Τα συστήματα αντίστροφης ώσμωσης αποτελούν μια σύγχρονη τεχνολογία επεξεργασίας νερού μέσω της οποίας δεσμεύονται διάφορα μολυσματικά στοιχεία, βακτήρια και μέταλλα.
Γράφει ο κ. Αλέξανδρος Μαχαίρας*
Το νερό βρίσκεται σε παρθένα μορφή μόνο όταν είναι βρόχινο, καθώς από τη στιγμή που έρχεται σε επαφή με το έδαφος, διαλύει διάφορες στερεές ουσίες του εδάφους και αποκτά τη μορφή διαλύματος.
Έτσι τα νερά από πηγές, λίμνες, ποτάμια κτλ. περιέχουν διαλυμένα στερεά που καθορίζουν την ποιότητά τους για ανθρώπινη κατανάλωση. Η περιεκτικότητα σε ολικά διαλυμένα στερεά (Total Dissolved Solids [TDS]), είναι μία παράμετρος που καθορίζει την ποιότητα του νερού για χρήση και ανθρώπινη κατανάλωση.
Ώσμωση είναι η φυσική διεργασία κατά την οποία μόρια νερού διέρχονται μέσω μίας ημιπερατής μεμβράνης (η οποία επιτρέπει τη διέλευση μορίων νερού από τους πόρους της αλλά όχι μορίων άλλων διαλυμένων ουσιών) και κινούνται από ένα διάλυμα μικρότερης συγκέντρωσης προς ένα διάλυμα μεγαλύτερης συγκέντρωσης σε διαλυμένες ουσίες, καθώς η φυσική τάση είναι να εξισορροπηθεί η συγκέντρωση των δύο διαλυμάτων.
Αντίστροφη ώσμωση είναι η εξαναγκασμένη αντιστροφή αυτής της διέλευσης, εφαρμόζοντας πίεση (ώση) σε ένα διάλυμα προκειμένου να περάσει από μία τέτοια μεμβράνη. Η συγκεκριμένη μεμβράνη θα παρακρατήσει τις διαλυμένες ουσίες, με αποτέλεσμα το νερό που πέρασε από την μεμβράνη να είναι απαλλαγμένο από αυτές και κατά συνέπεια πιο κοντά στην παρθένα μορφή του.
Η αντίστροφη ώσμωση είναι μία ευρέως διαδεδομένη τεχνολογία φιλτραρίσματος του νερού που χρησιμοποιείται σε συστήματα επεξεργασίας νερού, για να μετατρέψει νερά που είναι ακατάλληλα για πόση σε κατάλληλα για ανθρώπινη κατανάλωση, αφαιρώντας μολυσματικά στοιχεία όπως είναι ιοί, βακτήρια, νιτρικά, νιτρώδη, θειούχα, χλωριούχα, βαρέα μέταλλα και πολλά άλλα.
Οι μεμβράνες αντίστροφης ώσμωσης έχουν πολύ μικρούς πόρους για να μπορούν να παρακρατούν πάνω από 90% των μολυσματικών στοιχείων στο νερό, οι οποίοι μπορεί να είναι από 0,0001 έως 0,001 μικρά. Για το λόγο αυτό, τα συστήματα αντίστροφης ώσμωσης χρειάζονται κάποια υδραυλική υποβοήθηση για να λειτουργήσουν και να παράγουν καθαρό νερό. Τα περισσότερα συστήματα έχουν ενσωματωμένη αντλία για εξαναγκασμό της ροής του νερού από τα πρώτα στάδια φιλτραρίσματος και κυρίως κατά το στάδιο της αντίστροφης ώσμωσης.
Ανάλογα με το μέγεθος και την ικανότητα παραγωγής τους, τα συστήματα αντίστροφης ώσμωσης διακρίνονται σε οικιακά, εμπορικά και βιομηχανικά. Όλα όμως βασίζονται στην ίδια αρχή και φέρουν κάποια βασικά εξαρτήματα που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία τους.
Κοινό χαρακτηριστικό των συστημάτων αντίστροφης ώσμωσης είναι ότι εκτός από το παραγόμενο καθαρό νερό, έχουν και απορριπτόμενο υλικό σε αναλογία 40% – 60%.
Στάδια
Τα στάδια επεξεργασίας σε ένα σύστημα αντίστροφης ώσμωσης είναι συνήθως από 4 έως και 8 ή 9, ανάλογα με την περίπτωση. Αρχικά υπάρχουν 2 ή 3 στάδια φιλτραρίσματος με φίλτρα σωματιδίων και συμπαγούς ή και κοκκώδους ενεργού άνθρακα, τα οποία παρακρατούν όχι μόνο μεγαλύτερα σωματίδια που είναι διαλυμένα στο νερό, αλλά και χλώριο ή χλωριούχα στοιχεία, προκειμένου να προστατεύεται η μεμβράνη της αντίστροφης ώσμωσης από αυτά και να παρατείνεται η διάρκεια ζωής της.
Ακολουθεί το στάδιο της ώσμωσης που περιλαμβάνει μία ή περισσότερες μεμβράνες, ανάλογα και με το μέγεθος του συστήματος. Μετά το στάδιο της ώσμωσης υπάρχουν φίλτρα εμπλουτισμού του νερού (όπως post-carbon, mineral, alkaline κτλ.) ή ακόμα και στάδιο επεξεργασίας μέσω υπεριώδους (Ultraviolet [UV]) ηλιακής ακτινοβολίας, εάν το νερό έχει μεγάλο βακτηριακό φορτίο.
Κοινά μηχανικά στοιχεία σε συστήματα αντίστροφης ώσμωσης είναι η αντλία υποβοήθησης, οι δεξαμενές με διάφραγμα (εκτός από τα συστήματα direct flow), ηλεκτροβάνες που ελέγχουν τη λειτουργία της αντλίας, καθώς και ανεπίστροφες βαλβίδες για το απορριπτόμενο ή το παραγόμενο νερό, ενώ πιο πολύπλοκα συστήματα διαθέτουν και TDS controllers που καθορίζουν και διαδικασίες απόπλυσης για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μεμβράνης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η αντίστροφη ώσμωση είναι μία από τις πιο αξιόπιστες μεθόδους επεξεργασίας νερού, και τα σχετικά συστήματα χρησιμοποιούνται σε περιοχές όπου το νερό δεν θεωρείται κατάλληλο για ανθρώπινη κατανάλωση.
*Ο κ. Αλέξανδρος Μαχαίρας είναι μηχανολόγος μηχανικός του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και κάτοχος Μεταπτυχιακoύ στη Διοίκηση Επιχειρήσεων (Master in Business Administration [MBA]) από το Πανεπιστήμιο της Ινδιανάπολης των ΗΠΑ.
