Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое ультрафильтрация воды и зачем она проводится

Ультрафильтрация воды

Занимаясь поиском разной информации о фильтрах очистки, можно наткнуться на не очень понятный термин – ультрафильтрация воды. Что он означает? Давайте попробуем разобраться в данной статье.

Что такое ультрафильтрация?

Существуют баромембранные методы фильтрации жидкостей. Они позволяют удалить примеси без использования химических соединений, т.е. сугубо физическим путем. Очистка происходит при помощи мембран. В зависимости от величины пор в мембране выделяют:

ультрафильтрация очистки воды позволяет избавиться от большинства примесей

  • микрофильтрацию (10-0,05 мкм)
  • ультрафильтрацию (от 0,05 мкм до 1 нм)
  • обратный осмос (0,3 нм).

Первый вариант – это уровень обычной проточной многоступенчатой системы. Обратный осмос известен всем, кто интересуется очистительными устройствами. Мембрана в таком случае пропускает исключительно молекулы H2O. Примеси, которые в ней находятся, слишком большие и попросту не пролазят. Ультрафильтрация же – нечто среднее между осмосом и микрофильтрацией.

Каковы плюсы технологии?

  • Эффективная очистка от большинства вирусов и бактерий, а также от органических веществ.
  • Не используются химикаты.
  • Невысокая стоимость очистки.
  • Удаление железа и магния.
  • Высокая скорость фильтрации.
  • Половолоконные (капиллярные) мембраны устойчивы по отношению к агрессивным средам.

Что собой представляет мембрана из полого волокна?

Капиллярные мембраны представляют собой тоненькие трубки, диаметр которых – около 1 мм. Размер пор, через которые приходится проходить жидкости, составляет примерно 0,1 мкм. Сложно себе представить, сколько это. Для сравнения, толщина волоса человека – примерно 100 мкм. Улавливаете разницу? Изготавливается материал из полиэтилена, безопасного и долговечного.

половолоконная мембрана

картридж с капиллярной мембраной в разрезе

Где используется метод?

Сфер применения достаточно много. Технология подходит для обработки воды из поверхностных и артезианских источников при подготовке питьевой воды. Также с ее помощью получают жидкость для промышленности и энергетической отрасли. Ультрафильтрация – этап перед обессоливанием в промышленных масштабах. С ее помощью обрабатываются сточные, коммунальные воды.

Кроме того, активно производятся и продаются бытовые фильтры на основе обсуждаемой технологии, найти которые вы можете в специализированных магазинах.

Какие устройства ультрафильтрации для дома предлагает рынок?

Приобретение бытового фильтра для очистки воды на основе капиллярных мембран возможно, если вы обратитесь в специальный магазин. Там вы сможете найти достаточно большой аппарат для подготовки всей жидкости, поступающей в квартиру, в частный домик. Его задача – уменьшить концентрацию опасных для человека микроорганизмов, убрать мутность. Работает такое устройство довольно быстро. Обеспечит водой при необходимости несколько точек потребления одновременно.

Широко представлены проточные фильтры, в состав которых входит картридж с половолоконной мембраной. Очистка в таких случаях осуществляется с помощью нескольких элементов. Сперва убираются механические примеси, затем хлор, органика и пр., потом идет мембрана, а затем элемент, улучшающий, корректирующий вкус и запах воды. Результат – высокое качество фильтрации.

Ультрафильтрация или обратный осмос?

Обратный осмос – кардинальное решение для тех, кто вынужден пользоваться жесткой, невкусной жидкостью с большим количеством примесей. Он убирает практически все составляющие. В том числе, минералы, микроэлементы. Вода становится исключительно мягкой и чистой. Ее вкус иногда может показаться необычным.

Ультрафильтрация – менее радикальный метод очистки. Борется с различными примесями, в том числе, с большинством бактерий, вирусов, которые могут попасться в проточной воде. При этом не оказывается столь серьезного влияния на минеральный состав воды. В ней присутствуют в оптимальном количестве полезные минералы, микроэлементы. Вкус остается привычным, приятным.

Что выбрать в вашем случае? Если качество водного ресурса совсем плохое, в нем много хлора, есть переливающиеся разводы, мутность, запах, лучше не рисковать и приобрести обратный осмос. Если жидкость в целом неплохая, но хочется сделать ее еще лучше, еще безопаснее, подойдет проточная система с ультра мембраной. Сменные блоки к фильтрам воды обоих типов доступны покупателям в различных городах Беларуси.

Ультрафильтрация воды

1. Что такое ультрафильтрация?

Ультрафильтрация воды – это баромембранный процесс, заключающийся в том, что жидкость под давлением «продавливается» через полупроницаемую перегородку. Размер отверстий (пор) ультрафильтрационных мембран лежит в пределах от 5 нм до 0,05–0,1 мкм.

