I. Znaczenie wody w organiżmie . . . . . . . . . . . . . .
II. Ruch wody w przyrodzie i jej zanieczyszczenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
III. Oczyszczalnie wód powierzchniowych w zakładach wodaciągwych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV. Co to jest osmoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
V. Działanie membrany osmotycznej . . . . . . . . . .
VI. Budowa oraz działanie domowych urządzeń osmotycznych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VII. Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VI. Budowa oraz działanie domowych
urządzeń osmotycznych.

 Sama membrana osmotyczna nie wystarczy do użytku w gospodarstwie domowym, a tym bardziej w biurze, restauracji, przedszkolu itp. Jeśli zainstalowalibyśmy membranę osmotyczną bezpośrednio do kranu, to po kilku dniach używania nadawałaby się ona do kosza. Po prostu zatka się i zablokuje. Owszem, na Zachodzie istnieje od wielu lat moda na takie "nieuzbrojone" membrany, które zabiera się ze sobą na urlop do krajów z niepewną wodą pitną (takich krajów jest dzisiaj więcej niż tych z wodą pewną). Turysta instaluje taką membranę do swojego kranu w pokoju hotelowym, na kempingu itd., a po odbytym urlopie wyrzuca ją do kosza.

 Żeby membrana osmotyczna, zamknięta w odpowiednim module, mogła działać dłużej, należy chronić ją wstępnie filtrami mechanicznymi oraz filtrem z węglem aktywnym. Ponieważ produkcja czystej wody następuje wyjątkowo wolno i jednocześnie dokładnie (kropla po kropli), stąd konieczność instalowania dodatkowego zbiornika. Za zbiornikiem musi się znaleźć kolejny filtr z węglem aktywnym, którego zadaniem jest "szlifowanie" ostatecznego smaku wody do picia. Aby wywołać w urządzeniu proces osmotyczny, należy wytworzyć w nim odpowiednie ciśnienie, a tego nie zdołamy uzyskać bez zaworu spiętrzającego (tzw. dławik). Jednym słowem urządzenie do produkcji wody musi mieć odpowiednią budowę i logistykę, aby mogło działać sprawnie, skutecznie oraz odpowiednio długo.

Rys. 20 Schemat blokowy typowego aparatu osmotycznego.

 Omówimy kolejno działanie oraz funkcje poszczególnych części typowego urządzenia osmotycznego.

1. Podłączenie do sieci wodociągowej

 Domowe urządzenia osmotyczne montowane są najczęściej pod zlewozmywakiem kuchennym. Istnieje kilka możliwości podłączenia się do rury z wodą zimną (gorąca woda może doprowadzić do zniszczenia membrany). Wyszkoleni technicy mają na wyposażeniu wszystkie możliwe podłączenia do obecnie stosowanych rur i baterii.

2. Filtry sedymentacyjne

 Są to filtry mechaniczne, których zadaniem jest, tak jak sugeruje ich nazwa, zatrzymać części mechaniczne takie jak piasek, iły, muł, błoto, "rdza" żelaza, części roślin (tzw. mętność wody). Niezmiernie ważną sprawą jest, aby filtry mechaniczne chroniące membrany osmotyczne, nie miały większych oczek niż 5m. Filtry o mniejszej dokładności (takie produkuje się już w Polsce) przepuszczają zbyt dużo sedymentów do membrany powodując jej przedwczesne zużycie.

 Filtry mechaniczne produkowane w USA i zalecane przez producentów urządzeń osmotycznych posiadają zagwarantowaną porowatość poniżej 5m, a ponadto działają w systemie pojemnościowym. Otóż dzięki opatentowanej metodzie zbudowane są tak, że ich pory maleją w kierunku wnętrza filtra. Dzięki temu na powierzchni filtra zatrzymują się największe ziarna mechaniczne, a w jego głąb przedostają się ziarna coraz mniejsze. Taki filtr działa całą swoją objętością, jest dzięki temu zdecydowanie dokładniejszy i pracuje dłużej (nie zatyka się szybko). Mechaniczne filtry powierzchniowe produkowane w naszym kraju nie posiadają wymaganej dokładności i zatrzymują brud mechaniczny tylko na swojej powierzchni. Aby się nie zatykały zbyt szybko, muszą mieć większe pory od oryginalnych filtrów pojemnościowych.

