Очистка ультрафильтрационных мембран от органических загрязнений. Ультрафильтрация природных вод как метод получения питьевой воды. Системы ультрафильтрации воды: преимущества и недостатки

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.

– 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.

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 SiO 2 (встречаются в артезианской и речной воде). Запуск процесса полимеризации SiO 2 (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 SiO 2 , 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!

Способ, который набирает всё большую популярность в сфере борьбы с микроорганизмами. Эффективный и комплексный метод обеззараживания воды.

Ультрафильтрация для обеззараживания воды — это относительно новый способ, поскольку он известен уже давно. Просто другие способы — реагентное обеззараживание воды и некоторые физические методы обеззараживания воды являются более старыми. Но и менее совершенными — с некоторых точек зрения. Начнём с определения.

Ультрафильтрация — это способ очистки воды, одновременная безреагентная дезинфекция и осветление воды. При ультрафильтрации из воды удаляются нерастворимые примеси.

Принцип ультрафильтрации в общем

Принцип технологии ультрафильтрации состоит в том, что через полупроницаемый барьер под определённым давлением продавливается вода. Отверстия в барьере меньше по размерам, чем вирусы и прочие нерастворимые примеси. Соответственно, всё, что больше вирусов, отсеивается.

Кроме того, не следует забывать, что для обработки воды ультрафиолетовым излучением необходима специальная подготовка воды — которая может не проводиться при обеззараживании при помощи ультрафильтрации.

Степень фильтрации на установках ультрафильтрации бывает разной. Это диапазон от 0,01 микрона (десятитысячная миллиметра) до 0,001 микрона. Этот показатель необходимо выяснять при покупке. Так, если производитель говорит, что ультрафильтрация, которую он предлагает, удаляет все вирусы из воды, а размер пор составляет 0,01 микрон, то это неправда. Существуют вирусы и меньшего размера. Для полного удаления вирусов необходимы диаметры примерно 0,005 микрон.

То есть, ультрафильтрация — исключительно физический способ очистки воды, без постоянного применения химических реагентов.

Далее, если производитель говорит, что у него микрофильтрационная мембрана (например, трековая), и она удаляет вирусы и споры бактерий, то это неправда. Так как отверстия в микрофильтрационной мембране БОЛЬШЕ, чем споры бактерий и вирусы. Споры бактерий удаляются на ультрафильтрационной мембране. И полностью.

Таким образом, технология ультрафильтрации эффективнее обеззараживает воду, чем ультрафиолетовое излучение. Кроме того, для обработки воды с помощью ультрафильтрации нет необходимости серьёзно предподготавливать воду. Достаточно 30 микронного предварительного фильтра механической очистки воды.

Большой плюс технологии ультрафильтрации — это комплексная технология. И если химическое обеззараживание и ультрафиолет отвечают за обеззараживание и в какой-то мере слипание частиц, то технология ультрафильтрации кроме обеззараживания выполняет функцию осветления воды. То есть, до очистки вода была мутной и с бактериями, а после неё — прозрачная и продезинфецированная.

Существует две большие группы аппаратов ультрафильтрации.

Первая группа — питьевые системы , которые устанавливаются под кухонную мойку. Скорость очистки воды с помощью бытовой системы ультрафильтрации чаще всего составляет 2-3 литров в минуту, но бывает и больше. То есть, вода подготавливается в количестве, нужном для питья и приготовления пищи. Чаще всего питьевые системки на основе ультрафильтрции устроены по типу многоступенчатых систем обратного осмоса. Те же колбы, только вместо мембраны осмоса стоит мембрана ультрафильтрации. И нет накопительного бачка.

То есть, аппарат состоит не из голой ультрафильтрационной мембраны, а ещё и из нескольких ступеней предварительной очистки воды (чаще всего , ). То есть, бытовая система ультрафильтрации удаляет не только бактерии-вирусы, но и механические примеси, хлор, хлор-органические соединения.