Ультрафильтрация основана на продавливание жидкости через полупроницаемую мембрану — проницаемую для малых молекул и ионов, но непроницаемую для макромолекул и коллоидных частиц.

Главное отличие мембраной фильтрации от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением.

2. Назначение и применение

Установка ультрафильтрации предназначена для очистки воды. Она задерживает взвешенные вещества, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы, значительно снижает мутность. Так же она эффективно уменьшает окисляемость и цветность воды. Ультрафильтрация заменяет отстаивание, осаждение и микрофильтрацию.

Можно выделить следующие основные области применения этой перспективной технологии:

a) Обработка поверхностных вод: ультрафильтрация обеспечивает высокое качество питьевой, оборотной и технологической воды с минимальными эксплуатационными затратами.

b) Предподготовка воды перед обессоливающими установками: замена традиционной коагуляции и механической фильтрации ультрафильтрацией позволяет улучшить качество осветленной воды, уменьшить загрязнение мембран и ионообменных смол, увеличить срок их службы.

c) Обработка и вторичное использование хозяйственно-бытовых сточных вод: мировые тенденции направлены на повторное использование очищенных бытовых сточных вод. Выгоднее не сбрасывать их в открытый водоем, а направлять после обработки ультрафильтрацией для промышленного использования.

Читайте так же:
Как производится подключение газа к частному дому: устройство ввода + монтаж системы

d) Очистка промышленных сточных вод, обеспечивающая их повторное использование и снижающая техногенную нагрузку на водоемы хозяйственно-питьевого назначения.

e) Обработка промывных вод песчаных фильтров. Ультрафильтрационная обработка промывных вод осветлительных фильтров позволяет повысить степень использования воды до 99,8 %.

3. Типы мембран ультрафильтрации

Мембранные элементы изготавливаются в двух конструктивных исполнениях:

  • Рулонные

Рулонные мембраны работают при значении мутности входной воды (до 0,5 мг/л), Рулонные элементы используются для доочистки питьевой воды или для стерилизации растворов

  • Трубчатые

Трубчатые и половолоконные мембраны работают при значении мутности входной воды (до 40 г/л),

Эти элементы могут работать с поверхностными и сточными водами.

4. Принцип работы

Исходная вода подается на модуль ультрафильтрации при помощи насоса. Перед модулем вода пропускается через грязевик, который отфильтровывает грубые частицы, предохраняя тем самым мембраны.

В линию подачи исходной воды может дозироваться коагулянт (для улучшения фильтрования и эффективности обратной промывки).

Поток воды проходит через ультрафильтрационные мембраны и поступает в бак фильтрата/обратной промывки. Периодически для мембран проводится обратная промывка, во время которой удаляются накопившиеся на поверхности мембраны загрязнения. Для увеличения эффективности обратной промывки в промывную воду могут дозироваться реагенты.

Для проверки целостности мембран используется сухой воздух.

5. Режимы работы ультрафильтрации

Полный рабочий цикл ультрафильтрационной установки состоит из нескольких автоматически контролируемых этапов. Последовательность этих этапов в основном зависит от параметров исходной воды.

6. Преимущество ультрафильтрации

— эффективная фильтрация воды (фильтрация при рабочем давлении до 4 атм);
— пониженное количество используемых реагентов;
— простая автоматизация;
— полное удаление взвешенных веществ;
— дезинфекция (удаление 99,99% бактерий и вирусов);
— осветление воды (снижение мутности и цветности воды);
— эффективное удаление коллоидного кремния и органических веществ;
— ультратонкая очистка воды (степень фильтрации 0,02 микрон);

По сравнению с обычным фильтрованием, при ультрафильтрации и микрофильтрации реализуется механизм отделения загрязнений на поверхности мембраны, этот процесс подобен тонкому просеиванию на сите с порами практически одинакового размера. Любая частица, размер которой превышает размер пор, отсекается.

Это обстоятельство делает ультрафильтрацию чрезвычайно привлекательной технологией, т.к. качество обработанной воды удовлетворяет определенным абсолютным критериям и не зависит от качества исходной воды при условии сохранения целостности мембраны.

Кроме высокой эффективности очистки и ее абсолютного характера для частиц, превышающих размер пор мембраны, ультрафильтрационное оборудование становится все более компактным, установки водоподготовки на его основе становятся все более высокоавтоматизированными и требуют все меньших затрат химических реагентов.