 Filtry mechaniczne zalecane przez producentów urządzeń osmotycznych wymieniane są dopiero, gdy przestają być drożne. Użytkownik takiego urządzenia dostrzega mniejszą produkcję wody oraz słabszy jej wypływ ze zbiornika. Po zgłoszeniu tego faktu, technik Hydropure Polska po prostu wymienia filtr mechaniczny na nowy. Trwałość filtrów mechanicznych wynosi od 6 do 12 miesięcy.

3. Filtry węglowe

 Dokładniej chodzi tu o węgiel aktywny, bardzo ciekawy materiał filtracyjny używany od lat do dechloracji wody oraz do "szlifowania" jej ostatecznego smaku.

 Węgiel aktywny wytwarzany był najczęściej z drewna bukowego, a od niedawna z łupka kokosowego. Wytwarzany jest w temperaturze powyżej 600 ^oC i przy wysokim ciśnieniu. Węgiel aktywny posiada dobre właściwości sorpcyjne wobec chloru oraz związków aromatycznych rozpuszczonych w wodzie.

 Wody pitne pochodzące z naszych zakładów wodociągowych są intensywnie chlorowane celem ich dezynfekcji. Nie zapominajmy, że surowcem wyjściowym dla tych zakładów są rzeki gęste od bakterii, bowiem do tych samych rzek wylewamy między innymi nasze ścieki domowe. Chlor jest bardzo aktywnym gazem (w czasie I wojny światowej służył jako broń chemiczna) i zbyt duże stężenie chloru w wodzie powoduje zniszczenie membrany osmotycznej.Jedyną skuteczną bronią przed chlorem jest wstępny filtr węglowy montowany przed membraną.

 Zadaniem końcowego filtra węglowego, montowanego za membraną, jest "szlifowanie" smaku czystej wody. Ponieważ przebywa ona długo w zbiorniku z gumową membraną oraz w przewodach plastykowych, zdarza się, że nabiera ona posmaku tych materiałów. Stąd konieczność montowania dodatkowego filtra węglowego.

 Węgiel aktywny traci swoją aktywność już przez sam kontakt z wodą (tzw. lasacja węgla) i tutaj nie ma znaczenia ilość wody, która przez niego przepływa. Spadek aktywności węgla przebiega w pierwszych miesiącach powoli, ale po osiągnięciu 6 miesiąca, zdecydowanie szybko.

Rys. 21 Zużycie Węgla aktywnego w środowisku wodnym.

 Węgiel aktywny chroni również wodę czystą przed bakteriami, które nas zewsząd otaczają i rozwijają się w wodzie tam, gdzie napotkają ku temu podatny grunt. Przez 6 miesięcy od momentu zainstalowania filtra węglowego nie ma żadnych obaw - bakterie nie maja żadnych szans na rozwój w wodzie czystej oraz w aktywnym węglu. Ale, gdy aktywność węgla spadnie poniżej 50% jego możliwości, wówczas staje się on dobrym siedliskiem ich rozwoju. Dlatego niezmiernie ważną sprawą jest, aby wymieniać filtry węglowe (zarówno wstępny jak i końcowy) nie rzadziej niż co 6 miesięcy.

 Bakterie, które mogą się mnożyć w przestarzałym węglu aktywnym nie są wprawdzie chorobotwórcze, jednak wytwarzany przez nie śluz (wewnątrz zbiornika oraz przewodach) jest odpowiedzialny za cierpki, a w dalszym etapie gorzki smak wody.

4. Zawór dwudrogowy

 Zwany również zaworem sterującym albo z angielskiego shut-off. Bardzo ważny element w urządzeniu, który powoduje jego odcięcie od źródła wody w momencie napełnienia się zbiornika. Gdy pobierze się wodę ze zbiornika zawór ten otwiera się, aby zbiornik uzupełnić do pełna. Zamknięcie zaworu dwudrogowego następuje w momencie, gdy ciśnienie w zbiorniku osiągnie 0,65 ciśnienia wody przed membraną.

5. Membrana osmotyczna

 Budowę i działanie membrany osmotycznej opisaliśmy wcześniej. Tutaj dodamy tylko, że jest ona zamknięta w odpowiednim module (tzw. hausing membrany). Na schemacie widać wyraźnie, że wstępnie podczyszczona woda wchodzi do niego jednym przewodem, ale wychodzi dwoma - osobno czysta do zbiornika oraz osobno brudna do ścieku.

 Praktyka na całym świecie pokazała, że najpewniejsze i najtrwalsze są moduły rozbieralne. Natomiast tzw. moduły zintegrowane (membrana zalana jest w module jednorazowym wraz z dławikiem i nietrwałym zaworem zwrotnym) przysparzają zbyt dużo problemów.

6. Zbiornik

 Membrana osmotyczna o średniej wydajności 2 litry na godzinę posiada powierzchnię czynną 5 m². Widać zatem, że przez taką, niemałą powierzchnię przechodzi woda z prędkością kropla po kropli - na jedną szklankę wody musielibyśmy czekać około 10 minut. Stąd potrzeba instalowania zbiornika, który praktycznie cały czas jest pełny - pobór kolejnej porcji wody włącza ponownie urządzenie i następuje jego dopełnienie.

 Zbiornik urządzenia domowego posiada standardową pojemność 8 litrów, przy czym ilość wody gromadzonej w nim zmienia się zależnie od ciśnienia w sieci oraz ciśnienia powietrza w samym zbiorniku. W sprzedaży posiadamy również zbiorniki większe.

 Skorupa zewnętrzna zbiornika może być plastykowa lub z metalu. Wewnątrz zbiornika znajduje się gumowa gruszka albo przepona oraz powietrze pod ciśnieniem, które powoduje wypływ wody z kranika. Hydropure Polska udziela wieczystej gwarancji na swoje zbiorniki.

Rys. 22 Zbiornik ciśnieniowy z hruszką i przeponą

7. Mineralizator

 Woda po przejściu przez nowa membranę osmotyczną posiada minimum 50% pierwiastków mineralnych (wapń, magnez, sód i potas) zawartych w wodzie surowej, a po roku używania takiej membrany przechodzi 100% tych pierwiastków. Po zamontowaniu mineralizatora potrafimy wzbogacić wodę w dodatkową porcję pierwiastków życia i otrzymujemy w efekcie wodę porównywalną z wodą mineralną niskozmineralizowaną. Mineralizatory wystarczają w typowej czteroosobowej rodzinie przez około 1 rok. Montowane są za filtrem węglowym, bezpośrednio przed wyjściem wody z kranika.

8. Kranik

 Kraniki do wody czystej montowane są osobno na zlewozmywaku i podają wodę oczyszczoną w urządzeniu osmotycznym. W naszym programie posiadamy tzw. kraniki podwójne, które podają wodę bezpośrednio ze zbiornika albo wodę wzbogaconą dodatkowo przez mineralizator.

 Trwałość kraników jest oczywiście różna zależnie od ich pochodzenia i budowy. Hyrodpure Polska udziela na swoje kraniki wieczystej gwarancji, co oznacza bezpłatną wymianę na nowy w przypadku awarii lub naturalnego zużycia.

9. Zawór spiętrzający

 Inne nazwy, to dławik lub opornik hydrauliczny. Element, który gwarantuje utrzymanie odpowiedniego ciśnienia po stronie czynnej membrany, niezbędnego dla zadziałania osmozy odwróconej. Dławiki posiadają różną budowę oraz różny stopień dławienia zależnie od wydajności zamontowanej membrany. Najpewniejsze są dławiki sztywne - każda próba miniaturyzacji dławików odbija się niekorzystnie na ich trwałości oraz efekcie działania.

10. Podłączenie odpływu wody nieoczyszczonej

 Trwałość membran osmotycznych jest wyjątkowo długa dzięki stałemu spłukiwaniu "brudu" chemicznego z jej powierzchni. Woda brudna kierowana jest przez dławik do ścieku. Ważną sprawą jest usytuowanie podłączenia w najbardziej dogodnym miejscu - każde uszkodzenie może spowodować zalanie szafki kuchennej wodą.

 Na 1 litr produkowanej wody czystej należy średnio 4 litry przeznaczyć do ścieku. Oznacza to, że dla 10 litrów czystej wody pitnej (tyle zużywa się dziennie w statystycznej rodzinie na cele konsumpcyjne, podlewanie kwiatów, mycie włosów itp.) trzeba przeznaczyć do ścieku 40 litrów. Przy średniej cenie wody z kranu w wysokości 5 zł za metr sześcienny, koszt tych 40 litrów wyniesie 20 groszy. Zatem 20 groszy dziennie musimy zapłacić dodatkowo do zakładu wodociągowego za spożycie 10 litrów czystej, zdrowej i bezpiecznej wody z urządzenia osmotycznego. Inaczej 2 grosze za litr !!!

11. Pompa

 Nie znajdziemy jej na schemacie naszego urządzenia ponieważ nie zawsze jest ona konieczna. Dla prawidłowego działania urządzenia osmotycznego wymagane jest ciśnienie minimum 3 bary (maksimum 6 barów) i takie ciśnienie jest najczęściej w sieci wodociągowej. Pompę zalecamy tylko w tych rzadkich przypadkach, gdy ciśnienie minimalne nie jest zapewnione.

 Wiedzieć warto, że ciśnienie w sieci zmienia się bardzo w ciągu dnia (najbardziej spada wieczorami) albo w ciągu roku. Na brak ciśnienia narzekają w lecie właściciele mieszkań położonych blisko ogrodów i działek (podlewanie płodów rolnych i trawników).

 Do urządzeń osmotycznych można stosować wyłącznie pompy budowane specjalnie dla nich. Ich wyjątkowa budowa pozwala na wytwarzanie odpowiedniego ciśnienia przy wyjątkowo małej (kropelkowej) produkcji wody.

MINERAŁY W WODZIE OSMOTYCZNEJ

 Używane powszechnie słowo "minerały" jest tylko potocznym określeniem pewnych pierwiastków, które potrzebne są w naszej codziennej diecie dla prawidłowego działania organizmu. W przyrodzie występuje ponad 2 000 minerałów, z których tylko niektóre są źródłem potrzebnych nam do życia pierwiastków życia. Jednak wiedzieć należy, że dzisiaj medycyna zna już 30 takich pierwiastków i dzieli je, zależnie od dziennego zapotrzebowania oraz procentowego udziału w ludzkim organizmie, na makro- i mikroelementy. Natomiast w wodach powierzchniowych, a tym samym kranowych spotykamy najczęściej tylko 4 pierwiastki i za każdym razem te same: wapń, sód, potas i magnez.

 Na poprzednich stronach wyjaśnialiśmy, że membrany osmotyczne łatwo przepuszczają małe cząsteczki wody oraz małe pierwiastki w niej rozpuszczone. Ponieważ do małych pierwiastków w wodzie należą wszystkie wyżej wymienione pierwiastki życia, zatem również one przedostają się łatwo przez membranę. Fabrycznie nowa membrana osmotyczna przepuszcza około 10% związków i pierwiastków zawartych w brudnej wodzie surowej, a w tej liczbie mamy co najmniej połowę pierwiastków życia w niej zawartych. Po roku używania membrany przechodzą przez nią wszystkie pierwiastki życia (otwory membrany powiększają się w skutek ścierania w trakcie jej eksploatacji), a membrana taka jest nadal używana przez nastąpne cztery lata.

 Hydropure Polska wyposaża swoje urządzenia dodatkowo w mineralizatory, które wodę osmotyczną wzbogacają w następną porcję pierwiastków mineralnych (wapń, sód, potas, magnez, siarka, fluor) uzyskując w ten sposób wodę porównywalną z wodą mineralną niskozmineralizowaną.

KOSZTY EKSPLOATACJI

 Wcześniej pisaliśmy, że dla prawidłowego działania urządzeń osmotycznych wymagana jest regularna wymiana ochronnych filtrów z węglem aktywnym oraz filtrów mechanicznych średnio co 6 miesięcy. Komplet takich filtrów kosztuje, zależnie od modelu, od 140,- do 240,- złotych. Do tych kosztów dodać należy koszt wymiany membrany osmotycznej, która pracuje średnio 5 lat i kosztuje, zależnie od wydajności, od 180,- (wydajność 2 litry na godzinę) do 380,- złotych (wydajność 8 litrów na godzinę). Zważywszy powyższe ceny okaże się, że przy dziennym spożyciu 10 litrów wody osmotycznej koszt 1 litra wyniesie średnio 10 groszy. Koszt ten maleje proporcjonalnie wraz ze wzrostem spożycia tej wody.

Do góry