Мембраны ультрафильтрации для питьевых систем могут быть керамическими и органическими. Чаще всего они организованы по типу полых волокон, внутри которых протекает грязная вода, а фильтрация проихсодит изнутри наружу. Керамические мембраны более долговечны. Однако, и у тех, и у других существует свой ресурс, после которого их нужно заменить. На показатель ресурса так же необходимо обращать внимание при выборе аппарата.

Вторая группа — системы ультрафильтрации с большой производительностью — от 500 литров в час. Эти системы предназначены для очистки воды на целый , коттедж , квартиру, ресторан, производство. Промышленные ультрафильтрационные установки могут организовываться как по типу полых волокон, так и в виде спиральной навивки.

Ультрафильтрация для дома, квартиры может использоваться не только дом или квартиру. В чистой продезинфицированной воде необходима для многих отраслей — для производства, для медицинских учреждений, для бассейнов и так далее. В любом из этих случаев используются практически одинаковые мембранные модули.

Важно, что основной рабочий элемент ультрафильтрационного аппарата — мембрана ультрафильтрации — нуждается в периодическом обеззараживании. Если она не керамическая. Бактерии любят материал, из которого сделана мембрана, и начинают его есть. Ну, и сначала мембрана превращается в микрофильтрационную, а затем в обычный механический фильтр.

Чтобы этого не происходило, необходимо регулярное обеззараживание мембраны. Частоту обеззараживания мембраны расчитывают специалисты на основе бактериального анализа воды. Керамическая мембрана может служить практически вечно, так как её не могут повредить бактерии, и она легко может отмываться агрессивными моющими средствами. Так что, если есть возможность, лучше использовать керамические мембраны ультрафильтрации.

Если нет, то нужно сравнивать между собой доступные органические мембраны. И выбирать наиболее производительную и наиболее долговечную мембрану. Даже если она дороже, выгоднее приобретать ту, которая служит дольше. Так экономические расходы получаются намного меньше.

Итак, ультрафильтрация — это экономичный и надёжный способ обеззараживания воды.

По материалам Выбор фильтров для воды : http://voda.blox.ua/2008/06/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-20.html

Ультрафильтрация сточных вод все чаще используется вместо методов ее очищения с помощью традиционных фильтров, поскольку позволяет более эффективно удалять из них мельчайшие примеси. Суть ее состоит в том, что загрязненная жидкость «продавливается» под давлением через специальные мембраны, размер пор которых очень мал. Он составляет от 5 манометров до 0,1 микрометров, что существенно меньше, чем размеры любых нерастворимых примесей, включая микроорганизмы и даже вирусы. Проходя через такое «сито» они отсеиваются, причем значительная их часть остается непосредственно на поверхности такой мембраны, образуя, тем самым, дополнительный фильтрующий слой. Именно это, наряду с очень маленькими размерами отверстий, и отличает ультрафильтрацию от фильтрации обычной.

Практика показывает, что на сегодняшний день именно эта технология является наиболее эффективным методом очистки сточных вод от:

Коллоидных примесей;
Тонкодисперсных примесей;
Органики;
Бактерий;
Вирусов.

Важно, что в процессе ультрафильтрации воды полностью сохраняется ее солевой состав.

Общие задачи ультрафильтрации воды

Очистка сточных вод методом ультрафильтрации производится уже достаточно давно: первые специализированные установки появились еще в 60-х годах прошлого века. Основная задача этого процесса - кардинальное улучшения качества воды, причем как той, которая после очистки попадает в окружающую среду (водоемы, почву), так и то, которая предназначается для повторного использования в технологических процессах промышленных предприятий.

Особую актуальность ультрафильтрация приобрела в последние годы. Дело в том, что хотя согласно действующим требованиям и нормам сточные воды должны проходить такую очистку, после которой содержание в них примесей не должно превышать определенных (причем довольно строгих) нормативов, традиционными способами обычной фильтрации достичь этих показателей во многих случаях уже не удается. Технологические стоки многих промышленных предприятий содержат большое количество очень мелких взвешенных механических частиц, органики, микроорганизмов, которые легко «проскакивают» через традиционные фильтры. Эффективно уловить их можно, только используя ультрафильтрацию.