7. Комплектация установок ультрафильтрации

Установки ультрафильтрации поставляются в различной комплектации, в зависимости от требований, предъявляемых к составу оборудования и степени автоматизации.
Установка ультрафильтрации состоит:

— Модуль ультрафильтрации
— Насос промывной с частотным приводом
— Насос исходной воды *
— Бак промывной воды (пермеата) *
— Блок дозирования коагулянта
— Блок дозирования флокулянт
— Блок химической промывки системы
— Блок автоматики и управления
— Комплект ручной и электроприводной арматуры
— Комплект контрольно-измерительной аппаратуры:*
— датчик давления
— датчик расхода
— датчик рН
— датчик температуры
— Монтажные рамы

*- поставляется по требованию

Степень автоматизации установки ультрафильтрации может быть различна. От самой простой — контролирование основных режимов работы, и заканчивая — сложным комплексом с контролированием более 50 различных параметров и вывода данных на ПК или диспетчерский пульт.

8. Схемы компоновки системы ультрафильтрации

Возможны различные варианты комплектации системы ультрафильтрации:

Вариант 1

— Фильтры грубой очистки воды

Применение: Исходная вода с высоким содержанием взвешенных веществ и мути. По остальным показателям в пределах нормы. В основном вода их скважин.

Вариант 2

— Фильтры грубой очистки воды

— Механические засыпные фильтры

Применение: Исходная вода с высоким содержанием взвешенных веществ, мутности, железа. Ярко выраженный желтый цвет воды и высокая окисляемость. Вода из поверхностных источников: рек, озер и водоемов.

Вариант 3

— Фильтры грубой очистки воды

Применение: Исходная вода с высоким содержанием взвешенных веществ, мутности, железа. Ярко выраженный желтый цвет воды и высокая окисляемость. Вода имеет высокую жесткость. Вода из поверхностных источников: рек, озер и водоемов.

Вариант 4

— Фильтры грубой очистки воды

— Установка обратного осмоса

Применение: Исходная вода с высоким содержанием взвешенных веществ, мутности, железа. Ярко выраженный желтый цвет воды и высокая окисляемость. Вода имеет высокую жесткость. В воде так же присутствуют соли тяжелых металлов и превышено значение по органолептическим показателям. Вода из поверхностных источников: рек, озер и водоем

Ультрафильтрация воды

Для России и стран СНГ проблемой государственного масштаба стало снабжение населения качественной водопроводной водой. Традиционные методы очистки воды плохо справляются с удалением значительного количества новых техногенных загрязняющих веществ.

Изношенность большинства водопроводных магистралей приводит ко вторичному загрязнению воды и учащению аварийных выбросов. Традиционные бытовые магистральные фильтры не справляются с задачей качественной очистки воды. Решением этой проблемы является использование новейшего и перспективного метода ультрафильтрации — мембранного метода очистки воды.

Что чистят ультрафильтрацией.jpg

Компания Waterman предлагает Вашему вниманию установки ультрафильтрации, успешно решающие целый комплекс задач по очистке воды. Наши специалисты разработают оптимальную технологическую схему обработки воды с использованием технологий ультрафильтрации, осуществят проектирование, монтаж и запуск системы в эксплуатацию.

Читайте так же:
Преимущества трубы PN10: как и где применяется

В промышленном масштабе метод ультрафильтрации для очистки воды стал применяться с конца ХХ века. В год суммарный прирост объемов воды, очищенной с помощью ультрафильтрации, составляет около 25 %.

Острота проблемы с чистой водопроводной водой в странах Азии (таких как Малайзия, Сингапур, Тайвань, Китай), поспособствовала созданию в 1985 году исследовательского центра в Сингапуре.

Центр разработал надёжную и недорогую для этих стран технологию ультрафильтрации. Сейчас бытовой модуль ультрафильтрации в азиатских семьях (например, в Малайзии) – такой же атрибут быта, как телевизор или холодильник.

Технология ультрафильтрации, усовершенствованная и проверенная временем, не осталась незамеченной Европой и Америкой.

Области применения технологии ультрафильтрации

С конца ХХ в. метод ультрафильтрации стал использоваться в промышленном масштабе. На сегодняшний день в мире работают сотни производительностью до 4105 м 3 /сут. Около 25 % составляет ежегодный суммарный прирост объемов воды, обработанной методом ультрафильтрации. Ультрафильтрацией обеспечивается качественная очистка вод поверхностных источников, питьевой, оборотной и технологической воды при минимуме эксплуатационных затрат. Ниже приведён перечень основных областей использования ультрафильтрационной технологии.

Строение мембраны ультрафильтрации.jpg

Использование метода ультрафильтрации для дезинфекции воды

С помощью стандартных модулей ультрафильтрации производится удаление вирусов и бактерий на уровне не менее 99,99%. В отличие от традиционных методов дезинфекции воды (хлорирование, ультрафиолетовое обеззараживание, озонирование и др.), при ультрафильтрации микроорганизмы физически устраняются из воды. Это достигается за счет того, что в ультрафильтрационной мембране диаметр пор значительно меньше размеров вирусов или бактерий (пора – 0,01 мкм, бактерия – 0,4…1,0 мкм, вирус – 0,02…0,4 мкм). Таким образом, микроорганизмы, находящиеся в воде, не могут проникнуть через такой барьер. В результате устраняется необходимость первичного хлорирования воды, а обеззараживание осуществляется уже непосредственно перед подачей воды потребителю.

