Päť rokov s reverznou osmózou

Dôvodom používania reverznej osmózy v akvaristike je výroba biologicky nezávadnej, veľmi mäkkej vody (typicky  0 °dGH) takmer s nulovým obsahom dusičnanov, fosforečnanov a akýchkoľvek živín. Nájde tak po úpravách využitie pre rozmnožovanie rýb, rastlinné akváriá alebo kdekoľvek, kde vstupná voda nevyhovuje požiadavkám života v akváriu. Jej používanie je pritom veľmi jednoduché.

Princípom fungovania reverznej osmózy je použitie membrány podobnej cytoplazmatickej membráne, fungujúcej ako extrémne jemný filter. Vstupnou vodou môže byť akákoľvek voda (studňa, voda  z vodovodu, rieka, jazero a pod). Technológia čistenia vody pomocou reverznej osmózy využíva fakt, že molekula vody je jednou z najmenších molekúl vôbec – meria iba 0,0001 mikrometra (μm), niektoré zdroje uvádzajú až 0,0005 μm.

Osmotická membrána nedovoľuje žiadnym časticiam, ktoré sú väčšie ako jej póry, aby cez ňu prenikli, takže na druhú stranu membrány sa dostane v ideálnom prípade iba čistá H₂O, tzv. permeát. Permeát ako výsledný produkt je zbavený väčšinového množstva nežiaducich aj žiaducich prvkov.

Reverzno-osmotická membrána je tak jemná, že v prípade priamej inštalácie na prívod vody by sa za niekoľko dní chemicky a mechanicky znehodnotila. Preto sa hovorí o tzv. filtračných systémoch na princípe reverznej osmózy (RO + počet stupňov filtrácie). Pred kontaktom vody s osmotickou membránou sa voda filtruje cez jeden alebo dva sedimentačné predfiltre a cez aktívne uhlie.

Aby to nevyzeralo, že reverzná osmóza je nejaký zázrak, po takomto úvode by som spomenul aj nevýhodu, ktorou je spotreba vody. Zachytených nečistôt na membráne je toľko, že by sa veľmi rýchlo upchala. Nečistoty sú oplachované vstupnou vodou do odpadu, čo značne zvyšuje spotrebu vody. Odpadová voda sa nazýva koncentrát. V praxi to znamená, že na výrobu jedného litra prefiltrovanej vody sa spotrebuje v priemere 3– 5 litrov vstupnej vody. Pomer množstva vstupnej a prefiltrovanej vody záleží najmä od znečistenia zdrojovej vody.

Bloková schéma a popis komponentov

Na obrázku je schéma zapojenia reverznej osmózy pre využitie v akvaristike. Komponenty sú podrobnejšie popísané ďalej v texte.

1. Prípojka k vodovodnej sieti je vlastne redukciou na hadičku s vonkajším priemerom ¼“, ktorú systémy s reverznou osmózou používajú. Často býva súčasťou balenia filtračného systému.
2. Sedimentačný filter je mechanický filter s jemnosťou 5–20 μm na zachytávanie hrdze, piesku a hrubých nečistôt, niekedy sa používa aj druhý s jemnosťou 1 μm ako posledný stupeň pred membránou.
3. Filter s aktívnym uhlím sa používa hlavne na absorpciu chlóru zo vstupnej vody. Chlór by poškodzoval štruktúru membrány.
4. Dvojcestný ventil. Slúži na odpojenie vstupnej vody v momente, keď sa uzavrie ventil plaváku v zásobníku vody. Pri poklese hladiny v zásobníku vody sa dvojcestný ventil otvorí a ostane otvorený, pokiaľ hladina v zásobníku nedokáže opäť uzavrieť plavákový ventil.
5. Reverzno-osmotická membrána. Na schéme je vidieť, že vopred očistená voda vchádza len jedným potrubím a vychádza dvoma. Zvlášť čistá do zásobníku a zvlášť špinavá do kanalizácie.
6. Jednosmerný ventil je potrebný kvôli správnej funkčnosti dvojcestného ventilu, keď nie je použitá tlaková nádoba na permeát. Tento ventil býva integrovaný v plavákovom ventile.
7. Zásobník vody a plavákový ventil na zastavenie činnosti systému po naplnení zásobníka. Plavák (s jednocestným ventilom) a dvojcestný ventil sa dajú kúpiť ako doplnkový set aj v akvaristických obchodoch. Zásobník na vodu sa už jednoducho hotový kúpiť nedá, ale veľmi dobre použiteľné sú plastové sudy na potravinárske účely. Dostupné sú objemy približne od 30 do 220 litrov.
8. Restriktor je obmedzovač prietoku koncentrátu. Vytvára sa tým stály tlak na membránu. Odtokom časti vstupnej vody sa zároveň odplavujú zachytené nečistoty, čo zabezpečuje pomerne dlhú životnosť membrány. Každá membrána má odporučený prietok restriktora pre jej optimálny výkon. Súčasťou restriktora býva často aj oplachovací ventil. Jeho otvorením sa vyradí obmedzovač prietoku a všetka pritekajúca voda ide vtedy do odpadu. Spôsobuje to intenzívny oplach membrány.
9. Pripojenie koncentrátu k odpadu.