Эта технология находит ныне все боле широкое применение в следующих сферах:

Очистка поверхностных вод;
Водоочистка промышленных стоков;
Очистка и вторичное использование канализационных стоков;
Водоподготовка перед установками обессоливания.

Поверхностная вода, очищенная методом ультрафильтрации, позволяет обеспечить ее самое высокое качество, причем с минимальными эксплуатационными затратами. Водоочистка промышленных стоков этим методом дает великолепный эффект во многих отраслях, например, в такой «водоемкой», как горное дело. Согласно статистическим данным с помощью современных установок ультрафильтрации удается создать практически полностью замкнутый цикл технологического водоснабжения многих предприятий, что означает очень существенную экономию весьма ограниченных ресурсов пресной воды: до 80% потребностей предприятий в воде покрывается за счет очищенной этим способом воды оборотной.

Очень хорошие результаты дает и вторичное использование очищенных с помощью ультрафильтрации канализационных стоков: они успешно применяются в качестве технологической воды на промышленных предприятиях. Наконец, если по этой технологии подготавливать воду перед процедурой е обессоливания, то можно сэкономить немало коагулянтов, существенно снизить загрязнение ионообменных смол и мембран.

Способы ультрафильтрации воды

Ультрафильтрация воды производится специальными установками, которые подразделяются на бытовые и промышленные. Те, что используются в быту, представляют собой очень компактные системы, которые устанавливаются обычно под раковинами. Они фильтруют, конечно же, не сточную, питьевую воду, которая поступает в жилье по системам водоснабжения.

Скорость ультрафильтрации, которую они обеспечивают, составляет до 20 литров в минуту, чего вполне достаточно для обеспечения потребности в высококачественной питьевой воде обычной семьи. Следует заметить, что эти ультрафильтрационные установки представляют собой самопромывные аппараты, и предназначены, прежде всего, для удаления содержащихся в водопроводной воде бактерий, микробов, а также вредных для здоровья человека хлорорганических соединений. В них используются керамические или же органические мембраны, причем первые гораздо более долговечны: срок их службы составляет до 10 лет, в то время как органические приходят в негодность уже через один год.

Что касается промышленных установок ультрафильтрации, то они обрабатывают именно сточные воды. Они состоят из отдельных модулей, которые собираются в кассеты, а что касается производительности, то она составляет до 150 кубометров и более в час. В промышленных ультрафильтрационных установках используются только керамические мембраны, причем в зависимости от модели и особенностей конструкции систем эти элементы могут иметь самую различную форму (плоскую, трубчатую и т.п.).

Особенности ультрафильтрации сточных вод

Если система ультрафильтрации предназначена для очистки сточных вод, то лучше всего обеспечить ей соответствующую предварительную водоподготовку. Для того чтобы она лучше справлялась со своими «прямыми обязанностями», состоящими в удалении самых мелких частиц, предпочтительнее всего через нее пропускать те стоки, из которых уже удалены «крупногабаритные» примеси. Таким образом, ее следует размещать в качестве последней ступени водоочистки, например, просто заменив установкой ультрафильтрации воды ультрафиолетовый излучатель, в наличии которого просто отпадает всякая необходимость.

Статья подготовлена специалистами компании «ЭкоТех»
Сайт компании: knsnn.ru

30 12 730 3050/1000/2400 ПВО-UF-40 40 16 920 3400/1000/2400 ПВО-UF-50 50 20 1110 4050/1300/2400 ПВО-UF-60 60 24 1300 4400/1300/2400 ПВО-UF-70 70 28 1520 4750/1300/2400 ПВО-UF-80 80 32 1710 5100/1300/2400 ПВО-UF-90 90 36 1910 5400/1300/2400

Модели оборудования

Назначение ультрафильтрации воды

Ультрафильтрация воды применяется для очистки жидкости от белков, высокомолекулярных органических соединений. Установки способны частично задерживать вирусы и бактерии. Выполняется очистка от тонкодисперсионных механических примесей.