Обработка ультрафильтрацией хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод

Во всем мире стараются повторно использовать очищенные сточные воды, которые гораздо выгоднее не сбрасывать в открытый водоем, а после обработки ультрафильтрацией направлять для промышленного использования. Тем самым техногенная нагрузка на водоёмы хозяйственно-питьевого назначения значительно снижается.

Использование ультрафильтрации в качестве предварительной ступени перед системами обратного осмоса

Ультрафильтрационная мембрана.jpg

Обычно в системах обратного осмоса для предварительной очистки используются мешочные или патронные фильтры (рейтинг фильтрации 5 мкм). Замена их на ультрафильтрационные модули, имеющие более длительный срок службы, позволит снизить эксплуатационные расходы.

Применение ультрафильтрационных модулей позволяет стабилизировать коллоидный индекс SDI на уровне 1-2, в результате значительно сокращается частота промывок и замен мембран обратного осмоса.

Использование в качестве предварительной фильтрации перед обратным осмосом технологии осветлитель + флокулянт требует тщательного выбора флокулянтов. Катионные флокулянты нельзя использовать, так как обратноосмотические мембраны имеют отрицательный заряд. Анионные и неионогенные флокулянты используются при минимальных дозах. Сложно после блокировки пор флокулянтом восстановить работоспособность мембран. Эта проблема полностью отсутствует при ультрафильтрационной обработке.

Обратноосмотические мембраны при определенных условиях подвержены биообрастанию. Возникновению этой проблемы способствует высокая температура исходной воды, большое содержание “органики” (перманганатная окисляемость более 3,0 мгО2/л), длительные межпромывочные циклы, значительная обсемененность исходной воды.

Значительное количество крупномолекулярной “органики”, содержащейся в воде при традиционной технологии осветления, может заблокировать поры обратноосмотических мембран. Процесс ультрафильтрации делает возможной эффективную очистку обратноосмотическими системами воды с очень высоким потенциалом биообрастания (например, очищенными хозяйственно-бытовыми сточными водами).

Ультрафильтрация промывных вод фильтров обезжелезивания, осветления и сорбции
Использование ультрафильтрации для осветления воды

При оценивании новой технологии обращают внимание на себестоимость и качество получаемого продукта. Более низкая себестоимость осветленной воды высокого качества обеспечивается за счет компактности установок ультрафильтрации, простоты их обслуживания и незначительного расхода химических реагентов. В конечном итоге себестоимость осветленной воды, полученной с помощью ультрафильтрации, определяется качеством исходной воды и производительностью установки. Себестоимость очищенной воды для небольших коммерческих установок (производительность менее 100 м 3 /час) находится в пределах 1,5–3,5 руб/м 3 , для установок производительностью более 100 м 3 /час себестоимость очищенной воды ниже: 0,5–2,0 руб/м 3 .

Осветление воды при розливе в бутыли (осветление питьевой и минеральной воды)

Чистота природного источника воды не избавляет от необходимости перед розливом питьевой воды в бутыли пропускать ее через фильтр тонкой очистки.

Очистка воды с помощью чаще всего применяемых для этой цели механических фильтров картриджного типа (например, Big Blue 20) или мешочного типа 1-5 мкм не обеспечивает требуемую степень фильтрации. Наиболее перспективным методом улучшения качества воды (природных вод) является осветление воды методом ультрафильтрации (улучшение качества воды методом стерилизующей ультрафильтрации).

Ультрафильтрация как предварительная ступень очистки перед ионообменными фильтрами

Умягчитель воды промышленный.jpgБольшие сложности возникают при использовании ионообменных фильтров (особенно в промышленности и энергетике). Гранулометрический состав воды редко учитывается, когда проектируются системы фильтрации воды. Микрофильтрационные и осветлительные фильтры предварительной очистки эффективно удаляют взвешенные частицы размером свыше 1,0 мкм. Ионообменные смолы не пропускают коллоиды величиной 0,1…1,0 мкм, но вместе с тем происходит их «закупоривание». Результатом «закупоривания» является снижение интенсивности ионного обмена и ресурса смол. Чтобы этого избежать, нужно уменьшить мутность исходной воды ниже 3 NTU (нефелометрические единицы мутности). Это позволяет сделать ультрафильтрация (обеспечивает мутность до 0,1 NTU).

