Прямой осмос в настоящее время еще остается в статусе новой, перспективной мембранной технологии, требующей дальнейших исследований и разработок. Большой объем проведенных исследований позволил осуществить ряд знаковых проектов, показавших жизнеспособность этого метода опреснения и достигнутые этапы развития технологии, но все же пока не вывел его на широкий промышленный уровень.
Первые упоминания о прямом осмосе и экспериментах с ним стали появляться практически параллельно с первыми исследованиями в области обратного осмоса. Сообщения специалистов в научной литературе появляются в 70-х годах прошлого века, но на стадию пилотных испытаний они вышли только к началу 21 века. Так первым заметным событием стала система очистки дренажных вод полигона ТБО производительностью около 60 м3/сут, опробованная в 1998-1999 гг. компанией Osmotek (США). Сообщалось, что испытания были достаточно успешными, но информация о последующей деятельности компании в этом направлении отсутствует.
Наиболее известны первые демонстрационные установки по опреснению морской воды, которые были изготовлены компанией Modern Water (Великобритания), которая называет себя мировым лидером в области прямого осмоса: в 2008 году в Гибралтаре, и в 2010 и 2012 годах в Омане. Производительность последней установки составила 200 м3/сут, ее внешний и внутренний вид можно увидеть на двух первых фото. В 2017 года Modern Water начинает сотрудничать с китайской компанией Hangzhou Water Treatment Technology по вопросу поставки системы прямого осмоса для опреснения морской воды для питьевых целей. Установка производительностью 500 м3/сут была введена в эксплуатацию в 2018 году как крупномасштабный демонстрационный проект на базе существующей станции опреснения морской воды на острове Сидзяо. По сообщениям в СМИ мембранное подразделение компании Modern Water на данный момент остается убыточным, что, впрочем, можно считать нормальным для первых шагов бизнеса, занимающегося разработкой и внедрением совершенно новых технологий и оборудования. Первые шаги, правда, растянулись на 15 лет.
Один из крупнейших проектов – это установка производительностью более 900 м3/сут, предназначенная для очистки буровых вод для последующего их использования в качестве жидкости для гидроразрыва пласта. Она была смонтирована в 2009 году компанией Hydration Technology Innovations (США), но новой информации о последующем развитии таких систем не находится. Сама компания является одним из ведущих производителей мембран для прямого осмоса на мировом рынке.
Еще одна известная на мембранном рынке компания – Oasys Water (США) – в 2016 году внедрила прямой осмос для создания бессточной системы обработки сточных вод после сооружений очистки серосодержащих дымовых газов угольной электростанции в Китае (Changxing Power Plant). Производительность установки составляет 650 м3/сутки, обессоленная вода используется для подпитки котлов электростанции. К сожалению, через несколько лет после этого успеха компания Oasys Water прекратила свою деятельность.
На сегодняшний день крупнейшим пилотным проектом является станция опреснения морской воды мощностью 1000 м3/сут, запущенная в 2019 году при совместном участии Южно-Корейского исследовательского центра гибридного опреснения прямым и обратным осмосом и компании Hyorim Industries (Южная Корея). Прямой осмос используется в качестве предочистки перед обратным осмосом вместо традиционной микрофильтрации или скорых фильтров, а также с его помощью морская вода разбавляется примерно в 3 раза, что снижает затраты электроэнергии на ее дальнейшее опреснение. Источником пресной воды здесь служат доочищенные сточные воды.
Подводя итог циклу, посвященному прямому осмосу, необходимо обратить внимание на экономическую составляющую этой технологии, в частности, на затраты энергии. В литературе нет единой оценки затрат электроэнергии и себестоимости опресненной воды – слишком сильно отличаются условия проведения экспериментов или работы пилотных установок: здесь и различные мембраны, осмотические агенты, температуры, гидравлические режимы и проч. По теоретическим расчетам прямой осмос должен быть на 20-30% экономичнее обратного осмоса для решения стандартной задачи опреснения морской воды. Особенно выгодно использовать сточные воды в комбинированных схемах опреснения, что продемонстрировано последним приведенным выше примером.
Некоторыми специалистами сообщается о снижении затрат электроэнергии и себестоимости при сравнении прямого и обратного осмоса, но другие данные показывают обратное. Очевидно, это вопрос времени. Основных причин низкой конкурентоспособности прямого осмоса как минимум две: это отсутствие мембран, обладающих необходимым уровнем производительности, сопоставимым с обратным осмосом, и все еще высокими затратами на регенерацию осмотического агента. Проблему утилизации концентрата и обработку сбросных потоков также никто не отменял и для прямого осмоса.
Вероятнее всего в ближайшие 10 лет мы получим ответ, насколько прямой осмос оказался перспективен, и что весьма ожидаемо, он не вытеснит другие технологии опреснения, а займет определенную нишу в водном секторе, войдя в него в виде комбинированных схем, объединяющих другие методы водоподготовки и различные потоки исходных вод.