31 марта 2021

Можно ли использовать бытовой обратный осмос в системах увлажнения воздуха.

Вода, которая используется для увлажнителей воздуха, должна быть очищенной вне зависимости от принципа их работы. Насколько полно произведена очистка, настолько качественным будет увлажнение воздуха.

С какой целью удаляются из воды содержащиеся в ней вещества перед увлажнением воздуха? Есть две основные цели: для исключения образования в воздухе пыли, которая потом осаждается на поверхности предметов, и для исключения попадания в воздух бактерий, которые содержатся в воде. Задача полного предотвращения развития микроорганизмов сложнее простой фильтрации: во многих типах увлажнителей рост будет происходить внутри приборов уже после процесса очистки воды, поэтому производители должны обращать особое внимание на микробиологическую безопасность на всех этапах.

Остановимся подробно на очистке воды от растворенных веществ, прежде всего солей, которые являются нормальным компонентом любой водопроводной воды. Если их не удалить, то при высыхании из каждой микрокапли образуется пылинка – это остаются те самые растворенные вещества. Образовавшаяся пыль оставляет на поверхностях и предметах специфический налет грязно-белого цвета. Особенно данная проблема характерна для бытовых ультразвуковых увлажнителей, если используется недистиллированная вода. При использовании увлажнителей традиционного типа проблемы белого налета нет, для них на первый план выходит бактериологическое загрязнение вследствие бурного роста бактерий в емкости с водой. Для систем увлажнения форсуночного типа полнота очистки воды тоже очень важна, хотя за счет большего размера микрокапель, по сравнению с ультразвуковыми эта проблема менее критична. У распылительного форсуночного увлажнителя воздуха капли крупнее примерно в 100 раз, поэтому пылинок меньше на два порядка, они тяжелее и не «зависают» в воздухе.

Доступный способ проверить, правильно ли очищена вода, – выпаривание, то есть определение сухого остатка. Достаточный объем (обычно литр) воды медленно, в течение суток, выпаривается в специальной стеклянной емкости на водяной бане. Потом оценивается сухой остаток на дне, при большом его количестве – взвешиванием, при малом – визуально в сравнении с образцами. Более точный метод – масс-спектрометрия – так тестируется вода в главной лаборатории Buhler-AHS.

Есть еще и экспресс-метод оценки, однако он менее точный. Это измерение удельной электропроводности воды. Как правило, единицей измерения электропроводности является микроСименс на сантиметр (мкСм/см). Этот параметр грубо отражает количество растворенных в воде веществ, создающих электропроводность, а такие вещества составляют основной объем загрязнителей. Но в воде есть и другие компоненты, не вносящие значимых изменений в показатели электропроводности. Например, кремниевые кислоты диссоциируют слабо и не регистрируются обычными электронными измерителями TDS (Total Dissolved Solids – общее количество растворенных твердых веществ).

Вот некоторые справочные данные по чистоте воды:

  • удельная электропроводность водопроводной воды в Москве в зависимости от сезона обычно составляет 500…750 мкСм/см;
  • по ГОСТ 6709-72 электропроводность дистиллированной воды должна быть не более 5 мкСм/см;
  • деионизированная (самая чистая) вода бывает трех классов: 1 мкСм/см; 0,1 мкСм/см; 0,056 мкСм/см.

Надо отметить, что лучшие системы Buhler-AHS дают деионизированную воду, намного превосходящую по степени очистки дистиллированную.

Каким образом происходит удаление растворенных веществ из воды? Основной путь деминерализации – использование обратного осмоса. Но одной мембраны обратного осмоса при стандартной схеме включения, как правило, недостаточно. Мембраны не идеальны, после них все равно сохраняются остаточные соли и прочие вещества, которые могу приводить к неприятным последствиям, пусть и в меньших масштабах. В центральных модулях Buhler-AHS, помимо собственно обратного осмоса, используется два основных способа дополнительного улучшения чистоты воды:

  • двойной прогон через мембрану обратного осмоса (запатентовано), позволяющий сделать воду в 5 – 10 раз чище, в зависимости от исходного состава воды, чем при обычной схеме включения мембран;
  • использование двух мембран обратного осмоса: вторая еще раз очищает воду после первой, при этом первая включена по схеме двойного прогона воды, качество воды на выходе такой схемы превышает требования к дистиллированной.

Кроме того, если есть особые требования по чистоте распыляемой воды, в линейке продукции Buhler-AHS имеются два типа модулей дополнительной очистки:

  • DPM6 NEW и DPM12 NEW, обеспечивающие очистку, превышающую требования к дистиллированной воде;
  • DPM Blue, обеспечивающий деионизированную воду второго класса.

Применение для систем увлажнения и отдельных увлажнителей бытовых установок обратного осмоса – весьма популярное решение, но оно не может обеспечить нужной чистоты воды. Бытовые фильтры обратного осмоса изначально созданы для приготовления воды для питья, когда излишняя деминерализация как раз вредна. Естественно, бытовой фильтр должен быть избавлен от постминерализатора, но даже в таком случае не удастся получить качественную очистку. Почему это происходит, описано ниже.

Первое. Как правило, в характеристиках мембран обратного осмоса значится параметр степени очистки от 94 до 99%, то есть остаточных растворенных веществ должно оставаться от 1 до 6% от исходного количества. Но необходимо помнить, что мембраны испытываются производителями в «идеальных» стандартных условиях. В реальном бытовом фильтре количество остаточных веществ будет в несколько раз больше. Каковы причины?

  • К стандартным условиям для проведения испытаний относится схема включения с конверсией 15%. Это означает, что при испытаниях чистой воды на выходе или, как говорят, пермеата, остается только 15% от исходного количества, а вся остальная вода уходит в канализацию. В бытовых фильтрующих установках объем слива в канализацию всегда уменьшается в несколько раз для экономии воды, что, в свою очередь, пропорционально увеличивает количество остаточных веществ.
  • Для испытаний мембран применяется специально подготовленная входная вода, содержащая единственную соль – NaCl. Это делается для унификации и воспроизводимости результатов. По другим возможным веществам степень очистки бытовых мембран не нормируется, хотя многие вещества отфильтровываются намного хуже. Кремниевые кислоты обычно остаются в количестве 10 – 15% от исходного, и это весьма большой процент. Кремниевые кислоты – одни из самых сложных для удаления из воды веществ. Труднее удаляются соединения бора, но их, как правило, немного в водопроводе.
  • Соленость входной воды, применяемой для испытаний мембран, больше, чем у водопроводной воды, причем этот параметр сильно варьируется от производителя к производителю. Из физики известно, что чем меньше солесодержание во входной воде, тем больше получается отношение остаточных солей к их входному количеству, то есть процент фильтрации для реально работающих бытовых установок будет хуже заявленного.

При испытаниях производители подают на мембрану большее давление, чем применяется в бытовых фильтрах. А большее давление на входе обратноосмотической мембраны всегда обеспечивает более чистую воду.

Второе. Мембрана обратного осмоса всегда дает лучшие свои характеристики при максимально допустимом потоке воды и при стабильно высоком давлении на входе. Реальные же фильтрующие установки бытового уровня работают в периодическом режиме: идет заполнение накопительного бака, потом следует пауза, в течение которой разбор отфильтрованной воды обеспечивает бак, потом опять заполнение и т.д. В конце каждого периода заполнения процесс фильтрации прекращается, давление на мембране пропадает, поток пермеата останавливается. При снятом давлении происходит диффузия через мембрану солей из входной воды в область очищенной воды. За 2 – 3 минуты без давления концентрация солей в замембранном пространстве достигает высоких значений и стабилизируется. Загрязненная продуктами диффузии вода попадает в накопительный бак в начале следующего цикла заполнения, в 5 – 10 раз повышая итоговую среднюю соленость отфильтрованной воды. В профессиональных системах увлажнения воздуха Buhler-AHS эта проблема решена.

Какой вывод? Бытовой обратный осмос при практической работе может давать воду с удельной электропроводностью в диапазоне от 35 мкСм/см (для установок с повышающим насосом и современными мембранами) и до 100 мкСм/см (для прямоточных установок с мембранами большого размера и низким давлением воды). В любом случае отфильтрованная бытовым фильтром вода намного грязнее, чем дистиллированная и уж тем более деионизированная.

Можно ли использовать бытовой обратный осмос в системах увлажнения воздуха.