Часто имеющиеся в речной воде и воде артезианских скважин коллоиды SiO2 вызывают проблемы в процессе ионного обмена. При значении рН меньше 7 (после H-катионирования) может происходить полимеризация SiO2 (молекулы объединяются в длинные цепочки). С поверхности смолы такие образования удалить чрезвычайно сложно: требуются длительные слабоэффективные промывки и восстановление ионообменного материала. Для предотвращения необратимого «закупоривания» ионитов достаточно установить перед ионообменными фильтрами систему ультрафильтрации, удаляющую более 95 (а иногда и более 98) % коллоидов SiO2. При определенных условиях, например, при наличии в системе не промываемых химическими растворами пространств, происходит рост количества микроорганизмов, которые также служат причиной “закупоривания” ионообменных смол. Кроме того, бывает так, что уплотнения, клапаны и необработанные поверхности, соприкасающиеся с водой, не соответствуют санитарным требованиям и техническим нормам. В таких областях при благоприятных температуре и уровне рН процесс биообрастания активизируется. Использование ультрафильтрации позволяет значительно замедлить протекание этого процесса на поверхности смол.

Читайте так же:
Что представляет из себя скважина на известняк и как происходит ее бурение

В нефтехимической, химической промышленности и при очистке сточных вод ионообменные смолы загрязняются содержащимися в воде маслами. Часть масел легко удаляется в процессе осаждения, флотации или коалесценции. Но химически или механически эмульгированные масла плохо удаляются. Часто бывает дешевле заменить смолы, чем пробовать очистить их от масел. Эту проблему решает предварительная ультрафильтрация, обеспечивающая удаление до 99% эмульгированных масел перед последующей очисткой воды смолами.

Часто поверхность фильтрующих гранул и пространство между ними загрязняются высокомолекулярными органическими соединениями. Решить проблему пытаются использованием активированного угля или определённой смеси ионообменных смол. Однако активированный уголь имеет небольшой срок службы и обрастает микроорганизмами, а смолы приходится часто регенерировать (порой неэффективно). Учитывая повышенные эксплуатационные расходы и простои оборудования, мы видим, что ультрафильтрация является экономически более оправданным методом очистки воды от органических примесей.

Обработка ультрафильтрацией вод поверхностных источников и речной, озерной воды

Широко используемые в коммунальном хозяйстве и промышленности России методы осаждения и фильтрования с предварительной коагуляцией с середины ХХ века не претерпели радикальных изменений. Коагуляция эффективно удаляет примеси природного происхождения. Но произошел значительный рост количества техногенных загрязняющих воду веществ, для удаления которых методы отстаивания и фильтрования не всегда могут быть эффективными. Около 1000 контролируемых химических веществ насчитывается по новым санитарным нормативам. При первичном хлорировании воды происходит образование сотен хлорорганических соединений, что вызывает большие проблемы.

Установка ультрафильтрации.jpg

О содержании органических веществ судят, как правило, по перманганатной окисляемости воды. Из-за трудностей окисления техногенных органических соединений перманганатом калия истинное качество воды по содержанию «органики» не отражается этим показателем. В процессе наблюдений в течение недели за составом воды в р. Кама замечено, что перманганатная окисляемость менялась в диапазоне от 3,36 до 4,16 мгО2/л, в то время как бихроматная окисляемость колебалась от 15 до 43 мгО2/л. Колебания показателя обусловлены постоянным изменением состава органических соединений. В таких условиях трудно выбрать оптимальную дозу коагулянта, что способствует нестабильной работе осветлителей и дополнительной нагрузке на последующие стадии очистки. Введение таких дополнительных стадий очистки как озонирование, сорбция активированным углем и др. увеличивает эксплуатационные расходы и, соответственно, себестоимость очищенной воды.

Трудности в обеспечении населения России качественной питьевой водой привели к том, что это стало действительно государственной проблемой. Традиционно используемые способы получения чистой питьевой воды с использованием хлорирования, коагулирования, флотации, отстаивания и фильтрования, обладают следующими существенными недостатками:

  • нестабильность качества очищенной воды;
  • большие ресурсоёмкость и габариты оборудования;
  • опасность образования канцерогенов при использовании хлорсодержащих реагентов при обеззараживании воды;
  • большие расходы дорогих химических реагентов, а также решение задач организации их приготовления и хранения.

Ультрафильтрация лишена вышеперечисленных недостатков. С ее помощью вода очищается от взвешенных частиц, бактерий, вирусов, водорослей, коллоидов и высокомолекулярных органических соединений. Значительно увеличивается эффект осветления и степень извлечения органических соединений при предварительной коагуляции. Эффективность метода ультрафильтрации мало зависит от изменений дозы коагулянта, так как отфильтровывание образующихся хлопьев производится независимо от их размера. Также не требуется продолжительное время для формирования крупных хлопьев и отпадает необходимость в камере хлопьеобразования. Вода, очищенная с помощью метода ультрафильтрации, безопасна по микробиологии и обладает стабильно высоким качеством, которое не зависит от состава исходной воды.

