Преимущества ультрафильтрации сточных вод

Преимущества ультрафильтрации сточных вод

Наиболее распространенный метод обеззараживания воды – хлорирование – из-за дешевизны сырья. Вместе с этим остатки действующего вещества способны образовывать химически активный осадок на дне водоемов, куда сбрасываются очищенные сточные воды. Это создает неблагоприятную экологическую обстановку для животных и рыб, обитающих в воде. Поэтому необходимо рассмотреть способы, которые могут пригодиться для обустройства автономных канализаций, стоки которой сбрасываются в находящиеся поблизости водоемы.

Область применения обеззараживания воды ультрафиолетом

Один из новых методов бактериологической очистки – установка обеззараживания сточной воды ультрафиолетом. Способ основан на облучении жидкости лучами невидимого спектра, при котором разрушаются молекулы ДНК и РНК у патогенных микроорганизмов.

Область применения установок широкая: промышленные предприятия с большим количеством сточных вод, частные септики или биологические станции. После заключительного этапа – облучения – жидкость может использоваться повторно или сбрасываться в водоемы без опасности возникновения эпидемии.

Установку можно применять не только для канализационных жидкостей, но и для питьевой воды, так как ультрафиолет не меняет ее химических и физических свойств.

Принцип работы

Проходя через стенки клеток микроорганизмов, ультрафиолет вызывает в них необратимые последствия, после чего бактерии утрачивают способность к размножению. Это наиболее важный фактор, так как патогенные микроорганизмы наносят ущерб здоровью человека, если начинают размножаться.

Плюс метода в том, что многие бактерии стали резистентными к хлору и другим химическим веществам, поэтому не поддаются его влиянию и продолжают активно делиться. К ультрафиолету невозможно адаптироваться, поэтому способ более надежный.

Если водопроводные сети, передающие жидкость для повторного использования людям, находятся в неудовлетворительном санитарном состоянии, может возникнуть повторное заражение. Для этого после ультрафильтрации сточных вод применяют хлорирование, которое имеет более длительный период действия.

Оборудование для обеззараживания сточных вод

Оборудование состоит из нескольких блоков. Самый большой из них – камера обеззараживания, куда нагнетается вода и происходит облучение. Основной элемент – ультрафиолетовые лампы, которые находятся в кварцевых чехлах. Чехлы выполняют защитную функцию. Помимо ламп в них находятся датчики для мониторинга мощности излучения и температуры. Чтобы сточные воды не представляли опасности для окружающей среды, необходима мощность не менее 65 мДж/квадратный сантиметр.

Металлический шкаф ЭПРА – место, где расположены пусковые устройства, которые поддерживают установку в рабочем режиме.

Блок безопасности автоматизирует работу системы. Чтобы ультрафиолетовые лампы работали полноценно, система периодически смывает налет на чехлах.

В зависимости от количества сточных вод применяются установки различной мощности. Используют несколько видов материалов для изготовления ламп высокого и низкого давления. Некоторые из них более энергоемкие, но имеют непродолжительный срок работы. Другие служат дольше, но дают слабое излучение.

Эффективность метода

Ультрафиолетовое излучение – это природный метод, который никак не влияет на здоровье человека, разве что при длительном непосредственном воздействии на организм.

Способ намного дешевле, чем другие экологически чистые методы – озонирование или биологическая очистка. Иногда нужно менять лампы на новые, чтобы мощность излучения поддерживалась на высоком уровне.

Излучение моментально убивает патогенные микробы даже при использовании минимальных значений мощности.

Можно применять сверхвысокие дозы облучения – физические и химические свойства воды это не меняет. После облучения можно использовать гораздо меньше хлора, что благоприятно сказывается на здоровье людей, употребляющих воду.

Недостатки метода

Метод не эффективен против некоторых бактерий, которые встречаются редко, поэтому для подготовки питьевой воды применяют хлорирование как запасной способ дезинфекции.

В мутной воде степень проникновения лучей ниже, поэтому для очистки стоков применяют мембранные половолоконные фильтры. Степень предварительной очистки воды от крупнодисперсных примесей должна быть высокой, иначе они будут служить укрытием для микробов и те не получат нужной дозы облучения.

Действие лучей короткое. Если после выхода из бактерицидной камеры вода попадает в грязные трубы, она вновь становится опасной.

Снижает эффективность работы установки наличие примесей железа в воде, поэтому в районах с повышенным содержанием оксидов необходимо ставить дополнительные фильтры.

Сравнение ультрафильтрации с механической очисткой

Данная технология мембранной механической очистки воды является в настоящее время наиболее эффективной. Она позволяет получать очищенную воду с количеством взвешенных веществ до 0,5 мг/л. В отличии от традиционной технологии механической очистки на основе засыпных фильтров, установка ультрафильтрации имеет в своем составе набор мембранных фильтров с размером ячеек от 0,1 до 0,01 мкм. Столь малые размеры пор позволяют задерживать максимальное количество вредных веществ, обеспечивая превосходную фильтрацию воды.

Преимущества схемы с установкой ультрафильтрации:

• компактность оборудования, что приводит к снижению капитальных затрат на строительство и обустройство помещения для размещения оборудования;
• полная автоматизация;
• высокая степень очистки от взвешенных веществ, вирусов и бактерий, независимо от сезонных колебаний качества исходной воды.

Недостатки схемы с установкой ультрафильтрации:

• высокая стоимость замены мембранных элементов;
• высока стоимость оборудования водоподготовки, которая, однако, может быть компенсирована за счёт уменьшения стоимости здания ВПУ при новом строительстве;
• высока чувствительность мембранных систем к наличию в воде антропогенных загрязнений, таких как, нефтепродукты.

Водные промывки системы ультрафильтрации осуществляются осветленной водой, полученной при обработке исходной воды коагулянтом. Чем чаще проводятся водные отмывки, тем больше расход коагулянта на собственные нужды ВПУ. Сточные воды от химически усиленных промывок нуждаются в нейтрализации.

Затраты воды на собственные нужды для данной технологической схемы напрямую зависят от массовой концентрации взвешенных веществ. Увеличение в исходной воде этой концентрации увеличивает количество промывок модулей ультрафильтрации.

Таким образом, эффективность применения данной технологической схемы зависит от качества исходной воды, однако неоспоримым преимуществом является стабильное качество очищенной воды!

Технология водоочистки на основе засыпных фильтров.

Данная традиционная технология механической очистки воды является в настоящее время устаревшей, однако ее эффективность доказана многолетним использованием в сфере водоочистки и водоподготовки. Она позволяет получать очищенную воду с количеством взвешенных веществ до 1,5 мг/л. Однако в отличии от мембранной ультрафильтрации не позволяет получать стабильное качество очищенной воды.

Преимущества схемы с засыпными фильтрами:

• низкая стоимость оборудования водоподготовки в сравнении с технологией ультрафильтрации;

Недостатки схемы с засыпными фильтрами:

• худшее, по сравнению с технологией ультрафильтрации, качество осветлённой воды, особенно с точки зрения задержания бактерий;
• большая занимаемая площадь установки приводит к увеличению капитальных затрат на строительство и обустройство помещения для размещения оборудования;
• сложность в эксплуатации, связанная с периодическими досыпками и заменой материала (особенно это касается фильтров на основе активированного угля, так как для открытого источника воды прогнозируется быстрая выработка ресурса угля).

Затраты воды на собственные нужды, а также расход коагулянта, так же как в случае с технологией ультрафильтрации зависят от качества исходной воды.

В настоящее время мы рекомендуем использовать современную технологию очистки воды на основе установки ультрафильтрации!

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация — это мембранный процесс разделения растворов, осмотическое давление которых мало. Этот метод используется при отделении сравнительно высокомолекулярных веществ, взвешенных частиц, коллоидов и др. Ультрафильтрация, по сравнению с обратным осмосом, более высокопроизводительный процесс, так как высокая проницаемость мембран [1000 л/(м 2 сутки) и более] достигается при давлении 0,2—1 МПа.

В зависимости от целей ультрафильтрационного процесса мембраны пропускают:

растворитель и только низкомолекулярные соединения (разделения высоко- и низкомолекулярных соединений и концентрирование высокомолекулярных соединений);

только растворитель (концентрирование высокомолекулярных соединений);

растворитель и фракции высокомолекулярных соединений с определенными молекулярной массой или размером макромолекулярных клубков (фракционирование полимерных соединений).

Ультрафильтрация, в отличие от обратного осмоса, применяют для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного большая за молекулярную массу растворителя (воды). На практике ультрафильтрацию используют тогда, когда хотя бы один из компонентов раствора имеет молекулярную массу свыше 500 дальтон.

Движущей силой процесса ультрафильтрации, как и обратного осмоса, есть различие давлений с обеих сторон мембраны, но, поскольку осмотические давления растворов высокомолекулярных соединений, как правило, низкие сравнительно с рабочим давлением, то во время определения параметров ультрафильтрации их не учитывают. Если ультрафильтрационная мембрана не способная задерживать низкомолекулярные соединения (в особенности электролиты), то и в этом случае осмотические давления растворов низкомолекулярных соединений также не учитываются во время определения движущей силы процесса. За высоких концентраций растворов полимеров, когда осмотические давления достигают значений, соизмеримых с рабочим давлением, движущую силу определяют за уравнением

Эффективность ультрафильтрационного разделения растворителей веществ определяют за конкретным соотношением двух основных составных процесса — равновесной и неравновесной. Если взнос равновесной составной, что выражается через коэффициент распределения раскрытого вещества между мембраной и раствором, будет меньшим, то за всех других одинаковых условий мембрана лучше будет задерживать данное растворенное вещество. В случае ультрафильтрации основной взнос в определении величины коэффициента распределения принадлежит стеричним ограничением, обычно с учетом важной роли поверхностных свойств мембран (гидрофильности, заряда, химической природы функциональных групп и т.п.).

Реализация неравновесной составной процесса, когда мембрана находится в системе, где существует градиент концентрации и давления с обеих ее сторон, также имеет особенности сравнительно с обратноосмотическими мембранами. Это связано с высокой проницаемостью сравнительно крупнопористых (диаметр пор 5-500 нм) ультрафильтрационных мембран и низкими коэффициентами диффузии макромолекул и коллоидов в растворе, которые на несколько порядков ниже, чем низкомолекулярных соединений. Диффузное перенесение раскрытых высокомолекулярных соединений и коллоидов чрезвычайно маленькое, и эта особенность предопределяет практически неминуемое их накопление на поверхности ультрафильтрационных мембран (гелеобразование), что существенным образом изменяет поровую структуру и свойства мембраны. Эти изменения оказываются в значительном или катастрофическом снижении объемного потока растворителя сквозь мембрану и возрастании коэффициента задерживания, то есть гелиевый пласт способный к самозадержанию и фактически выполняет роль мембраны.

Итак, решения конкретной задачи ультрафильтрационного разделения часто состоит в компромиссном решении: использования менее проницаемой мембраны, но такой, что имеет высокую степень монодисперсности пор, определенный заряд поверхности или степень гидрофильности.

В отличие от обратного осмоса, когда в случае повышения задерживания мембранами их проницаемость уменьшается, во время ультрафильтрации в зависимости от условий процесса эти характеристики могут одновременно повышаться и снижаться.

Основные параметры разделения — задерживание и производительность определяются верхним активным (селективным) пластом мембраны. Маленькая его толщина предопределяет низкое гидродинамическое сопротивление потоку фильтрата и, значит, высокую проницаемость. Изменяя коллоидно-химические свойства этого пласта (пористость, гидрофильность, заряд поверхности и т.п.), можно дополнительно регулировать его задерживание и проницаемость.

В отличие от обратноосмотических мембран, которые обязательно должны быть гидрофильными (это связано с механизмом опреснительного действия мембран), ультрафильтрационные мембраны, как правило, имеют низкую гидрофильность или даже гидрофобные.

Преимуществами методов гипер- и ультрафильтрами являются: простота аппаратуры; возможность разделения растворов при нормальной температуре, выделения цепных продуктов, одновременной очистки воды от органических, неорганических и бактериальных загрязнений; малая зависимость эффективности очистки от концентрации загрязнений в воде. Наряду с этим имеются и существенные недостатки. К ним относится явление концентрационной поляризации, заключающееся в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса через нее растворителя, а также необходимость проведения процесса при повышенном давлении в системе.

Промышленные аппараты обратного осмоса и ультрафильтрации.

В настоящее время применяют следующие типы аппаратов, различающиеся способом размещения мембран.

• 1. Аппараты пита «фильтр-пресс» с плоскокамерными фильтрующими элементами. Применяют при невысокой производительности установок. Пакет фильтрующих элементов зажимается между двумя фланцами и стягивается болтами. Основной недостаток этих аппаратов — невысокая удельная площадь поверхности мембран (60—300м 2 на 1м 3 объема аппарата) и большая металлоемкость.
• 2. Аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами (рис.3.3). Имеют ряд преимуществ: простота конструкции, малая металлоемкость, легкость турболизации раствора. Недостаток аппаратов: невысокая удельная площадь поверхности мембран (100—200 м 2/м 3), трудность замены вышедших из строя мембран.

3. Аппараты с фильтрующими элементами рулонного или спирального типа.

Имеют большую удельную площадь поверхности мембран (300-800 м 2/м 3). Полупроницаемая мембрана с подложкой свернута в виде спирали и образует цилиндрический модуль диаметром до 100мм и длинной до одного метра (рис. 3.4). Один модуль системы «Галф-Аяко» с площадью поверхности мембраны 4,65м 2 и объемом около 0,007 м 3 имеет пропускную способность примерно 1,8 м 3 воды в сутки. Недостаток этих аппаратов — сложность монтажа и смены мембран.

4. Аппараты с мембранами: из полых волокон малого диаметра (45 — 200 мкм). Волокна (из ацетатцеллюлозы, нейлона и др.) собираются в пучки длинной 2 — 3м, которые прикрепляются к стенкам аппарата с помощью эпоксидной смолы (рис.3.5).

Удельная площадь поверхности мембран в этих аппаратах достигает 20 000 м 2/м 3. Расположение волокон может быть линейным, что требует заделки в две трубные решетки, или U — образным с заделкой в одну трубную решетку. Модель фирмы «Дюпон» имеет диаметр 35,5см, длину 1м и содержит 900 000 волокон общей поверхностью около 1700м 2.

Аппараты с мембранами из полых волокон компактны и высокопроизводительны. Недостаток аппаратов — трудность замены поврежденных волокон. Если разделяемый раствор протекает внутри волокон, то необходима тщательная очистка его от механических загрязнений.

Характеристика установки фирмы «Дюпон» производительностью 40м 3 очищенной воды в сутки приведена ниже:

Наружный диаметр волокна, мкм

Внутренний диаметр волокна, мкм

Плотность укладки волокон в аппарате, %

Число волокон в аппарате, мкм

Общая поверхность волокон, м 2

Срок службы, лет

Рабочее давление, МПа

Выпускаются установки производительностью 5—1000м 3/сутки.

Примеры применения метода обратного осмоса и ультрафильтрации

Обратный осмос и ультрафильтрация могут успешно использоваться для очистки сточных вод химических, нефтехимических, целлюлозно-бумажных и других производств.

Результаты исследований по очистке и концентрированию сточных вод методом обратного осмоса при давлении 4,1МПа представлены в таблице 1

Катионы: железо (II) 6,5 0,12 24 99,2 калий 26 3,3 91 93,6 кальций 360 7,6 1400 99,1 магний 240 0,5 940 99,9 марганец(II) 3,8 0,0 16 100 натрий 900 110 3400 94,9 Анионы: бикарбонат 340 12 1150 98,4 борат 0,3 0,14 0,4 60,0 нитрат 0,53 0,26 3,3 86,3 силикат 34 7,6 120 90,1 сульфат 630 0,0 2580 100 хлор 2020 170 7850 96,6 фосфат 10 0,18 40 99,6 фтор 0,7 0,12 1,3 88,0

Из приведенных данных видно, что метод обратного осмоса обеспечивает эффективную очистку сточных вод от минеральных примесей. Получаемый концентрированный раствор может быть направлен на регенерацию для извлечения и использования ценных примесей. Метод гиперфильтрационной очистки является перспективным для регенерации солей тяжелых металлов из сточных вод.

С помощью ацетатцеллюлозных мембран удастся концентрировать хромсодержащие сточные воды гальванических производств в 50 — 100 раз при оптимальном давлении 8 — 10 МПа. На установке обратного осмоса достигнута 93 %-ная эффективность очистки сточных вод от хрома. Полученный концентрированный раствор направляют затем на катионитовые фильтры для очистки от ионов Na+, Ca+, Fe2+ и Fe3+ и возвращают в производство.

Экспериментальные данные показывают, что при давлении 3 — 3,5МПа и селективности мембран по NaCl, равной 93,5 %, обеспечивается солезадержание по растворам K2Cr2O7, CuSO4 и ZnSO4 на 96,5 — 99,0%.

На промышленной установке производительностью 0,45 м 3/ч, работающей под давлением 3 МПа, из сточных вод гальванического производства извлекаются NiCl2 и NiSO4. Полученные соли никеля вновь используются в производстве. Смена ацетатцеллюлозных мембран проводился oдин раз в 1,5 года.

С помощью полупроницаемых мембран можно концентрировать растворы щелочей, аммонийных, фосфатных и нитратных солей при производстве удобрений, глицерина, спирта и др.

Метод обратного осмоса может быть успешно использован для «третичной» очистки сточных вод от соединений фосфора и азота. Результаты длительной эксплуатации полупромышленной установки обратного осмоса для очистки бытовых сточных вод показали, что содержание фосфора снижалось на 94%, аммиака — на 90 % и нитратов — на 64 %.

Очистка сточных вод обратным осмосом без их предварительной обработки проводится на опытной установке в Сан-Диего (США). Растворенные соли удаляются из воды более чем на 95%, а щелочно земельные элементы, нитрат-, фосфат- и сульфат-ионы — более чем на 98%. После очистки вода не является питьевой, но может употребляться в сельском хозяйстве и промышленности, в том числе в системах оборотного водоснабжения. Использование необработанных вод прводило к механическим повреждениям мембран твердыми частицами загрязнений и высокой степени износа питательных насосов. Во избежание этого введено предварительное фильтрование сточных вод через стенку, а также покрытие мембран прочным составом.

В результате применения обратного осмоса для очистки сточных вод загрязненных радиоактивными веществами, активность воды в большинстве случае снижается на 2 — 3 порядка.

Ультрафильтрация в промышленных масштабах применяют для регенерации солей серебра из растворов, образующихся в производстве фотоэмульсий.

Некоторые авторы считают, что в отдельных случаях наиболее эффективным будет применение обратного осмоса и ультрафильтрации в сочетании с другими способами, например ионным обменом.

Стоимость очистки воды зависит от производительности установки и степени извлечения ценных примесей. Следует отметить, что стоимость смены мембран весьма высока и составляет от 4 до 12 долларов за 1м 2. Тем не менее затраты на очистку воды обратным осмосом и ультрафильтрацией, особенно на крупных установках, не превышает стоимости очистки воды широко известными методами.

Система ультрафильтрации воды: для чего она нужна и как работает

Ни для кого не секрет, что избавиться от механических примесей и осадков в воде можно при помощи ее очищения. И чем меньше частицы, тем сложнее их удалять. Еще не так давно нельзя было удалить коллоидные частицы, не применив специальные реагенты-коагулянты, а механическое удаление микроорганизмов представлялось и вовсе невозможным. Но благодаря современным технологиям все изменилось. О том, что представляет собой система ультрафильтрации воды, о ее особенностях, достоинствах и недостатках вы узнаете из нашей статьи.

Из этой статьи вы узнаете:

Что такое система ультрафильтрации воды

Что дает система ультрафильтрации воды

Какие преимущества имеет система ультрафильтрации воды

Какие недостатки присущи системе ультрафильтрации воды

Что представляет собой система ультрафильтрации воды

Ультрафильтрацией воды называется метод ее очистки, который заключается в пропускании воды через мембрану с размером пор 0,002–0,1 мкм под определенным давлением. Системы ультрафильтрации воды позволяют ликвидировать взвешенные частицы больше 0,01 мкм (коллоидные примеси, бактерии, вирусы, органические макромолекулы) из водных жидкостей муниципальных и локальных водопроводов (артезианских скважин, колодцев и т. п. – как и в случае использования фильтров очистки воды от железа).