Ďalšie príslušenstvo filtračného systému

Na monitorovanie stavu membrány sa používa merač vodivosti (konduktomer), ktorý má umiestnený jeden snímač na vstupe membrány a jeden na jej výstupe. Rozdiel vo vodivosti hovorí o efektivite filtrácie.

Výkon reverznej membrány je udávaný v galónoch za deň s označením „GPD“. 1 americký galón = 3, 8 l. Typicky je možná udávaná vyťažiteľnosť pri teplote 25 ° C a tlaku 10 bar, reálne je teda vždy nižšia. Minimálny tlak potrebný na funkčnosť membrány je približne 3 bary. Na monitorovanie tlaku sa používa manometer zapojený na vstupe do membrány. Ak vodovodná prípojka nemá dostatočný tlak vody, je možné použiť špeciálne čerpadlo na zvýšenie tlaku vody pre filtračný systém. Komerčne je dostupné pod názvom „booster pumpa“.

Inštalácia filtračného systému  v praxi

Po zakúpení filtračného systému nájdete v balení všetko potrebné príslušenstvo na inštaláciu. Väčšinou balenie neobsahuje dvojcestný ventil a plavák s jednosmerným ventilom. Na inštaláciu prípojky k vodovodnej sieti sa niekomu zíde inštalatér, no zvyšnú inštaláciu zvládne aj úplný laik.

Mnoho akvaristov používa reverznú osmózu bez trvalého pripojenia k prívodu vody a vždy si vyrobia iba nutné množstvo vody napríklad v kúpeľni. V tomto prípade je možné vyriešiť pripojenie k vodovodnej sieti adaptérom na vodovodnú batériu. Po použití filtračný systém skryjú. Je to kvôli nedostatku priestoru pre skladovanie permeátu a trvalú inštaláciu systému. Pri takomto spôsobe používania je treba myslieť na to, že membrána nesmie po prvom namočení vyschnúť, inak hrozí jej poškodenie.

Existuje aj podhodenejšie riešenie a toho miesta nie je potrebného až toľko. Na nasledujúcich obrázkoch Vám ukážem, ako som to vymyslel u seba doma.

Filtračný systém som ukryl v kúpeľni pod vaňou, kde je dostupné pripojenie na vodovodnú sieť. Technické pozadie akvária by nemalo byť viditeľné. Na maskovanie servisného otvoru reverznej osmózy som použil magnetky na obkladačky dostupné napr. v kúpeľňových štúdiách, ktoré som nalepil na pripravený kryt. Namiesto krytu vyrobeného z obkladového materiálu je možné použiť aj bežné montážne dvierka na vaňu, ale musia byť dostatočne veľké, aby sa osmóza dala celá vybrať.

Zásobník na čistú vodu som umiestnil vedľa akvária v obývačke. V mojom prípade je kúpeľňa susednou miestnosťou a využil som aj možnosť vyviesť odpad vedľa akvária napr. na vypúšťanie akvária. Už vyššie som spomenul používanie ¼“ hadičiek v systémoch s reverznou osmózou. Vďaka tomu je možné priviesť čistú vodu k zásobníku prevŕtaním steny minimálne 8 mm vrtákom.

