Нанофильтрация и фотокатализация: новые методы очистки воды. Нанофильтрация воды

Нанофильтрация воды как инновационный метод очистки

На сегодняшний день можно выделить множество вариантов очищения воды от различных примесей. Реагентные и безреагентные способы знакомы многим. Тем не менее прогресс не стоит на месте. Со временем появляются все более современные и усовершенствованные технологии очистки воды. В данной статье мы ознакомимся более подробно с последними инновациями в данном области и узнаем о том, что такое нанофильтрация воды.

Как очищали воду до нанофильтрации

Современные водоочистные технологии на сегодняшний день малоизвестны и представляют собой выгодную нишу для бизнеса. Сейчас в таких устройствах применяется и микроэлектротехника, и сенсорное управление. Тем не менее проверенные старые методы очистки воды еще пользуются популярностью. В чем же причина?

Во-первых, это обусловлено низкой платежеспособностью населения. Далеко не каждый гражданин РФ может себе позволить приобрести дорогостоящее оборудование. Поэтому россияне до сих пор отстаивают, осветляют и кипятят воду. К тому же, многие современные водоочистные устройства подходят только для предварительно обработанной воды, и при помощи осветления люди избавляют воду от определенного осадка, а также от взвешенных частиц. Данных микроэлементов в паводковый период насчитывается около 2500 мг/л воды. Далее в таблице вы можете ознакомиться с информацией, как быстро оседают те или иные примеси в воде, нагретой до кипения (100 °С).

Кипячение как способ смягчения воды работает не так долго, как отстаивание, однако при этом формируется накипь, которая является одним из самых существенных недостатков некачественной воды. И в отличие от старых технологий очистки воды, новые способны избавить воду от образования осадка.

Очищать воду можно не только с целью умягчения. Зачастую жидкость, используемую для технических нужд, достаточно очистить от переизбытка железа и болезнетворных бактерий. Воду очищают от железа с помощью окислителей или специальных установок, отфильтровывающих железосодержащие примеси.

Также, помимо жесткости, существуют и другие проблемы. Как правило, вода, добываемая из глубоких скважин, содержит огромное количество разнообразных примесей, с некоторыми из которых бороться довольно трудно.

Добиться того, чтобы такая вода стала чистой, мягкой и пригодной для питья, непросто. Идеальных фильтров не бывает. Одно устройство не может подойти для абсолютно любой воды, потому что жидкость из разных источников обладает различным набором примесей. Именно поэтому для бытовых нужд и в промышленности пользуются водоподготовкой – специальным комплексом фильтров, который помогает очистить воду от различных элементов. Из всех способов очистки воды чаще всего отдают предпочтение:

• Озонированию – окислению примесей посредством жидкого кислорода. Данный способ является экологически безопасным. Озон за довольно короткий срок испаряется с поверхности, эффективно борется с вирусными бактериями. Единственный минус заключается в том, что могут образоваться биологические наросты.

• Ультрафильтрации – одному из наиболее известных мембранных методов, который относится к разряду новейших технологий очищения воды. С помощью ультрафильтрации можно устранить практически любые примеси. Но недостаток всех разновидностей приборов данного метода заключается в том, что они работают только с заранее подготовленной жидкостью. Таким образом, воду нужно предварительно очистить.

• Обратному осмосу – первому варианту мембранного метода очистки. Он отлично борется не только с жесткостью воды, но и органикой, большим количеством бактерий, вирусов, превосходно опресняет морскую воду. Благодаря данному методу очистки можно получить действительно качественную питьевую воду.

• Ионообменным методам, которые являются довольно старыми, но проверенными и довольно часто используемыми, поскольку ионы лучше всего смягчают воду, сохраняя при этом высокую скорость очистки.

• Смешанным установкам, которые относятся к технологиям очистки воды. К таким методам относятся, например, озоно-каталитические приборы с использованием активированного угля. Данные технологии избавляют жидкость от хлористых и органических соединений, при этом уголь сохраняет свои водоочистные свойства.

Что такое нанофильтрация воды

Нанофильтрация воды, в отличие от устаревших методов очистки, является универсальной технологией. С помощью нее можно избавить воду от цвета, галогенных органических и хлорсодержащих примесей, не прибегая к использованию вредных реагентов.

Нанофильтрация воды пользуется огромной популярностью в Голландии, США и Франции. Она очень эффективно борется с остатками хлорки. Но, как мы уже упоминали ранее, все УФ-технологии требуют предварительной очистки воды. В данном случае используются как фильтры, так и коагуляция. Иногда перед процессом нанофильтрации воды применяют очистку посредством ультрафильтрационных установок или обратного осмоса.

Более того, такая мембрана способна очистить воду от различных солей на 85 %. Соли, в состав которых входят одновалентные ионы кальция, задерживаются на 80 %, а соли, содержащие двухвалентные анионы сульфата магния, задерживаются посредством наномембраны на целых 90 %.

Нанофильтрацию воды используют для того, чтобы удалить из воды цветность и общий органический углерод, который содержится, к примеру, в поверхностных водах, очистить жидкость от жесткости или радия, а также понизить общее содержание растворенных веществ.

Под рабочим давлением наномембран подразумевается показатель около 1,5–16 бар, данный параметр определяется, в первую очередь, типом установки. Стоит заострить внимание на том, что нанофильтрация представляет собой высокопроизводительную систему очистки воды, превосходящую по качеству обратный осмос в четыре раза при аналогичных затратах на слив воды в дренаж. Например, с помощью бытовой обратноосмотической установки вы сможете очистить до 200 л/сут., а посредством нанофильтрационного устройства вы очистите до 750 л/сут.!

Основное преимущество нанофильтрации заключается в том, что вода очищается на 85 %, таким образом, она сохраняет все полезные микроэлементы и минералы, оказывающие благоприятное воздействие на организм, а болезнетворные бактерии удаляются. К примеру, вода с жесткостью 5,1 после очистки посредством наномембраны характеризуется показателем жесткости 0,75, а после очистки обратноосмотическим фильтром – 0,17.

Таким образом, благодаря нанофильтрации воды мы можем полностью очистить жидкость от многовалентных ионов:

• кальция;

• магния;

• свинца, меди, ртути и других тяжелых металлов;

• марганца;

• железа;

• фосфатов;

• некоторых нитратов;

• пестицидов;

• и иных элементов.

Безусловно, с помощью нанофильтрации воды удаляется любое загрязнение, как и с помощью ультрафильтрации, микрофильтрации и механической очистки. Таким образом, посредством нанофильтрации удаляются не только тяжелые металлы, но также происходит обеззараживание жидкости.

Также нанофильтрация воды борется с солями жесткости, накипью. Другими словами, нанофильтрация обеспечивает безреагентное умягчение воды. Вода умягчается на 30–99 %, уровень очистки в этом случае зависит от масштаба пор. К примеру, при нанофильтрации ионы кальция удаляются, как правило, на 80–90 %. И при этом не приходится прибегать к реагентам типа таблетированной соли. Но, безусловно, в том случае, когда уровень жесткости действительно высокий, может потребоваться дозированная защита. При этом расход данных реагентов не может сравниться с сотнями литров концентрированной соли, выливающихся на землю при обычном химическом умягчении воды типа ионного обмена.

Нанофильтрация воды не подойдет для удаления нитратов (в силу их маленького размера они проходят сквозь поры). Тем не менее, для удаления других веществ нанофильтрация является отличным средством. Как мы упоминали ранее, данный метод практически полностью справляется с пестицидами, тяжелыми металлами, железом, марганцем и другими органическими и хлорорганическими веществами.

Однако нанофильтрация воды, в силу большого количества предыдущих этапов, считается одним из самых дорогостоящих способов очистки воды. Как правило, ее активно применяют только для очистки воды специального назначения.

Лидирующие фирмы из Нидерландов и Великобритании предпринимают попытки изготовить аналогичные приборы. На сегодняшний день существует нанофильтрационное устройство в форме трубы, снабженное капиллярной мембраной. Преимущество данного фотокатализатора заключается в отсутствии застойных мест. Таким образом, примеси нигде не застревают благодаря трубчатой форме прибора. При этом на мембранах скапливается минимальный осадок.

Но стоит отметить, что данная технология является довольно дорогостоящей. Ее используют преимущественно для станций, производительность которых составляет не более 200 кубометров воды в сутки. Также еще одним недостатком нанофильтрации воды является большое потребление электроэнергии. Это связано с тем, что для осуществления данного процесса требуется непрерывный поток воды с высокой скоростью, а для того, чтобы обеспечить непрерывную циркуляцию воды, необходимо использовать насосы и затрачивать электроэнергию.

Оборудование для нанофильтрации воды в нашем каталоге

Установка для нанофильтрации воды

Установка для нанофильтрации воды, используемая в очистных сооружениях, является довольно сложной системой, основные функционирующие элементы которой представлены селективной мембраной и наносом, подающим воду в корпус фильтра для осуществления нанофильтрации воды. Данные два блока фильтра для нанофильтрации осуществляют ведущую роль в очистке воды. Поговорим подробнее об их свойствах, особенностях и задачах.

Установка нанофильтрации включает:

• Насос фильтра для нанофильтрации, который является установкой, подающей воду в корпус фильтра. Основная задача насоса для нанофильтрации воды заключается в поддержании необходимого для данного процесса давления в системе. Насос установки для нанофильтрации воды должен отличаться высокоточной работой, что необходимо для того, чтобы поддержать определенный уровень давления в системе для осуществления нанофильтрации воды. В том случае, когда уровень давления будет недостаточным, или, наоборот, избыточным возникает риск повреждения мембраны.

• Насос установки для нанофильтрации воды, представляющего собой соединительное устройство между водопроводом и корпусом фильтра. В водопровод данный насос монтируют посредством специальных патрубков, при этом следует особое внимание уделить герметичности соединения, поскольку именно негерметичность может послужить причиной отклонения необходимого уровня давления в корпусе установки для нанофильтрации воды.

• Корпус установки для нанофильтрации, который является прочным чехлом, внутри которого размещена селективная мембрана для нанофильтрации. Как правило, для того, чтобы изготовить корпус установки для нанофильтрации воды, используют довольно прочный пластик, также можно использовать и альтернативные варианты. Материал, из которого изготовлен корпус установки для нанофильтрации, непременно должен отличаться устойчивостью к повышенным температурам, поскольку данное свойство обеспечивает возможность использования установки для нанофильтрации в системе горячего водоснабжения.

• Селективную мембрану установки для нанофильтрации воды. Это тонкая композитная пленка, состоящая из двух слоев. Первый слой мембраны является тонким слоем сплошного материала, который принимает участие в активированной диффузии. Второй слой мембраны, который еще называют подложкой, является более грубым пористым материалом, служащим для укрепления первого слоя мембраны. Затем вода проникает сквозь поры мембраны для нанофильтрации.

За установкой для нанофильтрации необходим постоянный уход и регулярное обслуживание, как и за любым другим сложным фильтром для очистки воды. Дело в том, что мембрана для нанофильтрации постепенно засоряется молекулами растворенных загрязнителей, которые остаются на ее поверхности. Изначально засоренная мембрана обеспечивает двойную фильтрацию, поскольку сквозь налипшие частицы загрязнителя просачивается только чистая вода, тем не менее со временем мембрана для нанофильтрации полностью засоряется. Для того чтобы сохранить работоспособность установки для нанофильтрации воды, следует периодически промывать мембрану чистой водой, чтобы очистить ее поверхность от слоя частиц загрязнителя.

При использовании установки для нанофильтрации воды необходимо строго соблюдать правила эксплуатации оборудования. Мембрана является основным элементом установки для нанофильтрации воды, она чувствительна к любому воздействию внешней среды. К примеру, при перепадах давления в системе происходят механические повреждения мембраны, в результате чего мембрана теряет селективность, и установка для нанофильтрации воды теряет свою эффективность.

Также на мембрану для нанофильтрации воздействуют некоторые химические элементы, такие как хлор, который разъедает ее тонкий слой, в результате чего приходится менять мембрану, потерявшую свои свойства.

Также нанести вред тонкому слою композитной мембраны для нанофильтрации могут крупные частички нерастворимых загрязнителей (например, ржавчина, песок или глина), что может привести к необходимости восстановления установки для нанофильтрации воды.

Для того чтобы предотвратить механические и химические повреждения, вызванные загрязнителями воды, перед установкой прибора для нанофильтрации воды следует установить сорбционные фильтры, эффективно удаляющие любые виды загрязнений.

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!

Поделиться:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

biokit.ru

Обратный осмос | Нанофильтрация | Обессоливание воды

Технология обратноосмотического разделения благодаря своим уникальным возможностям получает все большее распространение в очистке воды и водоподготовки. Применение технологии обратного осмоса позволяет решать огромный спектр задач от банального умягчения, до очистки воды от мельчайших одновалентных ионов солей Лития и Таллия. Наиболее часто, технологию обратноосмотического мембранного разделения используют для:

- Умягчения воды - в большинстве случаев применение мембранных технологий показывает лучшую экономическую эффективность очистки воды в сравнении с ионным обменом. Можно провести некую базисную черту, после которой применение установки обратного осмоса обладает неоспоримым преимуществом, перед ионным обменом – это производительность систему подготовки воды более 5м3/час при жесткости более 7мг.экв/литр. В этом случае, эксплуатационные затраты на применение натрий-катионирования существенно влияют на себестоимость 1м3/час полученной очищенной воды.

- Деминерализации воды или частичное снижения уровня ее солесодержания. В настоящее время обратный осмос, практически, безальтернативен для получения частично обессоленной воды, так как применение методов, связанных с термической дистилляцией сопряжено с существенными энергозатратами (порядка 50-60кВт на 1м3 дистиллята), а применение ионного обмена сопряжено с применение сложной технологической цепочной последовательного извлечения Катионов и Анионов и еще более сложной технологией восстановления емкости ионообменных материалов методами последовательной регенерацией кислотами и щелочами.