Ультрафильтрация воды – эффективный, не очень затратный и экологически чистый способ очищения от субмикронных механических примесей. В современных системах ультрафильтрации воды используют волокна, состоящие из пор величиной примерно 0,01 мкм.

Ультрафильтрация воды – процесс мембранного разделения, а также концентрирования растворов. Процедура ультрафильтрации проводится под воздействием разницы давлений, предшествующих и последующих ее установке. Ультрафильтрация подобна системам обратного осмоса, в том числе и по аппаратному исполнению. Но требований к отводу от мембранной поверхности концентрированного раствора гораздо больше. Схема проведения рассматриваемого процесса, условно говоря, находится между механическим фильтрованием и обратным осмосом.

Применимость ультрафильтрационных систем намного шире, чем систем обратного осмоса и фильтров удаления железа, ведь ультрафильтрация позволяет решить вопрос фракционирования (селективного удаления частиц). Ультрафильтрация применяется для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя.

При проверке воды систему ультрафильтрации используют в тех случаях, когда молекулярная масса хотя бы одного составляющего компонента смеси имеет значение от 500 и более. Наряду с системами обратного осмоса принцип действия ультрафильтрации основан на разности давлений. Процесс ультрафильтрации протекает при давлении 0,1–1МПа. Можно также воспользоваться системой умягчения воды – она позволяет добиться наилучшего состава данной жидкости.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

К числу недостатков системы ультрафильтрации воды относят: небольшой технологический диапазон, поскольку проведение процедуры возможно только при доскональном соблюдении всех условий (давления, температуры, состава растворителя и т. д.); невозможность продолжительного использования мембран (1–3 года) из-за образования осадков на поверхности, а также в самих порах, в результате чего мембраны засоряются и реструктурируются.

По сравнению с ультрафильтрацией, очистка воды от железа – более экономичная процедура. Мембрана, применяемая в системах ультрафильтрации воды, блокирует прохождение твердых частиц, бактерий, вирусов, эндотоксинов и т. д., благодаря чему степень чистоты полученной жидкости получается очень высокой. Данная процедура широко используется в целях предварительной очистки поверхностных, морских вод, биологической обработки муниципальных сточных вод.

Половолоконные мембраны позволяют проводить ультрафильтрацию воды следующими способами:

«Cross-flow» – жидкость делится на фильтрат и концентрат, который сливается в дренаж;

«Dead-end» – процедура фильтрации сквозь волокна прерывается прямыми и/или обратными промывками, что способствует уменьшению расхода воды.

Что дает система ультрафильтрации воды в процессе водоочистки

Осветление воды

При появлении новой разработки очищения питьевой воды главными критериями оценки становятся: характеристики получаемой пробы и количество затраченных в ходе данного процесса ресурсов. Система ультрафильтрации воды достаточно компактна, не требует сложного ухода и большого расхода химических реагентов, благодаря чему у полученной в результате осветленной воды невысокая себестоимость и отличное качество. При ультрафильтрации на себестоимость воды непосредственное влияние оказывают мощность системной установки и качество исходного сырья.

Небольшие коммерческие установки (производительность меньше 100 м 3 /ч) позволяют получить осветленную воду, себестоимость которой равна 1,5–3,5 руб/м 3 . А крупные (с производительностью больше 100 м 3 /ч) – аналогичный показатель, значения которого не превышают 0,5–2,0 руб/м 3 .

Рассмотрим преимущества применения ультрафильтрационных мембран по сравнению с альтернативными технологиями:

небольшое рабочее давление (1–2 атм) и высокая эффективность ультратонкой фильтрации;

уменьшение себестоимости полученной воды в пять раз;

компактность конструкций, позволяющая занимать в три раза меньшую площадь;

требует гораздо меньшего количества реагентов (более чем в 10 раз);

позволяет в два раза снизить расход потребляемой воды;

требует в два раза меньше энергетических затрат;

несложная система автоматизации;

позволяет достичь стопроцентного удаления взвешенных веществ;

практически полностью дезинфицирует (удаление 99,99 % бактерий и вирусов);

осветляет воду (уменьшает мутность и цветность);

отлично очищает жидкость от железа и марганца;

удаляет коллоидный кремний и органические вещества;

способствует ультратонкой очистке (степень фильтрации 0,01 микрон);

сохраняет солевой состав водной жидкости;

позволяет снизить капитальные расходы на строительство здания для размещения нового оборудования.

Дезинфекция воды

Использование стандартных элементов системы ультрафильтрации воды позволяет избавиться от 99,99 % бактерий и вирусов, что характеризует данный метод как высоко технологичный и эффективный. В сравнении с традиционными способами дезинфекции (ультрафиолетовым обеззараживанием, хлорированием, озонированием, дозацией диоксида хлора и т. д.), ультрафильтрация способствует физическому удалению микроорганизмов из жидкости.

Это происходит из-за того, что размер пор мембраны, используемой в системе ультрафильтрации, намного меньше вирусов и бактерий (вирус – 0,02–0,4 мкм, бактерия – 0,4–1,0 мкм, пора – 0,01 мкм). То есть частицы вредных веществ не могут просочиться через такие маленькие отверстия в мембранном полотне. При ультрафильтрации в хлорировании воды нет необходимости, а процедура обеззараживания проводится перед подачей воды для потребления.

Работа с ионообменными фильтрами

Использование ионообменных фильтров (особенно в энергетическом и промышленном комплексе) иногда сопровождается некоторыми сложностями. В ходе разработки проектов систем фильтрации воды гранулометрическая структура жидкости практически не учитывается. Осветлительные и микрофильтрационные фильтры предварительной очистки эффективны для отделения взвешенных частичек, величина которых превышает 1,0 мкм.

Частицы меньшего размера (0,1–1,0 мкм) блокируются при помощи ионообменных смол, однако «закупоривания» не избежать. В итоге – уменьшение динамичности ионообмена, а также понижение результативности воздействия смол. Предотвратить процесс можно путем уменьшения мутности исходной водной жидкости ниже трех нефелометрических единиц мутности (NTU). Использование системы ультрафильтрации воды позволяет добиться мутности, равной 0,1 NTU.

Процесс ионного обмена может затрудняться из-за содержащихся в водной жидкости коллоидов SiO₂ (встречаются в артезианской и речной воде). Запуск процесса полимеризации SiO₂ (объединения молекул в длинные цепочки) наступает, если значение рН меньше 7 (после H-катионирования). Убрать такие образования с поверхности смолы довольно сложно: потребуются промывки (долго и неэффективно) и восстановление фильтров ионного обмена.

Если применить систему ультрафильтрации воды до указанных фильтров, то можно добиться удаления 95 % (в некоторых случаях – более 98 %) коллоидов SiO₂, препятствуя тем самым «закупориванию» ионитов. Смолы могут «забиваться» и по причине увеличения числа бактерий, что очень актуально для систем с участками, которые не обрабатываются химическими растворами.

Бывают и случаи, когда клапаны, уплотнения и необработанные поверхности, вступающие в контакт с водой, далеки от соответствия нормам технических и санитарных стандартов. Наличие некоторых условий на этих участках (температуры и уровня рН) положительно влияет на появление биологических микроорганизмов. Процедура ультрафильтрации значительно затормаживает развитие данного процесса на поверхности смол.

Работа с фильтрами обратного осмоса

Для работы систем обратного осмоса в качестве предварительных фильтров обычно применяют мешочные или патронные фильтры, рейтинг фильтрации которых приравнивается 5 мкм. Замена их ультрафильтрацией позволит уменьшить статью эксплуатационных расходов, поскольку длительность использования возрастет.

Это объясняется стабилизацией коллоидного индекса SDI на уровне 1-2 новыми модулями, которые позволят сократить частоту промывок и смену мембран обратного осмоса.

При использовании осветлителей и коагулянтов на этапе предварительной фильтрации воды перед обратным осмосом следует внимательно выбирать вещества, вызывающие процессы флокуляции и коагуляции. Отрицательный заряд мембран обратного осмоса делает применение катионных флокулянтов невозможным.

Анионные и неионогенные флокулянты могут применяться при минимальных дозах. Вернуть мембрану в работу после блокировки пор флокулянтом довольно сложно. При использовании системы ультрафильтрации воды такой проблемы не возникает.

Системы ультрафильтрации воды: преимущества и недостатки

Достоинства ультрафильтрации:

Система ультрафильтрации считается новейшей разработкой, заинтересованность в которой увеличивается не только благодаря хорошим результатам очистки. На растворы в установке ультрафильтрации не оказывается термического и химического воздействия (по сравнению с процедурой флотации воды), то есть при этом методе очистки можно использовать растворы, чувствительные к температурному воздействию.

Результаты соотношения отличных показателей эффективности и энергии, потраченной на их получение, действительно впечатляют (например, на дистилляцию требуется от 20 до 60 % больше электроэнергии). В этом плане ультрафильтрация – наименее затратный способ. Его применение позволяет также достичь высокоэффективного умягчения водной жидкости.

При использовании систем ультрафильтрации воды появляется возможность восстановления ценных компонентов, которые содержатся в сточных водах (иные методы для таких целей малоэффективны).

Системы ультрафильтрации воды оснащены мембранами из достаточно прочного материала, что позволяет получать на выходе раствор высокого качества, обогащенный смесями. Здесь качество оборудования – принципиальное условие. Системы ультрафильтрации широко используют в целях очищения маломутных природных вод от органических соединений и микроорганизмов. При наличии серьезных загрязнений (барий, стронций и т. д.) следует использовать шунтиг фильтр.

Системы ультрафильтрации находят применение в различных сферах. Рассматриваемый метод мембранной очистки является самым популярным. Так, его применяют после использования зернистых и волокнистых фильтров.

Метод ультрафильтрации позволяет отделять раствор от волокон и твердых частиц там, где применяются сорбционные и ионообменные системы.

При помощи ультрафильтрации воды можно также очистить воду от масел. Для этого еще используется фильтр AG, что не всегда возможно, поскольку он работает при определенных температурах.

Как и любая техническая конструкция, система ультрафильтрации воды имеет свои недостатки. К их числу можно отнести скопление на мембранной поверхности гелиевой осадки, препятствующей дальнейшему фильтрованию, так как она имеет большую силу гидравлического сопротивления, чем используемое ультрафильтрационное полотно. Это явление называют концентрационной поляризацией. Место концентрации осадки определяется физико-химическими свойствами вещества.

Выделяют следующие способы решения данной проблемы:

подавать раствор в пульсирующем режиме насосом-дозатором;

подавать турбулентный поток;

увеличить скорость потока рабочей жидкости.

Как вы видите, система ультрафильтрации воды имеет свои особенности, поэтому для ее выбора и установки лучше обратиться к профессионалам. На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра для воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;

разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

подобрать сменные материалы;

устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация — это технология очистки воды, при котором вода пропускается под давлением через мембрану, имеющую поры от 5 нм, до 0,1 мкм. Системы ультрафильтрации воды очищают жидкость от взвешенных частиц, размер которых превышает 0,01 мкм (это бактерии, вирусы, различные микроорганизмы, примеси).

Ультрафильтрация воды — один из экологичных, недорогих и эффективных методов очистки от механических взвесей.

Метод ультрафильтрации — это баромембранный процесс разделения на фракции и концентрирования растворов с помощью мембран.

Очистка осуществляется из-за разности молекулярного веса растворенных веществ и воды, а также из-за разного давления с одной и с другой стороны мембраны. Все соединения, которые необходимо удалить из жидкости, остаются на мембране и не попадают через фильтр.

Процесс ультрафильтрации отличается от других методов очистки тем, что солевой состав воды не изменяется, а удаляются на 99,9% взвеси, снижается мутность, цветность и окисляемость. Этот метод используют вместо осаждения, отстаивания и микрофильтрации.

Ультрафильтрация имеет сходство с обратным осмосом, но в этом случае предъявляются более высокие требования отводу от поверхности мембраны концентрата, способного формировать гелеобразные слои и малорастворимые осадки. Установка ультрафильтрации служит для улучшения качества жидкости перед обессоливанием. Чтобы тонкая очистка стала более эффективной, рекомендуют подогреть воду до 20–25 °C. Такая технология занимает место между фильтрованием и обратным осмосом, а ее технологические возможности намного шире, чем у последнего.

Очистке подвергается питьевая и загрязненная вода, из скважин и поверхностей, также вода технологическая, которая используется в различных отраслях промышленности.

Чаще всего системы ультрафильтрации воды применяют:

На фармацевтических и косметических производства.

В текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности.

При производстве разнообразной молочной продукции. Так, при ультрафильтрации обезжиренного молока выходит концентрат, который идет на изготовление многих видов сыров, творожных масс и кисломолочных продуктов, при этом количество готовой продукции увеличивается.

При производстве соков. Выход готовой продукции при этом методе увеличивается до 95-99%.

В пивоварении используют вместо пастеризации пива. После ультрафильтрации в напитке полностью отсутствуют бактерии и вещества, которые снижают качество и стабильность. Этот процесс выгоднее по цене в 2,5 раза, чем пастеризация.

В металлургической промышленности.

В водоподготовительных системах умягченной воды, применяемых в тепло- и электроэнергетике (котельных, котлов, теплового оборудования, бойлерных).

Химической и нефтехимической промышленности.

При производстве кожи и др.

Ультрафильтрация бывает двух типов — тангенциальная и тупиковая. Чаще всего применяется тупиковая фильтрация (dead-end), так как она более экономична. При тупиковом режиме вся вода, которая подается на мембрану, фильтруется через нее. Все взвешенные частицы и прочие загрязнители скапливаются на мембранной поверхности и удаляются во время промывки обратным потоком

Важный элемент ультрафильтрационной системы очистки воды — это мембранный модуль ультрафильтрации, поэтому так важно подобрать необходимый тип мембран, конструкцию модуля и режим ее работы. От количества модулей и фильтрационной площади зависит производительность установки.

Мембраны ультрафильтрации изготавливают в виде:

Плоских листов. Выпускаются размером 20 х 20 см, имеют высокую устойчивость к различным загрязнениям.

Полых одноканальных волокон. Они довольно хрупки к нагрузкам, срок эксплуатации невысокий из-за возможности нарушения целостности.

Полых многоканальных волокон. Срок эксплуатации высокий, так как волокна имеют 7 капилляров, внутренний диаметр каждого 0.9 мм. Благодаря этому, они высокопрочные, исключено нарушение целостности мембраны.

Мембраны изготавливают из различных полимеров — ацетат целлюлозы, полисульфон, полиэтерсульфон, полиамид, полиимид, композитный фторполимер, гидрофобизированный полисульфон поливинилиденфторид, полиакрилонитрил и прочие. Чаще всего используют полиэстерсульфон (PES), его характеристики идеальны для возможного смешивания с другими полимерами. Мембраны из него устойчивы к воздействию хлора (Cl) и могут иметь рН в районе 1-13, подходят для очистки воды от любых вредных веществ.