Достаточно широкие возможности метода обуславливают его широкую востребованность в различных отраслях:

подготовка питающей воды в установках умягчения и обратного осмоса (котельные, бойлерные, телообменное оборудование);
очистка потока воды из открытых источников от бактерий и вирусов (подготовка питьевой и технологической воды);
очистка производственных стоков.

Финишная ступень доочистки после биологических очистных сооружений.

Состав установок ультрафильтрации серии ПВО-UF

Основное оборудование:	Комплектация
	01	02
Механический фильтр предварительной механической очистки, 300 мкм;	●	●	●
Дозирование коагулянта
Статический смеситель;
Контактная емкость;
Ультрафильтрационные модули;
Система автоматической промывки мембран;
Cтанции дозирования реагентов CEB-промывки
Насос обратной промывки;
Защита насоса от работы в режиме сухого хода;
Гидрозаполненные манометры входного и рабочего давления;

Визуальные измерители потока очищенной и промывочной воды;
Система регулировки рабочих параметров;
Система задержки и плавного включения насоса;
Рабочие трубопроводы из PVC-U / полипропилена;
Рама из cтали с порошковой окраской;
Рама из нержавеющей cтали;
Мембранные клапаны для управления потоками;
Электрические задвижки с ручным дублированием для управления потоками;
Станция дозирования гипохлорита;
Панель для отбора проб воды;
Система автоматического управления установкой на базе контроллера;
Шкаф управления с контрольной панелью;
Частотное регулирование работы насосного оборудования;
Счетчик выработки пермеата;
Комплект датчиков (сухой ход, давление пермеата, перепад давления в модуле, поплавковый для емкости)

Опции (по запросу):	Комплектация
	01	02	03
Расширенная система управления на базе промышленного контроллера;		●
Система предварительной подготовки исходной воды перед установкой ультрафильтрации;
Диспетчеризация процесса управления оборудования с выводом на компьютер инженера-технолога или оператора;
Емкости чистой и/или воды для промывки;
Насос подающий из нержавеющей стали;
Резервирование главного оборудование;
Система CIP-промывки;
Станция дозирования корректировки уровня pH;
Блок адсорбции;
Расширенная гарантия - 5 лет.

Конструкция модулей ультрафильтрации воды:

Принцип работы ультрафильтрации

Ультрафильтрация как класс относится к баромембранным процессам разделения. Действующей силой является перепад давления по разные стороны фильтровальной перегородки (мембраны).

Для предотвращения быстрого выхода оборудования из строя входная вода должна подвергаться предварительной очистке от мелких механических примесей. Эту функцию выполняет механический фильтр-“грязевик”.

При необходимости во входную линию добавляются вспомогательные реагенты - коагулянты и флокулянты. С их помощью возможно задержание частиц размеры которых меньше, чем диаметр пор мембраны. Добавление, в поток реагентов вызывает образование небольших хлопьев(флокул). Коллоидные и органические примеси, которые необходимо удалить закрепляются на поверхности полученных хлопьев.

Периодически, для восстановления работоспособности установки должна выполняться промывка фильтрующего модуля. Она осуществляется обратным током воды из сборника пермеата.

При образовании прочных химических осадков используются дополнительные реагенты (кислота, щелочь или гипохлорит натрия). Промывочный раствор проходит с внешней стороны волокон, внутрь вымывая в дренажную линию все накопившиеся загрязнения.

Конструкция установки ультрафильтрации

Основной элемент ультрафильтрационной установки - фильтрующий модуль. Установка ультрафильтрации, реализуемая компанией, модули выполнены по технологии Multibore®.

Поток воды пропускается через пучок многоканальных волокон. Волокна изготавливаются из полиэстерсульфона. Особенностью этогоматериала является наличие мелких структурных пор диаметром до 0,02мкм.Фактически стенки волокон представляют собой фильтр из полупроницаемой мембраны.