Výsledný produkt – permeát – sa priamo nepoužíva ani pri využití vody z reverznej osmózy v kuchyni. Tam sa používajú prídavné mineralizátory, aby bola voda vhodná na priamy konzum. Väčšina akvaristov zvyšuje tvrdosť na želanú hodnotu primiešavaním vodovodnej vody. Alternatívou je pridanie komerčne dostupných solí pre sladkovodnú akvaristiku.

Údržba

Najčastejšie sú dostupné 2 druhy predfiltrov. Tzv. in-line, ktoré sa pri výmene vyhodia celé, alebo 10″ potrubné filtre s vymeniteľnou patrónou. Nižšie vstupné náklady sú práve s in-line filtrami, prevádzkové náklady by si mal skontrolovať každý podľa dostupnosti náhradných predfiltrov. Patróny pre 10″ potrubné filtre sú dostupné aj v obchodoch s vodoinštalačným materiálom.

Výmena sedimentačného filtra stačí po jeho zanesení, odporúčania hovoria o 6 mesiacoch. Na obrázkoch vyššie je náplň umiestnená v priesvitnej nádobe, tak je možné kontrolovať ju vizuálne.

Uhlíkový filter by sa mal meniť najneskôr po 6 mesiacoch, no závisí to aj od kvality vstupnej vody a druhu použitej veľkosti filtra. Pri použití nového uhlíkového filtra sa musí najskôr vyplaviť prach z aktívneho uhlia intenzívnym oplachom bez zapojenia membrány, pokiaľ odpadová voda nebude číra. Mám vyskúšané, že stačí takto odpustiť asi 10–15  l vody.

Výmena membrány sa vykonáva po zvýšení vodivosti permeátu. Jej životnosť je asi 2–5 rokov, alebo 40 tis. litrov vody a spolu s ňou by sa mal vymeniť aj restriktor. Výmena membrány prebieha nasledovne: zastavte prívod vody do reverznej osmózy a počkajte, kým neprestane na výstupe vytekať voda. Odpojte prívod do komory s membránou, odskrutkujte kryt a vymeňte membránu. Nová membrána obsahuje konzervačné látky. Tie sa vyplavia v permeáte počas prvých 15–30 min. činnosti. Túto vodu vylejte.

Aby sa zabránilo bakteriálnemu rastu na povrchu membrány, mala by sa používať pravidelne, najmenej raz za 5 až 7 dní. Baktérie môžu spôsobiť upchávanie jemných pórov. Po prípadnej dlhšej odstávke je odporúčaný intenzívny oplach na 1–2 minúty otvorením oplachovacieho ventilu.

Približne každých 12 mesiacov je čas na dezinfekciu filtračného systému. Používa sa na to práškový prípravok určený na dezinfekciu reverznej osmózy alebo 40% alkohol (etanol, lieh) alebo dezinfekčné prípravky na báze chlóru (napr. Savo).

Pri dezinfekcii odpojte zásobník, vyberte všetky filtračné patróny, osmotickú membránu ponorte do vopred pripraveného permeátu a do prvého stupňa filtrácie nalejte asi 150 ml Sava, liehu alebo nasypte prípravok na dezinfekciu. Mierne otvorte prívod vody do systému, kým sa pomaly nenaplní a dezinfekcia nezačne vytekať. Potom prívod zatvorte a nechajte pôsobiť asi 30 minút. Nakoniec systém dôkladne prepláchnite, vložte späť filtre a pripojte zásobník na permeát. V prípade používania in-line filtrov sa filtre na dobu dezinfekcie vyradia.

Záver

Filtračný systém s reverzno-osmotickou membránou používam už asi päť rokov. Vďaka nej nemusím riešiť výkyvy v kvalite vstupnej vody, jej obsah živín a ako rastlinkár ocením veľmi nízku tvrdosť vody v akváriu, tým aj nízke pH. Používanie takéhoto filtračného systému so sebou nesie aj dodatočné náklady v podobe odpadovej vody. Našťastie akvaristika je vášeň a my akvaristi to nejako unesieme ;-).