- Снижение щелочности воды. Щелочность воды обуславливается наличием в ней щелочных элементов и соединений. Например – гидрокарбонатов. Гидрокарбонаты соединение достаточно крупное по своему размеру, а, следовательно, применение низко-селективных обратноосмотических мембранных элементов позволяет полностью их удалить из воды, при этом, в меньшей степени затрагивая остальные растворенное соли. Учитывая тот факт, что низко-селективные мембранные элементы требую существенно меньшего рабочего давления, то и энергозатраты будут минимальными. На практике, этот показатель составляет от 0,25 до 0,5кВт на получение 1м3 очищенной воды.

- Удаление ионов тяжелых металлов и токсичных микроэлементов, таких как Бор, Литий, Таллий и Мышьяк - технология мембранного обратноосмотического разделения по совокупности оценочных показателей, таких как простота эксплуатации, капитальные затраты на внедрение комплекса очистки воды, эксплуатационные затраты, практически безальтернативна и полностью безальтернативна в том случае, если удаление отдельных компонентов сопряжено еще и с необходимостью коррекции иных минерально-солевых показателей воды, таких как общая минерализация, жесткость и щелочность.

- Концентрирование растворов до нужной плотности – в ряде случаев, когда исходный поток воды содержит в себе существенные превышения токсических элементов, а их сброс в систему канализации невозможен, может потребоваться весьма энергозатратное оборудование для вакуумного выпаривания, в ходе работы которого все растворенные соли, содержащиеся в воде, принимают кристаллическую форму. Для повышения экономической эффективности применения такого оборудования целесообразно уменьшить общий объем исходного потока, для чего лучшим вариантом станет применение установки обратного осмоса, которая позволит наряду с уменьшением общего объема исходного потока увеличить и его плотность, тем самым снизив общее количество потребляемой энергии на кристаллизацию.

- Доочистка хозяйственно - бытовых сточных вод и стоков предприятий, построение замкнутых циклов водооборота. В соответствие с существующим законодательством, а именно, Приказом Госкомитета РФ по рыболовству от 28.04.1999г. №96 «О рыбохозяйственных нормативах», качество вод, сбрасываемых в водоемы рыбохозяйственного назначения существенно превышает нормативы качества воды хозяйственно-питьевого назначения. Таким образом, в большинстве случаев, целесообразно реализовывать такой подход к построению систем водоснабжения и водоотведения, при котором этот сброс был бы минимальным, либо отсутствовал вовсе. Построение замкнутых циклов водооборота на предприятиях позволяет полностью решить такую задачу, решив не только проблему со стоками, но и с обеспечением предприятия водой высокого качества, подходящей как для использования в хозяйственно-бытовых, так и производственных целях.

 Фото 1. Модульный обратноосмотический комплекс АЙСБЕРГ-RO80000Pro производительностью 80000 литров в час, установленный в парокотельном цехе Игумновской ТЭЦ г. Дзержинск. Комплекс выполняет задачу по снижению общей минерализации воды с целью снижения объема продувных вод паровых котлов.

1.       Теоретические основы метода мембранного разделения.

Основа технологии позаимствована из природы и основана на механизме клеточного обмена, где через клеточную мембрану происходит обмен. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся остаточные вещества, шлаки и токсины. Именно этот процесс и называется ОСМОСОМ. Обратный осмос – противоположный по своей сути процесс, связанный с принудительным «продавливанием» исходного раствора через полупроницаемую мембрану.

Рис.1 Общее изображение принципа мембранной фильтрации на основе процесса обратного осмоса.

Как уже сказано выше, сама по себе мембрана полупроницаема, а степень ее проницаемости (Селективность) определяет глубину очистки воды от растворенных минеральных солей и их соединений.

На практике применяется широкий спектр фильтрующих мембран с диапазоном отсечения растворенных солей и их соединений – от 40 до 99,9%. Выбор конкретных характеристик фильтрующей мембраны зависит от конечной задачи. В большинстве случаев, используются мембраны с селективностью от 98,0 до 99,5%.  Процент селективности определяет степень отсечения растворенных солей в тестовом растворе. В качестве тестового раствора используется вода, содержащая от 500 мг/л до 45 г/л солей соединения NaCl. Считается, что именно такое сочетание солей в воде наиболее показательно и наиболее точно отражает физические характеристики фильтрующей мембраны.

Установки обратного осмоса и обратноосмотические комплексы серии АЙСБЕРГ производства НПП «Национальный центр водных технологий», как и другое мембранное оборудование, работает на принципе мембранного разделения исходного потока воды на чистую воду (Пермеат, или, как еще его называют – Фильтрат) и грязную (Концентрат, или Дренаж). Разделение потока происходит за счет подачи исходной воды на фильтрующую мембрану под давлением.

2.       Характеристики мембранных систем и элементов, структура мембранных элементов

Важно понимать, что характеристики глубины отсечения ионов солей в растворе существенно зависят от их физической величины – так, например, одновалентные ионы солей, имеют существенно меньший размер, нежели их соединения. Отсюда следует тот факт, что, имея, к примеру, относительно низкую эффективность по удалению из воды одновалентных ионов Таллия, Лития или даже соединения Бора, мембрана показывает практически 99%-ю эффективность по удалению из воды гидрокарбонатов, как наиболее крупного соединения. Причем, в ряде случаев, рекомендуется применять как раз наименее селективные мембраны, которые позволяют практически полностью удалить из воды ионы солей жесткости, при этом сохранив достаточно большую составляющую остальных солей.

В установках и комплексах обратного осмоса в качестве основного фильтрующего мембранного элемента выступает полиамидная или ацетат- целлюлозная мембрана, свернутая в фильтрующий модуль – рулонный мембранный элемент.

Учитывая массовость распространения технологии мембранного обратноосмотического разделения, производители рулонных мембранных элементов придерживаются единого стандарта производства, унифицируя размеры рулонных мембранных элементов, способы их присоединения, методы определения характеристик и т.п. Практически все существующие мембранные элементы рулонного типа произведены со стандартными размерами 8040, 4040, 4025 и т.п. В этом коде зашифрован фактический физический стандартный размер мембраны в дюймах, что полностью решает вопрос их взаимозаменяемости.

3.       Сильные и слабые стороны технологии.

Сильной стороной технологии мембранного разделения можно назвать высокую эффективность метода по глубине очистки воды и стабильность результата очистки вплоть до полного исчерпания срока службы фильтрующих мембран. Даже в режиме одноступенчатой фильтрации, технология позволяет эффективно производить деминерализацию воды вплоть до 3-5мг/литр по сухому остатку, что многократно сокращает капитальные вложения на построение технологических комплексов водоподготовки в сравнении с технологиями, основанными как на последовательном ионном обмене, так и термических методах. Важно, что в процессе работы, не образуется агрессивных сред, используемых для восстановления емкости ионообменных смол, таких как кислота, щелочи и солевые концентраты с высокой степенью плотности, требующие специальных режимов утилизации.  Концентрат, возникающий в процессе мембранного разделения, представляет собой сконцентрированный состав исходной воды, в большинстве случаев успешно утилизируемый в канализационных сетях муниципальный очистных сооружений

Слабой стороной технологии мембранного разделения является образование сточных вод в объеме от 10 до 60 процентов от исходного объема воды, в зависимости от конкретной технической реализации процесса.  Энерго-затраты при использовании данной технологии составляют 0,3-1,0кВт/1м3 (для вод, с концентрацией солей от 200 до 2000мг/л) и до 2,5кВт/м3 (для соленых воды, с концентрацией растворенных солей до 45000мг/л).   А также высокие требования к соблюдению протекания технологических процессов мембранного разделения, нарушение которых, существенно сокращает ресурс фильтрующих мембран.

4.       Факторы, влияющие на экономическую эффективность технологии обратного осмоса и их компенсация.

В настоящее время наиболее существенным препятствием к подавляющему применению технологии обратного осмоса взамен классических методов водоподготовки, является именно фактор ресурса мембранных элементов, существенно зависящий от особенностей технической реализации протекания технологических процессов. В процессе работы, мембрана подвержена воздействию как коллоидных и механических загрязнений, возникающих вследствие низкого качества подготовки исходной воды, так и процессам осаждения растворенных солей на поверхности мембраны в следствия формирования, так называемой, зоны сверх - концентрации в точке разделения исходного потока на пермеат и концентрат.

Воздействие коллоидных частиц легко устранить за счет надлежащей очистки исходной воды от взвесей, органики и коллоидов, однако, процесс осаждения минеральных солей на мембране требует особого подхода, выраженного в учете и компенсации достижения предела растворимости ионов солей, содержащихся в исходной воде с учетом нарастания концентрирования.

Наиболее эффективными методами по решению этой проблемы является соблюдение ряда требований, таких, как обеспечение требований фильтрующей мембраны к балансу потоков Пермеата/Концентрата, соблюдение оптимальной степени извлечения Пермеата с 1м2 фильтрующей поверхности мембраны, компенсация эффекта старения мембраны в динамике, соблюдение оптимальных промывочных режимов с учетом фактора линейного расширения мембранного полотна и эффекта его «памяти». Очень важно обеспечить соблюдение технологических циклов «работа/пауза/промывка», защиту мембраны от гидроударов и возникновения обратного давления, ведущих к нарушению физической целостности мембранного полотна.  Хороший результат показывает и применение реагентов-ингибиторов, смещающих точку осаждения растворенных солей, однако важно помнить, что применение ингибиторов, хотя и один из важных методов защиты мембран, однако, без соблюдения иных, перечисленных методов обеспечения технологического процесса, его эффективность редко бывает достаточной.

К сожалению, в подавляющем большинстве, производители промышленных установок обратного осмоса и обратноосмотических комплексов, перечисленные выше факторы, учитывают достаточно условно, применяя в качестве основного средства только дозирование ингибиторов минеральных отложений, в то время, как остальные технологические требования работы мембран обеспечиваются лишь в общих чертах, а ответственность за контроль этих параметров возлагается на эксплуатирующий персонал.

Практика последних лет показывает, что в большинстве случаев, эксплуатирующая такие установки организация, не обладает персоналом необходимой квалификации. Отсутствие у персонала знаний и опыта глубокого контроля и отслеживания происходящих во время работы обратноосмотической установки процессов не позволяет получить достаточный результат по эффективности технологии мембранного разделения и существенно увеличивает затраты на эксплуатацию.

5.       Техническая реализация технологии, типы мембранных установок и определение их качества и эффективности.

По техническим подходам к реализации технологии можно выделить два типа мембранных установок и комплексов:

Первый тип - автоматические установки обратного осмоса, работающие по алгоритмическому принципу под управление базовых контроллеров или ПЛК различных марок;

Второй тип - автоматические роботизированные установки и обратноосмотические комплексы, работающие на основе интеллектуальной обратной связи, получаемой от органов управления и датчиков, под управлением промышленных компьютеров и ПЛК (как правило SIEMENS Simatic и LOGO8).

Существует ряд фундаментальных различий между типами этих установок, связанные со  способностью контролировать и управлять протеканием разделительных мембранных процессов в режиме фильтрации, отслеживать и компенсировать изменения свойств входящего потока, отслеживать состояние мембранных элементов и своевременно предупреждать их преждевременное старение и последующий выход из строя, обеспечивать защиту мембран от режимов нештатной эксплуатации, возникающих вследствие формирования на их поверхности коллоидных и минеральных отложений.

Установки первого типа работают по принципу выполнения заложенного в системе управления алгоритма, включающего в себя запуск установки, работу в режиме фильтрации, отключение установки, при наполнении емкости хранения Пермеата и запуск режима промывки установки сразу после цикла фильтрации. На этом возможности автоматической работы установок данного типа исчерпываются. Настройки баланса потоков Пермеата/Концентрата, рецикла Концентрата, цикличность режимов осуществляются вручную, регулировочными кранами, по визуальным показаниям ротаметров, показывающих примерный объем пропускания воды. Контроль за состоянием мембран, корректировка технологических процессов во время фильтрации и системы защиты мембран в таких системах полностью отсутствует, а все эти операции возлагаются на обслуживающий персонал.

Фото 2. Классическая установка обратного осмоса первого типа. Логическое управление процессами осуществляется контроллером, управление потоками – в ручном режиме, по показаниям ротаметров. Существует постоянная необходимость контроля над работой установки, состоянием мембран и корректировки рабочих режимов.

Установки второго типа, в отличие от установок первого типа, наоборот, исключают влияние обслуживающего персонала на протекающие технологические процессы. Благодаря, реализованным в них техническим решениям, установки самостоятельно осуществляют контроль за протеканием технологических процессов в режиме фильтрации и постоянно поддерживают идеальные условия работы мембранных элементов.

Так, получая информацию о текущих потоках воды на разных этапах мембранного разделения, такие установки самостоятельно и непрерывно производят балансировку потоков в соответствии с заложенной эталонной технологической картой процесса мембранного разделения, не допуская формирования благоприятной среды для интенсивного образования осадка минеральных солей на поверхности мембран. Системы управления таких установок отслеживают состояние мембранных элементов и информируют оператора о возникновении нештатных ситуаций, с которыми установка самостоятельно справиться не может. В случае, когда корректировка протекающих процессов возможна в автоматическом режиме, установка самостоятельно начнет корректирующие операции вплоть до возвращения к эталонным значениям, в противном случае – предупредит оператора и приостановит процесс фильтрации до ликвидации причины сбоя.

Фото 3. Роботизированный обратноосмотический комплекс модульного типа серии АЙСБЕРГ-RO24000Pro/3Д.М8. Комплекс работает полностью в автоматическом режиме, способен самостоятельно обеспечить правильность протекания процессов мембранного разделения, корректировку рабочих режимов и не требует участия оператора. Запущен на территории шахты «Центральная» ОАО «Южуралзолото» в 2014 году.

Благодаря внедренным техническим решениям этот тип установок позволяет добиться двух- и даже трехкратного увеличения ресурса мембранных элементов в сравнении с классическими установками обратного осмоса первого типа. Техническая надежность такого оборудования достигается за счет использования высококлассной элементной базы и органов управления, имеющих возможность самостоятельного принятия решений даже в случае выхода из строя некритических элементов.

Обратная «сторона медали» такой технической реализации – стоимость. Она в среднем на 10-15% выше, чем у установок первого типа, однако если учитывать стоимость фильтрующих мембран и затраты на эксплуатацию, то эта разница полностью нивелируется уже в течение первого года эксплуатации. Такая «математика» уже получила подтверждения на всех объектах, реализованных «НПП Национальный центр водных технологий» за прошедшие несколько лет и позволяет уверенно внедрять технологию в проектах по очистке воды и водоподготовке обеспечивая ее высокую экономическую эффективность.

Назад в раздел

ncwt.ru

Мембранные системы очистки воды — Всё самое интересное!

В разделе: Вода | и в подразделах: описания, фильтры. | Автор-компилятор статьи: Лев Александрович Дебаркадер

Продолжаем подраздел "Описания" статьёй Мембранные системы очистки воды. Которая вообще-то должна была бы появиться раньше, чем статья "Ультрафильтрация для обеззараживания воды", потому что ультрафильтрация — это подраздел большой группы мембранных систем очистки воды. И, если вы заметили, мы в разделе "Вода" стараемся двигаться от общего к частям. Однако, ультрафильтрация — это частный случай дезинфекции. И поэтому, чтобы не нарушать последовательность, мы забежали несколько вперёд. Но мы вернулись. 

Мембранные системы очистки воды — это практически самые современные интересные технологии очистки воды (и не только воды), которые широко используются в промышленности. Конечно, существуют и более современные технологии, не связанные с водой — но до их серийного производства пройдёт ещё очень много времени. 

Почему мембранные системы очистки воды называются мембранными? Потому что в качестве рабочего элемента используется мембрана. Что такое мембрана? Мембрана — это полупроницаемый барьер из самых разнообразных материалов (металл, пластик, керамика), который что-то пропускает, а что-то нет. Иными словами, этот барьер позволяет разделять смеси на составляющие их компоненты. 

Простой пример: мы имеем обычную воду. Это не что иное, как раствор (или смесь) воды и разнообразных вредных и ненужных примесей. И при применении мембранных систем очистки воды примеси отсеиваются, а вода остаётся. Чистая 🙂 

Обратите внимание, мы не зря использовали слово "отсеиваются", потому что ближайший работающий по похожей технологии бытовой прибор — это сито для муки. Так, когда мы пользуемся ситом, то просеиваем муку (которая проходит через полупроницаемый барьер, сито), и выкидываем

• грязь,
• комки,
• тараканов и т.д.

— которые из-за своих размеров не проходят через полупроницаемый барьер. 

Именно потому, что мембранные системы очистки воды используют принцип сита, отсеивая молекулы, их иногда называют "молекулярным ситом". Конечно, строго говоря, самые маленькие молекулы отсеивают не все мембранные системы, а только система обратного осмоса, но это ведь уже нюансы. Тем более что молекулярное сито — это звучит гордо 🙂

Вы можете сказать: "Но, позвольте, ведь механическая очистка воды — это тоже, получается, мембранный процесс? Ведь там есть

• с одной стороны грязная вода — та самая смесь,
• есть полупроницаемый барьер — картридж (на котором задержаны примеси),
• и есть очищенная вода…"

На самом деле, в обще-теоретическом смысле, это именно так и есть. Но мембрана и картридж отличаются как день и ночь. В частности, по своему строению, благодаря чему картриджи механической фильтрации могут удалять лишь крупные примеси (типа песка или ржавчины), а мембраны — все намного более мелкие вещества.  

Так, картридж — это просто куча чего-то, что мешает проходить грязи, грязь забивает картридж. По своей сути, первые мембраны выглядели и работали так же, как и картриджи для механической очистки — и забивались, как и обычные картриджи. Но постепенно технология создания мембран совершенствовалась, и современные мембраны вообще не похожи на картриджи. Как минимум, они очень тонкие (примерно как лист бумаги или чуть толще, если учитывать подложку). Ну и как максимум — они намного лучшеразделяют смеси. 

Вернёмся к нашим ситам. Точно так же, как сито бывает

• крупным,
• мелким и
• сверхмелким,

мембраны в свою очередь делятся на различные категории по тому, что именно они пропускают, а что нет. Способность мембраны разделять зависит от двух важных вещей — от строения самой мембраны, и от того, за счёт чего происходит разделение.

Сначала разберёмся, за счёт чего происходит разделение на мембранах. 

Разделение на мембранах происходит за счёт того, что с одной стороны у мембраны чего-то больше, а чего-то — нет. И с той стороны, где избыток, прилагается усилие в сторону недостатка. Например, с одной стороны больше содержания спирта, а с другой спирта нет. Мембрана пропускает спирт, и не пропускает всё остальное. Что происходит? Спирт постепенно просачивается на другую сторону в совершенно очищенном виде.

С помощью чего делается так, что с одной стороны у мембраны чего-то больше, а с другой — меньше? Разберём это на примере сита. Так, почему человек может просеять муку?

1. Ну, для начала он положил сверху на сито муку (то есть, с одной стороны избыток муки).
2. Во-вторых, он снизу оставил пустое пространство, чтобы муке было куда сыпаться (то есть, где муки нет).
3. Ну и, наконец, самое главное. Человек использует потряхивание (+ силу тяжести), прикладывает силу для того, чтобы мука начала просеиваться.

Таким образом, выполняется главная задача сита — отделить муку от тараканов, мух и камешков. Которые больше, чем ячейки в сите и поэтому не могут пройти на ту сторону.

Точно так же и в мембранных технологиях. С одной стороны смесь веществ, среди которых есть нужные и ненужные. С другой стороны ничего подобного нет. В лучшем случае, там только нужные (или только ненужные — смотря что пропускает барьер) вещества. И, наконец, на смесь веществ действует та или иная сила. Это может быть 

• давление,
• температура,
• концентрация,
• какие-нибудь ещё процессы.

Результат такой же, как и у сита — мухи отдельно, котлеты отдельно. То есть, ненужные вещества в одну сторону, нужные — в другую.

Наиболее распространены мембраны, действующая сила которых — давление. Попросту с одной стороны на смесь веществ действует давление. Эти процессы имеют своё научное название (кому интересно — баромембранные процессы). В их состав входит и уже упоминавшаяся ультрафильтрация. Кроме неё к подобным мембранным системам очистки воды относят: 

• микрофильтрацию
• нанофильтрацию
• гиперфильтрацию (обратный осмос).

В целом мембранные системы очистки воды в зависимости от диаметра ячеек и размеров удаляемых веществ выглядят так: 

Ну а подробнее про разновидности мембранных систем очистки воды мы поговорим в следующих статьях. 

Но вы можете быть уверены — если вам предлагают фильтр на основе мембранных систем — это более глубокая очистка, чем если бы это был фильтр механической очистки воды.

По материалам http://voda.blox.ua/2008/06/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-21.html

interesko.info

Гиперфильтрация воды, или обратный осмос — Всё самое интересное!

Продолжаем раздел "Вода" и подраздел "Очистка воды" статьёй Гиперфильтрация воды, или обратный осмос. Где мы расскажем об этом наиболее широко применяемом способе очистки воды в мире. 

Гиперфильтрация воды, или обратный осмос — это один из способов очистки воды с помощью уже упоминавшихся мембранных систем очистки воды . Так, ранее мы уже затронули в статьях Микрофильтрация воды, Ультрафильтрация для обеззараживания воды и Нанофильтрация воды другие способы организации фильтрации через полупроницаемые барьеры. 

Если вы обратили внимание, то в интересном ряду "микрофильтрация ультрафильтрация нанофильтрация гиперфильтрация" идёт уменьшение размеров отверстий-пор в барьерах-мембранах. Закономерно растёт глубина очистки воды — от крупных бактерий через все бактерии-вирусы, через все курпные заряженные частицы-ионы к частицам, соразмерным с молекулой воды. Соответственно, эту закономерность можно проследить по названиям типов фильтрации: 

• микро (маленький)
• ультра (ещё меньше)
• нано (почти самый маленький) 
• гипер (сверх). 

Другое название гиперфильтрации — это обратный осмос. Итак, гиперфильтрация переводится как сверх-фильтрация. И действительно, "сверх", в прямом смысле слова. Если ближайшая к этой технологии нанофильтрация происходит на мембране с размерами пор порядка 10 нанометров (в 100000 раз меньше миллиметра), то мембрана гиперфильтрации НЕ имеет фиксированных пор постоянного размера. Фильтрация происходит через мигающие поры — непостоянные и всё время меняющие местоположение щели между молекулами материала самой мембраны.

Соответственно, вода через такой барьер сама по себе не пройдёт.

И в ультра-, и в нанофильтрации для процесса очистки воды использовалось давление. Но оно в 10-20 раз меньше того, которое используется в большинстве обратноосмотических систем. Так, для примера, хорошая производительность достигается при давлениях 15-30 бар. Для сравнения. 1 бар соответствует давлению примерно 10 метрам водяного столба. Соответственно, давление в 15 бар — давит как столб воды высотой в 150 метров. ОГО?

Почему так увеличилось давление? Можно подумать, что всё дело в том, что поры стали очень маленькими. Но отсутствие постоянных пор здесь почти непричём. Основную роль играет противодействие солей, растворённых в воде. Опять же, почему соли против?

Представьте себе мембрану — полупроницаемый барьер. Загрязнённая вода подходит с одной стороны, скажем, наружной. Чистая вода вода вытекает с другой стороны мембраны, внутренней.

На наружной стороне мембраны увеличивается количество солей на единицу объёма воды. Ведь вода уходит, а соли остаются.

Замечали ли вы, что солёная вода кипит при большей температуре, чем не солёная? И что солёная вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная?

Если не замечали, то можете понаблюдать.

Почему увеличивается температура кипения солёной воды? Потому что соли образуют с молекулами воды достаточно сильные связи. И для того, чтобы вода кипела (то есть, молекулы воды отрывались и улетали), нужно затратить больше энергии на разрыв связей соли и воды. То есть, нагреть воду до большей температуры.

С гиперфильтрацией та же штука. Соли образовали связи с водой и не хотят выпускать её на внутреннюю сторону мембраны. Поэтому прикладывается сила для того, чтобы всё-таки воду на другую сторону протолкнуть.

Почему возникает название "обратный осмос"? Потому что этот описанный выше процесс с прикладыванием силы — это осмос наоборот.

Сам осмос — это когда вещества проходят через полупроницаемый барьер сами по себе — от большего количества к меньшему. А обратный осмос — это когда вещества идут обратно, от меньшего количества к большему. Для этого и нужно приложить силу. 

Для того, чтобы это проиллюстрировать, предлагаем вам небольшую анимацию. Обычный осмос (фиолетовые маленькие штуки — это молекулы воды, крупные штуки — это соли): 

Обратный осмос (фиолетовые маленькие штуки — это молекулы воды, крупные штуки — это соли): 

Ну а в следующих статьях мы поговорим про техническое оформление технологии обратного осмоса и гиперфильтрации — как оно проявляется в жизни и реальной фильтрации воды. 

Продолжение темы — в статье "Аппарат обратного осмоса". 

Итак, гиперфильтрация воды или обратный осмос — это очень просто! И полезно.

По материалам http://voda.blox.ua/2008/07/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-25.html и http://www.mediana-filter.ru/osmos.html

interesko.info

Эффективность использования нанофильтрации для обессоливания морской воды

Б. Е. Рябчиков, А. А. Пантелеев, М. Г. Гладуш

Работа посвящена исследованию нанофильтрационных мембран ЭРН, NF90 и SR90 при обработке модельных растворов, имитирующих морскую воду с различным солесодержанием. Показано, что в целом селективность и производительность для всех типов мембран возрастают с повышением давления, при этом наибольшая селективность по анионам и катионам возрастает в ряду ЭРН > NF90 > SR90, а производительность в ряду NF90 > SR90 > ЭРН. Также результаты измерений позволяют оценить, что селективность мало зависит от степени отбора пермеата и солесодержания, содержание солей жесткости снижается на 90–95%, а общее солесодержание снижается на 30–40%. При общем солесодержании 35 г/л рабочее давление не превышает 20 атм., что более, чем вдвое, ниже, чем для мембран обратного осмоса. Таким образом, исследованные элементы могут быть использованы с высокой эффективностью для умягчения морских и солоноватых вод с различным солесодержанием.Ключевые слова: нанофильтрация, обессоливание, умягчение, морская вода.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема нехватки водных ресурсов на планете становится все более и более острой. Наиболее приемлемым решением для стран с засушливым климатом, имеющих выход к морю, таких как страны Персидского залива, Израиль и др. является опреснение морской воды. Существует довольно много способов опреснения морской воды – различные способы дистилляции, баромембранные методы обессоливания, электромембранные и другие [1–9]. При использовании всех методов приходится бороться с главной проблемой – образованием труднорастворимых осадков, которые создают большие сложности для технологического водоподготовительного оборудования в процессе опреснения морской воды. Их образование происходит вследствие наличия в морской воде различных солей в высоких концентрациях, в том числе, солей жесткости. Даже при незначительном увеличении их концентрации происходит пересыщение раствора с образованием твердой фазы. Одним из способов решения проблемы борьбы с отложением солей жесткости является умягчение воды, т.е. их удаление на стадии предподготовки. В последние годы для этих целей предлагается метод нанофильтрации [9–15]. Этот метод достаточно новый и поведение мембран при работе в высокосолевых растворах недостаточно изучены. Данная работа посвящена исследованию трех нанофильтрационных мембран при обработке модельных растворов, имитирующих морскую воду с разным солесодержанием.

СОЛЕВОЙ СОСТАВ МОРСКОЙ ВОДЫ

При описании солевого состава морских вод используется концепция “постоянного состава воды”, заключающаяся в том, что состав воды различных морей в той или иной мере постоянен, а различается лишь общее солесодержание от примерно 8 г/л в Каспийском море до 45 г/л в Красном море, определяемое степенью разбавления концентрата пресной водой впадающих в море рек. Конечно, данная концепция не абсолютно точна, но является достаточно удобным инструментом, упрощающим изучение различных физико - химических свойств морской воды [16, 17].Стандартный средний химический состав морской воды представлен в табл. 1. Видно, что основными компонентами морской воды являются катионы натрия, магния, кальция и калия и анионы хлора, сульфата и карбоната.

Таблица 1. Стандартный средний состав морской воды с солесодержанием 35 г/л [16, 17]

СОЛЕВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ

Солевые отложения – это проблема, с которой приходится бороться как при дистилляции, так и при использовании обратного осмоса. Солевые отложения формируются в виде осадков сульфата и карбоната кальция, сульфата бария, сульфата стронция и фторида кальция, т.е. солями жесткости. В основном, это осадки CaCO3 и CaSO4. В процессах дистилляции они оказывают существенное сопротивление теплопереносу в выпарных установках, что приводит к необходимости частой остановки и чистки поверхности нагревательных элементов, а также к повышению расхода энергии и, как следствие, к росту затрат на получение единицы продукции. В баромембранных процессах солевые отложения приводят к загрязнению поверхности мембран и, в результате, к необходимости повышения трансмембранного давления, снижению производительности мембранных установок и росту энергозатрат. В этом случае приходится проводить регулярную химическую промывку мембран (CIP – cleaning in place – химически усиленная промывка мембран без разбора установки), что увеличивает эксплуатационные расходы и ухудшает экологичность процесса.

Существует достаточно много способов борьбы с образованием отложений: корректировкой pH или ингибированием осадкообразования, т.е. дозированием веществ (антискалантов), связывающих ионы солей жесткости; удалением ионов солей жесткости ионным обменом и др. Стандартным методом удаления солей жесткости является ионный обмен. Однако, при его использовании на стадии предподготовки для обработки высокосолевых растворов типа морской воды требуются столь большие расходы реагентов, что при промышленном опреснении оно экономически не оправдано. В промышленных масштабах распространение получил более традиционный метод – дозировка антискалантов и корректировка рН.Альтернативным вариантом, ставшим доступным в последние годы благодаря развитию технологии производства мембран, является технология мембранного разделения т.н. нанофильтрация. Нанофильтрациия – это баромембранный процесс, очень близкий по механизму разделения, схеме организации и применяемому оборудованию к обратному осмосу.Основным отличием нанофильтрации от обратного осмоса является то, что при нанофильтрации селективность по многозарядным ионам существенно выше, чем по однозарядным т.е. происходит их разделение. При разделении обратным осмосом из воды удаляются все катионы и анионы с приблизительно одинаковой степенью извлечения, находящейся на уровне 98–99%. Эффективного разделения одно и двух зарядных ионов не происходит.Для опреснения морской воды, имеющей высокое солесодержание, используют особые высокоплотные “морские” мембраны с повышенной селективностью и увеличенное до 50–70 атм. давление. Применительно к опреснению морской воды ОО часто называется “морским” – SWRO – seawater reverse osmosis. Количество извлеченной пресной воды ограничивается образованием осадков на мембранах и, как правило, не превышает 30–40%.Нанофильтрация отличается использованием мембран с менее плотным разделительным слоем и имеющих заряд, что обеспечивает их селективность к многозарядным и крупным ионам. Одновалентные ионы плохо задерживаются мембраной. Согласно данным компаний производителей при селективности мембраны по MgSO4 на уровне 98–99% селективность по NaCl составляет 20–70%. При пропускании воды через такие мембраны удаляются все взвеси, коллоиды, бактерии и вирусы, катионы тяжелых металлов и часть органических загрязнений. Происходит достаточно глубокая очистка от солей жесткости – в 10–50 раз.Степень умягчения определяется характеристиками применяемых мембран и зависит от состава воды. Наибольшим достоинством нанофильтрации является снижение не только жесткости, но и щелочности, солесодержания, а также удаление механических, органических и биологических загрязнений при отсутствии необходимости использования реагентов и проблем с солевыми стоками при относительно простой схеме. Большинство исследований технологии нанофильтрации, проведенных за последние годы, были выполнены для растворов с низким солесодержанием и направлены на исследование в основном извлечения двухвалентных ионов, таких как соли жесткости и сульфаты [11–15, 18–20].В то же время, расчеты и ряд экспериментов указывают на высокую эффективность использования нанофильтрации для процессов предварительной подготовки морской воды при ее опреснении применительно как к тепловым, так и баромембранным процессам [21–25]. В первом случае отсутствие солей жесткости позволяет повысить максимальную температуру рассола при выпарке, что ведет к росту производительности и гидравлического КПД и, в результате, повышает экономическую и технологическую эффективность. Во втором случае удается не только существенно снизить загрязнение мембран и увеличить общий выход опресненной воды, но также за счет снижения общего солесодержания, а вместе с ним и осмотического давления раствора, проводить процесс разделения при более низких давлениях. Снижение рабочего давления в баромембранных процессах позволяет снизить капитальные затраты – за счет меньшей материалоемкости и меньшей мощности насосов. Эксплуатационные расходы могут быть снижены за счет снижения энергозатрат. В результате это обеспечивает снижение экономических расходов на производство [17, 21].Известно, что характеристики нанофильтрационных мембран существенно зависят от солесодержания обрабатываемого раствора. Так, ранее было показано [26, 27], что по мере увеличения концентрации раствора происходит существенное изменение селективности по одно и двух зарядным катионам. Для исследованных нанофильтрационных мембран селективность по Na+ может стремиться к нулю, а селективность по Ca+2, Mg+2 при этом составлять 50–80%, и еще значительно больше для многовалентных ионов тяжелых металлов. Поскольку морские воды относятся именно к высокосолевым растворам с разной степенью солености, была предпринята попытка оценить характеристики нанофильтрационных мембран в условиях, соответствующих наименее и наиболее соленым водам Мирового океана.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Для исследований была создана специальная установка, рассчитанная на тестирование стандартных нанофильтрационных элементов при давлении до 2 МПа и производительности по пермеату до 600 л/ч, схема которой представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема опытной установки. E1 – емкость исходного раствора объемом 200 л; Н1 – насос подкачки; Ф1 и Ф2 –микрофильтры с картриджами с рейтингом 5 мкм; Н2 – насос высокого давления; МБ – мембранный модуль с иссле"дуемым элементом.

Обвязка установки предусматривает организацию нескольких режимов работы:– циркуляция: емкость–насос подкачки–емкость, для приготовления солевого раствора;– работа по разделению раствора с возвратом пермеата и концентрата в емкость;– работа по разделению раствора с отбором части получаемого пермеата и концентрата.