Компоновка модуля обеспечивает направление входного потока воды внутрь пучка волокон. Процесс фильтрации проходит изнутри наружу. Задерживаемые загрязнения остаются внутри каналов. Чистая вода (пермеат) через стенки выходит наружу и отводится из корпуса.

Состав ультрафильтрационной установки

В зависимости от условий эксплуатации, требований, предъявляемых к качеству очищенной воды и необходимому уровню автоматизации, состав основных структурных элементов может несколько различаться. В базовом, стандартном исполнении имеет следующий состав:

блок фильтрующих модулей;
реагентный блок (дозирование растворов коагулянта и флокулянта);
фильтр предварительной очистки;
узел автоматической промывки;
блок автоматического управления;
обвязка и трубопроводная арматура.

Дополнительно, по желанию заказчика, или в случае необходимости, комплектация установки может быть расширена. Дополнительно в состав вводятся:

емкость-накопитель,для сбора фильтрата;
нагнетающий насос на входной линии;
контрольно-измерительная аппаратура (количество и функциональное назначение приборов определяет степень автоматизации системы).

Преимущество ультрафильтрации

Производство в РФ.
. Рассрочка платежа.
. Возможность использования в комплексных системах очистки воды.
. Бесплатная доставка.
. Широкий модельный ряд.
. Длительный период эксплуатации.
. Гарантия 5 лет.
. Компактность.
. Возможность полной автоматизации.
. Модульная конструкция, возможность увеличения производительности.
. Низкое энергопотребление.
. Малый расход воды.
. 100%-ая очистка от взвешенных веществ.
. Удаление бактерий и вирусов из воды.
. Очистка воды с высокой мутностью и цветностью.
. Удаление высокомолекулярных органических соединений.
. Интеграция с существующими системами управления.
. Наивысший уровень очистки среди всех технологий осветления.
. Индивидуальные предварительные испытания (пилотные испытания).

Эффективность оборудования, предлагаемого компанией НПЦ «Промводочистка» подтверждается результатами работы большого количества реализованных и успешно работающих объектов на всей территории России.

Варианты технологических компоновок

Установки ультрафильтрации НПЦ «ПромВодОчистка» можно использовать в различных по сложности технологических процессах. В зависимости от качества входящей воды, компоновка этапов процесса очистки может быть выполнена в нескольких вариантах:

вариант 1:

грубая механическая очистка;
ультрафильтрация.

Применяется для очистки воды поступающей из скважины. Для входящего потока характерно высокое содержание взвешенных веществ при нахождении остальных параметров в пределах нормы.

вариант 2:

грубая механическая очистка;
механическая фильтрация сквозь слой инертного материала;
ультрафильтрация;
фильтрация через слой сорбционного материала.

Подобная схема применяется при обработке воды с высоким содержанием соединений железа, взвешенных веществ и повышенной мутности. Применяется для очистки воды, забираемой из открытых источников водозабора.

вариант 3

грубая механическая очистка;
ультрафильтрация;
умягчение воды.

Основная область применения - воды поверхностных источников, имеющие повышенное содержание солей магния и кальция.

вариант 4

грубая механическая очистка;
ультрафильтрация;
фильтрация через слой сорбционного материала;
обработка на установках обратного осмоса.

Основное назначение - обработка воды с повышенным содержанием ионов тяжелых металлов и превышениями по регламентируемым органолептическим показателям. Параллельно может быть выполнена очистка от взвешенных веществ, солей железа, кальция и магния.

Возможности использования установок ультрафильтрации не ограничиваются приведенными вариантами. При обращении в НПЦ «ПромВодОчистка» специалисты проектного отдела помогут подобрать весь технологический цикл очистки с применением мембранного оборудования для любых условий.

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 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

Р=Р -1.

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:

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

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.

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.

Возможно, будет полезно почитать: