Требования к питьевой воде и к исходной воде для обратного осмоса, таблица

Основную часть затрат при эксплуатации современных комбинированных установок водоочистки для лабораторий составляет стоимость расходных картриджей, в первую очередь – ионообменных фильтров смешанного действия (ФСД) первой ступени. Поэтому первой ступенью обессоливания всегда является обратный осмос. Обратноосмотические мембраны удаляют из воды более 95% ионных примесей и служат при благоприятных условиях несколько лет. Однако исходная вода для обратного осмоса должна по ряду показателей быть значительно чище питьевой. Различие требований показано в таблице

Требования к питьевой воде и к исходной воде для обратного осмоса.

* Применяется для промышленных установок. Для лабораторных установок допускается Основную часть затрат при эксплуатации современных комбинированных установок водоочистки для лабораторий составляет стоимость расходных картриджей, в первую очередь – ионообменных фильтров смешанного действия (ФСД) первой ступени. Поэтому первой ступенью обессоливания всегда является обратный осмос. Обратноосмотические мембраны удаляют из воды более 95% ионных примесей и служат при благоприятных условиях несколько лет. Однако исходная вода для обратного осмоса должна по ряду показателей быть значительно чище питьевой. Различие требований показано в таблицею

Требования к питьевой воде и к исходной воде для обратного осмоса;

Применяется для промышленных установок. Для лабораторных установок допускается жесткость исходной воды до 4,5 мг-экв/л. При более высокой жесткости установка тоже будет работать, но рекомендуется установить на входе умягчитель. Зная состав исходной воды, можно легко подобрать подходящий блок предварительной очистки (БПО). Но обычно состав исходной воды у конечного пользователя заранее неизвестен, в том числе потому, что установки часто продаются через дилерскую сеть.

В РФ ситуация осложняется тем, что водопроводная вода более чем в 30% случаев не соответствует даже питьевым нормам. Поэтому правильным подходом, в особенности для нашей страны, является разумная избыточность БПО, причем эта избыточность должна быть тем выше, чем более высокие требования предъявляются к получаемой обессоленной воде (т.е. чем более сложный и дорогой блок обессоливания следует за БПО). Исходя из этого, БПО по умолчанию включает механические фильтры с зернистой загрузкой для удаления взвесей, в том числе окисленного железа, микрофильтр с рейтингом 5 мкм для снижения коллоидного индекса и угольный фильтр для удаления активного хлора. Если вода имеет высокую жесткость (более 5 мг-экв/л), то рекомендуется добавлять в состав БПО автоматический фильтр умягчения, в особенности, если блок обессоливания включает модуль электродеионизации (ЭДИ).

Если же исходная вода содержит растворенное двухвалентное железо и не содержит растворенного кислорода или активного хлора (это характерно для подземных вод, подаваемых в водопроводную сеть непосредственно из скважин без очистки), то на входе необходимо ставить полноценную систему обезжелезивания, состоящую, например, из аэрационной колонны и автоматического засыпного фильтра. Без ввода окислителя (воздуха или гипохлорита натрия) растворенное железо удалить невозможно.

Электропроводность пермеата обратного осмоса зависит от содержания растворенных солей

Удельная электропроводность пермеата обратного осмоса зависит от содержания в исходной воде растворенных солей (TDS, или total dissolved salts) и углекислого газа. Для вод с низким солесодержанием (менее 500 мг/л) достаточно одной ступени осмоса. Для вод с более высоким солесодержанием рекомендуется использовать двухступенчатый осмос. Пермеат после одной ступени осмоса на мембранах типоразмера 1812 имеет характерную удельную электропроводность на уровне 10-20 мкСм/см, после двух ступеней – 4-6 мкСм/см. Сравнительно высокая удельная электропроводность после двухступенчатого осмоса обусловливается растворенным углекислым газом, который не задерживается на мембранах.

От состава исходной воды, концентрация СО2 в пермеате может достигать десятков мг/л, тогда как концентрация других ионов (в основном, это NaCl) не превышает единиц мг/л. Растворенный углекислый газ в больших концентрациях является основным фактором, снижающим ресурс ФСД (ионообменного фильтра смешанного действия). Удаление углекислого газа в промышленных установках обратного осмоса производится путем подщелачивания исходной воды, при котором молекулярно-растворенный CO2 переходит в HCO3 - и удаляется на мембранах, как любой другой ион.

В лабораторных установках точно отдозировать подщелачивающий агент весьма затруднительно. Поэтому на углекислый газ в пермеате либо «закрывают глаза», либо используют для декарбонизации очень дорогие мембранные дегазаторы. В результате мембранной дегазации удельная электропроводность пермеата после второй ступени осмоса снижается до 1,7 – 2 мкСм/см. На рис.1 не показано получение воды типа 3 (≤ 5 мкСм/см).

Пермеат обратного осмоса в подавляющем большинстве случаев имеет удельную электропроводность >5 мкСм/см, а после дополнительного обессоливания на ионообменном фильтре смешанного действия (ФСД) – всегда менее 1 мкСм/см, что характерно для воды 2 типа.

Установки обратного осмоса и ионного обмена

В установках, построенных на сочетании обратного осмоса и ионного обмена, в качестве воды 3 типа фигурирует на самом деле либо пермеат, что во многих случаях устраивает конечного пользователя, либо вода 2 типа. А производить воду со стабильной удельной электропроводностью 5 мкСм/см можно, строго говоря, только методом дистилляции (именно поэтому она и называется дистиллированной).

В ФСД для получения воды 2 типа загружают иониты промышленного класса. Удельное сопротивление фильтрата после ФСД первой ступени на протяжении 75-80% фильтроцикла превышает 12-15 МОм*см, потом плавно снижается до 1,5-2 МОм*см и далее быстро увеличивается до исходного значения. Иногда вместо ФСД первой ступени применяют электродеионизацию.

Модули ЭДИ дороги, но они резко снижают эксплуатационные затраты на сменные картриджи. Если концентрация углекислого газа в пермеате обратного осмоса, поступающем на модуль ЭДИ, не превышает 5 мг/л, фильтрат после модуля ЭДИ имеет удельное сопротивление:

• в установках очистки воды с одной ступенью осмоса – более 10 МОм*см;
• в установках очистки воды с двумя ступенями осмоса – до 17 МОм*см.

Если же содержание углекислого газа в пермеате велико, то удельное сопротивление фильтрата после ЭДИ резко снижается, в отдельных случаях (СО2 ~ 50 мг/л) до 0,3 – 0,5 МОм*см. Тем не менее, применение ЭДИ экономически оправдывает себя даже в этих случаях. 12******* Если необходимо получить воду 1 типа, используют двухступенчатое обессоливание: на первой ступени – ФСД с ионитами промышленного класса или ЭДИ, на второй ступени – ФСД со специальными ионитами для сверхчистой воды. ФСД первой ступени заменяют сравнительно часто, ресурс ФСД второй ступени на несколько порядков выше. При необходимости достижения микробиологической чистоты и снижения ТОС в схему включают ультрафиолетовую лампу с двойной длиной волны: 185 нм для разрушения ТОС и 254 нм для стерилизации. Поскольку разрушение ТОС происходит с образованием углекислого газа, понижающего удельное сопротивление воды, после лампы всегда ставят ФСД для сверхчистой воды. Для дополнительного удаления ТОС в схему иногда включают финишные картриджи со смесью специального активированного угля и сверхчистого анионита.

На выходе из установки обычно устанавливают стерилизующий микрофильтр с размером пор 0,1– 0,22 мкм. Для удаления эндотоксинов, представляющих из себя структурные компоненты определённых бактерий, т.е., по сути, мельчайшие частички, используют финишную ультрафильтрацию с рейтингом 5 – 15 кДа.