeniu (woda bez zanieczyszczeń). Filtry osmotyczne zapewniają czystą wodę do celów spożywczych w każdych warunkach. O ile np. w dzbankach filtrujących chodzi o poprawę właściwości organoleptycznych wody, o tyle tutaj mówimy już o bardziej złożonym procesie, który po pierwsze: całkowicie oczyszcza wodę, demineralizując ją, po drugie: doprowadza do jej mineralizacji, dzięki czemu jest ona uzupełniana o niezbędne dla organizmu ludzkiego pierwiastki.

Czym jest demineralizacja?

Demineralizacja to podstawowy termin związany z pojęciem „osmozy”, która jest jedną z metod usuwania minerałów. Oprócz niej można zastosować także destylację lub ekwiwalentną wymianę jonów – z tym, że pierwszy sposób wymaga dużego zapotrzebowania na energię i prawie zawsze jest nieekonomiczny; co więcej, nie stosuje się go w warunkach domowych. Większe możliwości dają wymiana jonowa i odwrócona osmoza – w obu wypadkach nie ma znaczenia jakość wody surowej i to, jak duża ilość jest podawana demineralizacji.

Wróćmy jednak do samego procesu. Najprościej rzecz ujmując, demineralizacja polega na usunięciu z wody wszystkich kationów i anionów pochodzących z rozpuszczonych w wodzie soli. Tak naprawdę w wyniku procesu demineralizacji otrzymujemy prawie wodę destylowaną (tzw. permeat), pozbawioną jakichkolwiek pierwiastków. Woda po oczyszczeniu w systemie odwróconej osmozy jest całkowicie odsolona, co także nie jest korzystne dla ludzkiego organizmu. Dlatego też po oczyszczeniu wymaga ponownej mineralizacji.

Odwrócona osmoza, czyli?

Tak zwany proces membranowy, czyli wspomniana wyżej demineralizacja. Podstawą tego procesu jest zjawisko osmozy, które polega na transporcie wody (rozpuszczalnika) przez membranę półprzepuszczalną (rodzaj siatki), która przepuszcza wodę, ale za to zatrzymuje substancje rozpuszczone (sole). W trakcie tego procesu od wody oddzielane są wszystkie cząsteczki (minerały, zanieczyszczenia mechaniczne i chemiczne), które są większe od cząsteczek wody. Ciśnienie w fi ltrze jest wyższe do ciśnienia osmotycznego, dlatego też następuje przepływ cząstek wody przez membranę ze strony o wysokiej koncentracji związków mineralnych na stronę z niską ich koncentracją. Kolejny krok to wprowadzenie minerałów, ale tylko tych, które są korzystne dla organizmu ludzkiego.

Jak to działa?

Podstawą jest wysokociśnieniowa pompa, która w sposób ciągły podaje wodę do obudowy, w której umieszczona jest membrana. Strumień wody zasilającej rozdzielany jest na dwa strumienie. Pierwszy to woda o małej zawartości soli (permeat), drugi to koncentrat, czyli stężone sole (koncentrat ma blisko cztery razy większe stężenie soli niż woda surowa!). Woda jest magazynowana w zbiornikach i stamtąd rozprowadzana do miejsca przeznaczenia. W zależności od wydajności filtra i jakości wody część koncentratu jest odprowadzana przez miernik przepływu koncentratu do kanalizacji. Pozostała część prowadzona jest przez regulator powrotu koncentratu do instalacji wody surowej a następnie z wodą surową kierowana na odpowiedni moduł.

Zbiorniki różnią się budową. Standardowo zbiornik podzielony jest na dwie części, rozdzielone elastyczną przegrodą – jedna na czystą wodę, druga hermetyczna wypełniona powietrzem – przy napełnieniu zbiornika powietrze ulega sprężeniu.

UWAGA! Bezawaryjna praca filtra odwróconej osmozy zależy od ciśnienia w sieci wodociągowej. Jeśli ciśnienie w wodociągu jest mniejsze niż 1,9 atm, należy dokupić do filtra pompę podwyższającą ciśnienie.

W momencie odkręcenia kranu z czystą wodą sprężone powietrze pod ciśnieniem wypycha zgromadzoną wodę. Innym rozwiązaniem są zbiorniki proponowane np. przez firmę Aquaphor. Zbiornik na wodę podzielony jest elastyczną przegrodą na dwie części: kumulacyjną i roboczą. W części kumulacyjnej znajduje się czysta woda, a robocza poprzez blok automatyki połączona jest z siecią wodociągową. W czasie pracy filtra czysta woda napełnia część kumulacyjną zbiornika, wypierając wodę z części roboczej do kanalizacji.

Po odkręceniu kranu, woda wodociągowa zaczyna przepływać do części roboczej, wypychając czystą wodę.

W zwykłym filtrze odwróconej osmozy przy maksymalnym wypełnieniu zbiornika kumulacyjnego 1/3 jego powierzchni zajmuje powietrze, co prowadzi do zwiększenia rozmiarów. W wodno-wodnym zbiorniku Aquaphor cała pojemność zajęta jest przez czystą wodę.

Również podczas odwróconej osmozy mówimy o kilkustopniowym procesie filtracji. Najpierw woda wodociągowa oczyszczana jest mechanicznie przez filtr wstępny, następnie trafia do wnętrza filtra, gdzie następują kolejne etapy oczyszczania. Przefiltrowana woda przepływa do zbiornika kumulacyjnego, który ma wbudowaną elastyczną przegrodę, rozdzielającą go na 2 części: kumulacyjną oraz roboczą. W części kumulacyjnej znajduje się przefiltrowana, nadająca się do picia woda, a w części roboczej – woda wodociągowa, oczyszczona przez bloki oczyszczania wstępnego. Woda wodociągowa stopniowo przedostaje się ze zbiornika roboczego do drenażu. Gdy tylko zbiornik kumulacyjny się napełni, automatyczny zawór odcina dopływ wody. Odkręcenie kranu z czystą wodą wychodzącą z filtra powoduje otwarcie automatycznego zaworu, wskutek czego woda trafi ająca do roboczej części zbiornika wypycha wodę z części kumulacyjnej.

Podstawowe elementy filtra

• „Pierwszy stopień – oczyszczanie mechaniczne (filtr z siateczką). 
• Obudowa filtra ze zbiornikiem na czystą wodę. „
• Drugi i trzeci stopień – oczyszczanie wstępne. „
• Czwarty stopień – membrana odwróconej osmozy. „
• Piąty stopień – końcowy. „
• Filtr siateczkowy chroniący hydroautomatykę filtra. „
• Filtr wstępnego oczyszczania – usuwa cząsteczki mechaniczne, dzięki czemu chroni cały układ przed uszkodzeniem. „
• Obudowa filtra ze zbiornikiem na czystą wodę – od spodu górnej części umieszczone są gniazda do mocowania wkładów fi ltrujących (np. cztery). Górna pokrywa ochronna przymocowana jest plastikowymi klamrami. Ze względu na czasochłonność procesu filtracji odwróconej osmozy (zależną między innymi od rodzaju membrany, temperatury oraz ciśnienia wody) wewnątrz filtra umieszczono zbiornik na przefi ltrowaną wodę, co umożliwia pobieranie jej o dowolnej porze i w dowolnej ilości. „
• Stopnie oczyszczania wstępnego – zawierają specjalne wkłady. Filtry oczyszczania wstępnego przeznaczone są do usuwania z wody związków chemicznych mogących uszkodzić membranę odwróconej osmozy, takich jak tlenek żelaza oraz aktywny chlor. „
• Czwarty stopień – składa się z membrany odwróconej osmozy (umieszczonej w obudowie). Membrana usuwa z wody związki organiczne i nieorganiczne, sole, bakterie, wirusy, a także zmiękcza wodę. „
• Piąty stopień – składa się z wymiennego wkładu fi ltrującego, który usuwa z wody nieprzyjemny smak i zapach. Efektywnie i całkowicie usuwa najmniejsze ilości szkodliwych zanieczyszczeń, aktywny chlor, metale ciężkie, związki organiczne i pozostałe zanieczyszczenia o wielkości powyżej 0, 1 mikrona.

UWAGA! Montaż filtra do wody powinien być wykonywany przez specjalistów mających uprawnienia do przeprowadzania prac sanitarnych.

Odwrócona osmoza – nie taka oczywista

Filtry odwróconej osmozy to sposób na oczyszczanie wody wodociągowej – własne ujęcia potrzebują dodatkowych rozwiązań, np. dezynfekcji za pomocą promieniowania UV. Co ważne, aby poddać wodę filtracji za pomocą osmozy, musi ona spełniać określone kryteria. Dlaczego jest to tak istotne? Przede wszystkim ma to na celu ochronę membran przez zablokowaniem, co nie tylko mogłoby uniemożliwić właściwą filtrację, ale także doprowadzić do uszkodzenia filtra.

Nawet całkowicie czysta i klarowna woda pitna lub woda głębinowa może powodować osadzanie się kamienia kotłowego lub związków żelaza, gdyż w odwróconej osmozie po stronie koncentratu związki te są trzy- lub czterokrotnie zatężone. Dlatego ważne jest określenie parametrów wody. Z reguły wystarczy, gdy woda poddawana demineralizacji odpowiada normom dla wody pitnej i celów gospodarczych.

UWAGA! Niezgodność parametrów wody wejściowej z wymaganiami podanymi w tabeli znacząco skraca okres działania membrany odwróconej osmozy.