По способу работы мембраны (подачи исходной воды) делят на:

Изнутри — наружу. Исходную воду вводят внутрь капилляров волокон, а очищенная жидкость выводится с их внешней стороны.

Снаружи — вовнутрь. Это обратный метод, который считается сложнее первого. Подача жидкости происходит снаружи волокна, а фильтрат копится внутри капилляра. При таком способе мембраны плохо восстанавливаются и вновь они засоряются намного быстрее.

Устанавливают мембранные модули:

Вертикально — все модули устанавливают по отдельности.

Горизонтально — устанавливают 2-4 мембраны в одном месте. Применяют реже вертикальной.

Чтобы провести восстановление мембран, применяют специальные растворы. Обратная промывка удаляет отложения с внутренних поверхностей. Применяют растворы перекиси водорода, гипохлорита натрия, соляной кислоты и гидроксида натрия. Все они не оказывают никакого вреда материалу мембран, но при подготовке раствора нужной концентрации, следует учитывать состав и величину отложений.

Что выполняет технология ультрафильтрации в процессе водоочистки.

Осветление воды. Требуется небольшое количество реагентов, невысокая себестоимость процесса при качественной очистке. Так, если установка имеет производительность более 100 м3/ч, то себестоимость чистой воды составит примерно 0,5-2,0 руб/м3.

Дезинфекция воды. Поры мембран настолько малы (0,001 мкм), что ни вирусы (0,02-0,004 мкм), ни более крупные вредные бактерии (до 1 мкм) не могут пройти через нее и оседают на ее поверхности.

Удаление железа и марганца. Высокая степень очистки, этот метод значительно снижает энергопотребление

Мембранная ультрафильтрация нужна перед системой обратного осмоса. Так как в обратном осмосе самый дорогой элемент это мембрана, то только предварительная очистка воды методом ультрафильтрации сокращает количество промывок мембран, а значит увеличивают их срок эксплуатации.

Очистка воды способом ультрафильтрации перед системой с ионообменными фильтрами. В этом случае из воды удаляется 95-98 % коллоидов диоксида кремния, не давая закупорить иониты. Ультрафильтрация значительно затормаживает процесс развития био микроорганизмов на поверхности смол.

Качество очищенной воды после этой технологии:

мутность менее 0.1 NTU;

индекс плотности осадка SDI 15 менее 3.0;

содержание вирусов и бактерий уменьшается на 4 и более порядка;

окисляемость становится меньше на 65% и более.

Основные преимущества метода ультрафильтрации.

Это современный метод, позволяющий очищать и сточные воды, и воды из поверхностных источников.

Ультратонкая очистка от различных загрязнений.

Можно отказаться от применения хлора при дезинфекции воды.

Расход реагентов снижается в десять раз.

Отлично защищает от засорения оборудование и появления нароста на стенках водопроводных труб.

Конструкция компактная, занимает небольшую площадь.

Мембраны стойки к воздействию химии и различным температурам.

Процесс полностью автоматический.

Заменяет сразу несколько фильтров — механический, осветлитель и обезжелезиватель.

При нахождении перед осмотическими и ионообменными установками, продлевают срок использования их мембран.

Отлично устраняет мутность и цветность. Очищает воду даже от масел.

Удаляет практически на 100% органические вещества, железо, марганец, кремний, вирусы и бактерии.

Снижает себестоимость очищенной воды, которая выходит высокого качества.

Требуется значительно меньшее потребление электроэнергии (примерно в два раза).

Сохраняется природный минеральный состав воды.

Возможность применения практически во всех отраслях промышленности, при любых условиях, имеет высокую продуктивность, независимо от качества исходной воды.

Ультрафильтрация воды продолжает развиваться по нескольким направлениям.

Замена обычных способов обеззараживания.

Очистка жидкости перед обратным осмосом.

Замена высокотехнологичного процесса в установках очистки и кондиционирования исходной воды. Этот метод позволяет получить высокоэффективную очистку жидкости, не используя химию и еще одну обработку воды.

На данный момент количество воды, очищенной методом ультрафильтрации, ежегодно увеличивается на 25 %. Этот метод считается надежным и перспективным.

Стандартная установка имеет в составе:

Блок ультрафильтрации (БУФ) и аэрации,

модуль дозирования жидкостей,

адсорбционный модуль и умягчения,

блок автоматической промывки,

запорная арматура и элементы соединения.

На российском рынке представлен широкий ассортимент систем водоочистки. Компания ООО “ТЭХ-Групп” разрабатывает, производит, продает и обслуживает оборудование для водоподготовки и водоочистки. В каталоге компании вы сможете найти любую продукцию, необходимую вашему предприятию.

Наши специалисты всегда готовы проконсультировать, сделать анализ исходной воды, оказать помощь в подборе оборудования, произвести доставку в любой уголок России и подключение системы. В наши услуги входит сервисное обслуживание фильтров.

География наших проектов

У нас развитая система снабжения и логистики во многих городах России и стран СНГ!

Если у Вас возникли вопросы, Вы можете отправить нам сообщение с вопросом, мы обязательно вам ответим!