Таким образом, достоинства метода ультрафильтрации — высокая эффективность очистки, низкие эксплуатационные затраты и надежность оборудования — делают его применение выгодным мероприятием. Специалисты компании Waterman помогут Вам его осуществить !

Наша компания предоставляет свои услуги по продаже, проектированию и установке систем водоочистки как промышленным производствам любого масштаба, так и частным лицам. Мы работаем качественно и оперативно !

Ультра и микрофильтрация

В настоящее время ультрафильтрация отлично себя зарекомендовала как технология, обладающая высокой экономической эффективностью и результативностью по степени очистки воды. По своей сути, ультрафильтрация относится к механической фильтрации высокой степени очистки, так как не затрагивает минерально-солевой состав воды.

Успешность применения технологии уже многократно подтвердилась в таких отраслях, как:

  • пищевая промышленность;
  • тепло- и электроэнергетика;
  • жилищно-коммунальное хозяйство;
  • химическая промышленная;
  • машиностроение;
  • металлургия;
  • многих другие отраслях, где существует реальная потребность в очищенной воде.

Ультрафильтрация, как правило, бывает двух типов – тангенциальная и тупиковая. Наибольшее распространение получила именно тупиковая фильтрация вследствие своей экономичности и относительной простоты реализации:

Рис.А: Тангенциальная ультрафильтрация

Тангенциальная ультрафильтрация.JPG

Рис.Б: Тупиковая ультрафильтрация

Тупиковяая ультрафильтрация.JPG

Во время эксплуатации модули ультра- и микрофильтрации подвержены загрязнению органическими и неорганическими коллоидными элементами. Вследствие такого загрязнения производительность модулей снижается и необходимо проводить их периодическую чистку.

Читайте так же:
Обзор моделей поверхностного насоса Джамбо

От правильности организации процесса работы ультрафильтрационных установок существенно зависит срок эксплуатации ультра- и микро- фильтрационных модулей и в процессе их проектирования (установок) необходимо учитывать условия, в которых предполагается работа системы очистки воды.

Приобретение и эксплуатация «готовых» типовых систем ультрафильтрации нецелесообразно. Все дело в том, что в каждом конкретном случае нужно учитывать состав воды, ее коллоидную, микробиологическую и органические составляющие, так как их объем и концентрация в процессе эксплуатации оказывает существенное влияние на качество очистки воды, частоту промывок модулей и срок их службы.

Преимущественные экономические и качественные отличия ультрафильтрации от альтернативных технологий:

  • эффективная фильтрация при низком рабочем давлении 1-2 атм;
  • снижение себестоимости очищенной воды в 5 раз;
  • уменьшение занимаемой площади в 3 раза;
  • уменьшение количества используемых реагентов более чем в 10 раз;
  • снижение расходов потребляемой воды в 2 раза;
  • уменьшение энергозатрат в 2 раза;
  • полное удаление взвешенных веществ;
  • дезинфекция (удаление 99,99% бактерий и вирусов);
  • осветление воды (снижение мутности и цветности воды);
  • высокая степень очистки воды от марганца, удаление железа;
  • эффективное удаление коллоидного кремния и органических веществ;
  • ультратонкая очистка воды (степень фильтрации 0,01 микрон);
  • ультрафильтрация позволяет сохранить солевой состав природной воды;
  • снижаются капитальные затраты на строительство здания для размещения нового оборудования.

Ультрафильтрация.jpg

Наиболее часто технологию ультрафильтрации применяют для решения следующих задач:

1. Осветление воды.

Наиболее важный аспект при внедрении новой технологии – стоимостные и качественные показатели. Компактность установок ультрафильтрации, незначительный расход химических реагентов и простота обслуживания позволяют обеспечить более низкую себестоимость осветленной воды при ее высоком качестве.

Себестоимость осветленной воды, обработанной ультрафильтрационным методом, зависит от производительности установки и качества исходной воды.

Для небольших коммерческих установок (производительность менее 100 м3/ч) себестоимость очищенной воды составляет 1,5-3,5 руб/м3. Для крупных установок (производительность более 100 м3/ч) себестоимость очищенной воды меньше: 0,5-2,0 руб/м3.

2. Использование ультрафильтрации для дезинфекции воды

Стандартные модули ультрафильтрации обеспечивают удаление бактерий и вирусов на уровне не менее 99,99%, показывая высокую технологическую и санитарную надёжность. Если сравнивать с традиционными методами дезинфекции воды (ультрафиолетовое обеззараживание, хлорирование, озонирование и т. д.), то при ультрафильтрации происходит физическое устранение микроорганизмов из воды. Это объяснимо тем, что диаметр пор в ультрафильтрационной мембране значительно меньше размеров вирусов или бактерий (вирус – 0,02…0,4 мкм, бактерия – 0,4…1,0 мкм, пора – 0,01 мкм).

Находящиеся в воде микроорганизмы не в состоянии протиснуться через мембрану ультрафильтрации.

3. Использование ультрафильтрации в качестве предварительной ступени перед системами обратного осмоса

Ультрафильтрационные модули позволяют стабилизировать коллоидный индекс SDI на уровне 1-2, что значительно сокращает частоту промывок и замены мембран обратного осмоса.

Если в качестве предварительной фильтрации перед обратным осмосом используется технология осветлитель+коагуляция, то требуется тщательный выбор флокулянтов. Обратноосмотические мембраны имеют отрицательный заряд, поэтому не допускается использование катионных флокулянтов. Использование анионных и неионогенных флокулянтов допускается при минимальных дозах.Восстановить работоспособность мембран после блокировки пор флокулянтом очень трудно. При ультрафильтрационной обработке эта проблема отсутствует.

Такие факторы, как высокая температура исходной воды, большое (перманганатная окисляемость более 3,0 мгО2/л) содержание “органики”, значительная обсемененность исходной воды, длительные межпромывочные циклы, могут вызывать проблемы с биообрастанием обратноосмотических мембран.

При традиционной технологии осветления, в воде содержится значительное количество крупномолекулярной « органики » , которая может блокировать поры обратноосмотических мембран.

Ультрафильтрация позволяет обратноосмотическим системам работать с водой, имеющей очень высокий потенциал биообрастания, например очищенными хозяйственно-бытовыми сточными водами.

4. Использование ультрафильтрации в качестве предварительной ступени перед ионообменными фильтрами

Осветлительные фильтры предварительной очистки эффективны для удаления взвешенных частиц размером свыше 5,0 мкм. Ионообменные смолы достаточно хорошо задерживают коллоиды величиной 0,1-1,0 мкм, но вместе с этим происходит их «закупоривание». В результате снижается интенсивность ионного обмена и ресурс смол. Избежать этого можно, уменьшив мутность исходной воды ниже 3 NTU (нефелометрические единицы мутности). Ультрафильтрация позволяет обеспечить мутность до 0,1 NTU.

Большие сложности в процессе ионного обмена вызывают коллоиды SiO2, часто встречающиеся в воде артезианских скважин и речной воде. Полимеризация SiO2 (объединение молекул в длинные цепочки) может происходить, если значение рН меньше 7 (после H-катионирования). Удалить такие образования с поверхности смолы чрезвычайно трудно: необходимы длительные малоэффективные промывки и регенерация ионообменного материала.

Система ультрафильтрации перед ионообменными фильтрами способна удалить более 95% (а иногда и более 98%) коллоидов SiO2, предотвращая необратимое «закупоривание» ионитов.

Причиной « закупоривания » ионообменных смол может быть также рост количества микроорганизмов, особенно если в системе есть пространства, не промываемые химическими растворами. Кроме того, иногда клапаны, уплотнения и необработанные поверхности, соприкасающиеся с водой, не соответствуют техническим нормам и санитарным требованиям. При благоприятных температуре и уровне рН в таких областях активизируется процесс биообрастания. Ультрафильтрация позволяет многократно замедлить его протекание на поверхности смол.

В химической, нефтехимической промышленности, а также при очистке сточных вод ионообменные смолы подвергаются « отравлению » содержащимися в воде маслами. Они могут иметь природное происхождение и появляться в результате применения смазочных материалов или охлаждающих жидкостей. Некоторые масла легко удаляются в ходе осаждения, коалесценции или флотации. Но, например, химически или механически эмульгированные масла удаляются плохо. В большинстве случаях « закупоривание » смол эмульгированными маслами может быть так сильно, что дешевле заменить смолы, чем пытаться очистить их от масел. Ультрафильтрация позволяет обеспечить 99-процентное удаление эмульгированных масел перед последующей очисткой воды смолами.

Читайте так же:
Обзор водяного насоса “Родничок”: устройство, характеристики, правила эксплуатации

Очень часто приходится сталкиваться и с высокомолекулярными органическими соединениями, которые загрязняют как поверхность фильтрующих гранул, так и забивают пространство между ними. Для решения этой проблемы используется активированный уголь или определенная смесь ионообменных смол. Но активированный уголь имеет тенденцию обрастать микроорганизмами и небольшой срок службы, а смолы нуждаются в более частых регенерациях (порой неэффективных). Добавим к этому простои оборудования и повышенные эксплуатационные расходы, и выбираем опять ультрафильтрацию в качестве экономически оправданного метода очистки воды от органических примесей.

5. Ультрафильтрационная обработка хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод

Мировые тенденции направлены на повторное использование очищенных сточных вод. Выгоднее не сбрасывать их в открытый водоем, а направлять после обработки ультрафильтрацией для промышленного использования. Снижается техногенная нагрузка на водоемы хозяйственно-питьевого назначения.

6. Ультрафильтрация промывных вод песчаных, осветлительных и обезжелезивающих фильтров

Ультрафильтрационная обработка промывных вод позволяет повысить степень использования воды до 99,8%.

Для этих целей применяются ультрафильтрационные фильтр-прессы, обеспечивающие механическое обезвоживание осадков.

7. Осветление воды при розливе в бутыли (осветление питьевой и минеральной воды)

Каким бы экологически чистым ни был природный источник воды, при розливе питьевой воды в бутыли фильтр тонкой очистки воды обязателен. Как правило, для этой цели применяют механический фильтр картриджного типа (например, BigBlue 20) или мешочного типа 1-5 мкм. Однако такая механическая очистка воды не позволяет получить требуемую степень фильтрации. Осветление воды методом ультрафильтрации (улучшение качества воды методом стерилизующей ультрафильтрации) – это очень перспективные методы улучшения качества воды (природных вод).

8. Ультрафильтрационная обработка речной, озерной воды и вод поверхностных источников

В России в промышленности и коммунальном хозяйстве широко используют методы осаждения и фильтрования с предварительной коагуляцией. Этот метод широкомасштабно применяется с середины XX в. До сих пор не претерпел радикальных изменений. Но данный метод эффективен в основном при удалении примесей природного происхождения. За последние десятилетия значительно возросло количество техногенных загрязняющих веществ, которые не всегда могут быть удалены из воды отстаиванием и фильтрованием. По новым санитарным нормативам насчитывается около 1000 контролируемых химических веществ. Большие проблемы вызывает первичное хлорирование воды, приводящее к образованию сотен хлорорганических соединений.

О содержании органических веществ судят по окисляемости воды. Причем, как правило, измеряют перманганатную окисляемость воды. Но этот показатель не отражает истинного качества воды по содержанию «органики», так как техногенные органические соединения очень трудно окисляются перманганатом калия. Недельные наблюдения за составом воды в р. Кама показали изменения перманганатной окисляемости в диапазоне от 3,36 до 4,16 мгО2/л, а бихроматной – от 15 до 43 мгО2/л. Это обусловлено постоянно меняющимся составом органических соединений. В этих условиях возникают трудности в выборе оптимальной дозы коагулянта, что приводит к нестабильной работе осветлителей и дополнительной нагрузке на последующие стадии очистки. Введение дополнительных стадий очистки (озонирование, сорбция активированным углем и др.) приводит к увеличению эксплуатационных расходов и, соответственно, себестоимости очищенной воды.

На сегодняшний день обеспечение населения чистой и качественной питьевой водой стало действительно государственной проблемой. Большинство традиционных способов получения воды питьевого качества на основе коагулирования, флотации, хлорирования, отстаивания и фильтрования обладают целым рядом существенных недостатков:

  • значительное колебание качества очищенной воды;
  • большие габариты и ресурсоемкость оборудования;
  • возможность образования опасных канцерогенов при обеззараживании хлорсодержащими реагентами;
  • потребление больших количеств дорогостоящих химических реагентов, а также необходимость в организации их хранения и приготовления.

Вышеперечисленных недостатков лишен ультрафильтрационный мембранный метод очистки воды (ультрафильтрация), применяемый для получения питьевой воды в промышленности и коммунальном хозяйстве непосредственно из поверхностного источника.

Из воды удаляются взвешенные частицы, коллоиды, бактерии, вирусы, водоросли и высокомолекулярные органические соединения. При предварительной коагуляции эффект осветления и степень извлечения органических соединений существенно увеличивается. Такой метод малочувствителен к изменениям дозы коагулянта, так как образующиеся хлопья отфильтровываются независимо от их размера. При этом не требуется продолжительное время для формирования крупных хлопьев и отпадает необходимость в камере хлопьеобразования. Качество очищенной воды после обработки на ультрафильтрационной мембране стабильно хорошее независимо от состава исходной воды и безопасна по микробиологическим показателям.

Нашими специалистами успешно внедряются системы очистки воды на основе технологии ультрафильтрации и ультрафильтрационных комплексов серии ULTRA, производимых нашей компанией.

В качестве модулей мы используем ультрафильтрационные мембраны компаний Basf-INGE, DOWChemical и HORIMEM. На практике технология неоднократно доказала свою эффективность в качестве как самостоятельного блока очистки воды, так и в комбинировании с технологиями обратного осмоса, коагуляции, флотации, аэрации и озонирования.

Технологи компании в кратчайшие сроки помогут осуществить проектирование и производство необходимой системы очистки воды непосредственно под нужны и задачи вашего предприятия.
Назад в раздел

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию