Обратный осмос: подбор по солесодержанию и производительности

Осмос обычно подбирают по одной цифре — сколько кубометров в час нужно цеху. Этого мало: две установки с одинаковой производительностью пермеата могут стоять в разных разделах каталога и различаться числом мембран, насосом и расходом исходной воды. Разделяет их не расход, а солесодержание воды на входе.

Солесодержание задаёт ряд установки

Обратный осмос продавливает воду через полупроницаемую мембрану. Молекулы воды проходят, растворённые соли — в основном нет: они остаются в потоке, который идёт вдоль мембраны и уходит в дренаж. Очищенная вода называется пермеатом, солёный остаток — концентратом.

Чем больше солей в исходной воде, тем выше её собственное осмотическое давление и тем сильнее насос должен давить, чтобы поток через мембрану вообще пошёл. Отсюда четыре ряда в каталоге, и различаются они прежде всего этим.

Разница видна на трёх моделях одной производительности. AWT RO-1000L (4/4040) — пресная вода, 1000 л/ч, четыре мембранных корпуса, насос 1,5 кВт. AWT ROB-1000L (6/4040-1W) — та же тысяча литров в час на солоноватой воде, но корпусов уже шесть, а насос 3 кВт. AWT ROS-1000L (8/4040) — снова 1000 л/ч, теперь на морской воде и на восьми мембранных элементах.

Одинаковый результат, разная цена по мембранам и по электричеству. Поэтому первое, что нужно для подбора, — не производительность, а анализ исходной воды.

Рабочее давление растёт вместе с солёностью: RO DUO работает под давлением до 1,3 МПа, ROB-1300L — до 2,0 МПа, а ROS-2 и ROS-4 рассчитаны на 60 бар. Это давление держит не только насос, но и вся обвязка с корпусами, поэтому «поставить установку на морскую воду про запас» не выходит: конструкция другая.

Селективность: что мембрана всё-таки пропускает

Степень очистки — это доля солей, оставшаяся за мембраной. У ряда RO это деминерализация до 99 %, у ROB — до 99,5 %, у ROS — до 99,7 %.

Важно, от чего считается остаток. Доля, прошедшая сквозь мембрану, отсчитывается от исходного солесодержания: при одной и той же селективности солёная вода даёт в пермеате больше солей, чем пресная. Именно поэтому у рядов для солоноватой и морской воды селективность выше — иначе пермеат не дотянул бы до требований потребителя.

Когда одной ступени не хватает, ставят две. В ряду AWT RO DUO пермеат первой ступени подаётся на вторую, и степень очистки доходит до 99,9 %. Модели идут от DUO-0,3 до DUO-3.0; схема у всех одна, различается только расход, так что внутри линейки выбор сводится к требуемой производительности.

Осмос снимает не только минерализацию. Установки ряда ROS удаляют соли жёсткости, тяжёлые металлы, фториды, нитраты и аммоний, а вместе с ними органические вещества, бактерии и вирусы. Это делает осмос универсальным барьером, но не отменяет предподготовки: механическая очистка перед мембранами обязательна, у коммерческих моделей она стоит прямо в составе установки на картридже BB20.

Отбор пермеата и куда девается концентрат

Конверсия (её же называют отбором пермеата) — доля исходной воды, которая уходит потребителю. Остальное сбрасывается в дренаж вместе с задержанными солями.

Это самая недооценённая величина в проекте. Считать надо не потребность в чистой воде, а расход на входе:

• ✓AWT RO-1000L в режиме производства берёт 1660 л/ч исходной воды;
• ✓AWT ROB-1150L даёт 1150 л/ч пермеата при расходе исходной воды 1820 л/ч;
• ✓AWT ROB-1300L — 1300 л/ч пермеата при расходе не более 2000 л/ч.

Отдельно считают пиковый расход на промывку. В режиме гидропромывки RO-1000L пропускает 4000 л/ч, ROB-1300L — до 4000 л/ч. Линия подачи и дренаж должны выдержать этот расход, иначе промывка будет неполной и мембраны начнут зарастать раньше срока.

Исполнение корпусов тоже влияет на промывку. ROB-1000L выпускается в одноместном и двухместном исполнении: производительность, присоединения и насос у них одинаковы, а расход на гидропромывку — 4000 и 2390 л/ч соответственно.

Концентрат нужно куда-то деть. Для пресной воды это обычная линия в канализацию, для солоноватой и морской объём и солёность сброса заметно выше, и точку сброса согласуют заранее — предел по солям в стоке назначает водоканал или местный регулятор, и в разрешении он свой для каждой площадки.

Как читать обозначение

Обозначения устроены одинаково, и по ним видно почти весь состав установки.

• ✓Префикс ряда. RO — пресная вода, ROB — солоноватая, ROS — морская, RO DUO — две ступени. ROL-250L и ROL-500L — облегчённое исполнение с насосом 0,75 кВт.
• ✓Производительность. Буква L означает литры в час: RO-1000L — 1000 л/ч. Без неё счёт идёт в кубометрах: RO-20/8040 — до 20 м³/ч.
• ✓Число в скобках. Первая цифра — количество мембранных корпусов, вторая — типоразмер элемента. RO-1500L (6/4040) — шесть корпусов с элементами 4040, то есть четырёхдюймовыми. Промышленный ряд собран на элементах 8040 — восьмидюймовых.
• ✓Местность корпуса. «Двухместное» или «трёхместное» исполнение означает, сколько элементов стоит в одном корпусе последовательно: у RO-9/8040 корпуса трёхместные, у RO-10/8040 — двухместное исполнение.

Внутри ряда обозначение почти линейно связано с насосом. В коммерческой линейке RO модели до RO-1250L комплектуются насосом 1,5 кВт, а с RO-1500L серия переходит на 2,2 кВт. В ряду ROB младшие ROB-350L, ROB-500L и ROB-700L идут с насосом 2,2 кВт, а модели от 1000 л/ч — с насосом 3 кВт.

Запас по производительности

Паспортная производительность — это номинал при определённых условиях, а не гарантированный минимум в любой день года. Поток пермеата через мембрану падает на холодной воде и снижается по мере загрязнения мембран между химическими мойками. Подбор впритык означает, что зимой или в конце межмоечного цикла установка перестанет закрывать потребность.

Второе — характер водоразбора. Осмос работает ровным потоком, а цех потребляет рывками. Поэтому установку подбирают по среднечасовой потребности за смену и ставят накопительную ёмкость на пермеат, а не гонятся за пиковым расходом: бак дешевле лишних мембранных корпусов и лишнего киловатта на насосе.

Верхняя граница типовых решений в ряду RO — модель RO-15/8040: 15 м³/ч, трёхместные корпуса, насос до 11 кВт, масса сухой системы 950 кг. Выше начинается сборка по техническому заданию — от RO-16/8040 и дальше до RO-210/8040, где схема, число корпусов и обвязка подбираются под конкретный источник. Там же появляется непрерывный контроль электропроводности питающей и очищенной воды и диспетчеризация.

Что дальше

Для подбора нужны четыре вещи: анализ исходной воды с общим солесодержанием, требуемая производительность по пермеату, характер водоразбора за смену и требования к качеству очищенной воды у потребителя. Полезно сразу знать, куда пойдёт концентрат, — это иногда меняет схему сильнее, чем сама производительность.

Если вода пресная — смотрите стандартные установки обратного осмоса: ряд закрывает диапазон от 250 л/ч до промышленных сборок. Если анализ показал повышенную минерализацию, скважину в прибрежной зоне или солоноватый источник — ваш раздел осмос для солоноватой воды. Начинать без анализа не стоит: ошибка в ряду — это не переплата за опцию, а другая установка целиком.