На всех линиях установлены пробоотборники. На линиях пермеата и концентрата установлены расходомеры для контроля потоков. Манометры измеряют давление после насоса подкачки, насоса высокого давления и мембранного блока. Для поддержания стабильной температуры емкость Е1 снабжена теплообменником. Исходный раствор из емкости E1 подается на механические фильтры Ф1 и Ф2 насосом подкачки Н1, после чего насосом Н2, обеспечивающим создание заданной величины высокого давления, раствор подается в мембранный блок МБ, в котором происходит разделение на пермеат и концентрат. Расход сбрасываемого концентрата регулируется игольчатым дросселирующим вентилем ВР2, а расход рециркулирующего концентрата, возвращаемого на вход насоса Н2, – вентилем ВР1. Потоки организованы таким образом, что пермеат и концентрат возвращаются в емкость Е1, где происходит их смешение с разделяемым раствором. Для охлаждения раствора в емкости установлен змеевик З с холодной водой. Отбор проб пермеата и концентрата осуществляется через вентили В3 и В2 соответственно. Расход рецикла, концентрата и пермеата контролируется по ротаметрам Р1, Р2 и Р3, соответственно. Давление на выходе механических фильтров отображается манометром M1. Давления на входе и выходе мембранного блока отображаются манометрами М2 и М3, соответственно. Реле давления РД, установленное перед насосом высокого давления, производит аварийное отключение данного насоса при падении давления разделяемого раствора ниже 1 атм. Рециркуляция концентрата введена для обеспечения оптимальных условий работы мембранного элемента по количеству подаваемого раствора, согластно рекомендациям производителей мембран. Для проведения опытов готовился модельный раствор морской воды из обессоленной (обратноосмотической) воды с электропроводностью 8 мкСм/см и следующих солей: хлорида натрия (NaCl), магния сернокислого семиводного (MgSO4 ⋅ 7h3O), кальция хлористого двухводного (CaCl2 ⋅ 2h3O) и магния хлористого шестиводного (MgCl2 ⋅ 6h3O). Вначале готовилось 100 л модельного раствора общим солесодержанием 35 г/л. Для приготовления раствора солесодержанием 20 и 10 г/л исходный раствор (35 г/л) разбавлялся обессоленной водой. Выбранный диапазон концентраций соответствует составу большинства морей и мирового океана.

АНАЛИЗЫОсновными параметрами, измеряемыми в ходе экспериментов были: температура и pH раствора, а также содержание ионов Ca2+, Mg2+, Cl–. Содержание ионов Ca2+ и Mg2+ определялось комплексонометрическим титрованием по ГОСТ 23268.578 [28].Содержание сульфат иона основано на определении в виде BaSO4 в солянокислой среде с помощью гликолевого реагента. Чувствительность метода 2 мг/л [29]. Определение содержания хлоридов производилось потенциометрическим методом на иономере с хлорсеребряным электродом.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Важнейшими параметрами процессов мембранного разделения являются: селективность, удельная производительность, коэффициент проницаемости и гидравлический КПД мембранного элемента. Селективность (Задерживающая способность, Rejection) – способность полупроницаемой мембраны задерживать примеси, содержащиеся в воде. Обычно обозначается и определяется индивидуально для каждого типа ионов. Представляет собой отношение разности концентраций i-ого иона в исходной воде Сi исх и в фильтрате (пермеате) Ci перм к его концентрации в исходной воде, выраженное в процентах.

Удельная производительность (удельный расход, удельный съем, Flux) по пермеату – количество пермеата, получаемого с единицы поверхности мембраны в единицу времени при постоянном давлении, обычно выражается в л/(м2 ч):

где Qперм – поток пермеата, л/ч; Fм – площадь мембраны, м2. Для процессов мембранного обессоливания удельная производительность пропорциональна разности перепадов приложенного (ΔP) и осмотического (Δπ) давлений: J = A(ΔP – Δπ).Коэффициент проницаемости – K = J/ΔP в этих соотношениях, обычно выражается в л/(м2 ч МПа). Гидравлический КПД (Конверсия, Recovery, Степень отбора пермеата) установки характеризует степень полезного (целевого) использования воды и определяется как отношение расхода пермеата к расходу питательной воды, выраженное в процентах:

Для условий, когда часть концентрата возвращается на вход мембраны, при расчете гидравлического КПД мембранного элемента необходимо учитывать весь подаваемый на него раствор:

где ηм – гидравлический КПД (recovery) мембранного элемента, Qперм – расход (поток) пермеата, Qвх – расход раствора, поступающего на мембран ный элемент, Qрец – расход рецикла (рециркуляции концентрата), Qконц – расход концентрата.

Таблица 2. Расчетный состав модельных растворов

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Исходный раствор при помощи насоса подкачки поступает на установку, где, пройдя оба механических фильтра, подается на мембранный блок разделения насосом высокого давления (Grundfos CR"5"29). После МБ он делится на 2 потока – пермеата и концентрата, которые возвращаются в емкость с исходным раствором. В установке организован рецикл концентрата – часть концентрата возвращается на линию всасывания насоса высокого давления. Перед началом эксперимента отбирается проба исходного модельного раствора морской воды. После запуска установки при помощи вентилей ВР1 и ВР2 (рис. 1) задается расход рецикла и сброса концентрата для достижения ожидаемого значения гидравлического КПД. После выхода на стационарный режим (по истечении 5 мин), фиксируются значения расходов рецикла, концентрата и пермеата по, соответственно, ротаметрам P1, P2 и P3, записываются значения давления на выходе механических фильтров и давления до и после мембранного блока по манометрам M1, M2 и M3, соответственно. Отбираются пробы пермеата и концентрата, после чего замеряется их температура. Далее при помощи вентилей ВР1 и ВР2 задаются расходы концентрата и рецикла для достижения нового значения гидравлического КПД. Таким образом, задается 4 точки с различными значениями гидравлического КПД в диапазоне 5–16% (значение, рекомендуемое производителем мембранного элемента). На каждой из них отбираются пробы пермеата и концентрата, записываются значения расходов пермеата, рецикла и концентрата, записываются показания манометров – после механических фильтров, до и после мембранного блока.Эксперимент для каждой концентрации проводился по 30 мин. После проведения опытов на трех различных концентрациях исходного раствора (отбора проб на 4 точках с различным гидравлическим КПД на каждом из растворов) проводилась смена мембранного элемента, модельные растворы готовились заново.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕМБРАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ

В опытах использовались три промышленных нанофильтрационных мембранных элемента: NF90-4040 и SR90-4040, выпускаемые компанией DOW Chemical под маркой Filmtec, и мембранный элемент ЭРН КП-100-1016, который выпускается на основе нанофильтрационных мембран Владипор типа ОПМН-П.Все элементы одного типоразмера “4040” т.е. диаметр 100 и длина 1000 мм. Характеристики нанофильтрационных рулонных элементов, выпускаемых фирмой DOW Chemical под маркой Filmtec [30], и ЗАО НТЦ “Владипор” [31] под маркой ЭРН, представлены в таблице 3. Следует отметить, что мембраны типа SR90-4040 производятся специально для удаления сульфатов из морской воды [32–35]. Для обеспечения работы мембранного элемента в оптимальных условиях производится рециркуляция, т.е. возврат на вход насоса высокого давления части концентрата, так, чтобы подача не выходила за рекомендованные пределы. Для мембранных элементов типа 4040 производители рекомендуют осуществлять подачу раствора на мембранный элемент с расходом не ниже 0.7 и не выше 3.6 м3/ч. Кроме того, для каждого типа элементов существуют ограничения по максимальному расходу питающего раствора и минимальному расходу концентрата. При работе вне этих пределов мембраны могут быть разрушены или на них образуются отложения. При увеличении скорости раствора выше указанного возникают нерасчетные продольные усилия в мембранном элементе, а уменьшение расхода концентрата означает и уменьшение тангенциальной скорости раствора вдоль мембраны, которая, как указывалось выше, не должна опускаться ниже 2 м/с. В противном случае возможно образование осадков на поверхности мембраны.

Таблица 3. Основные характеристики нанофильтрационных элементов Filmtec.Производительность и селективность мембран определялись при следующих тестовых условиях:• 500 мг/л CaCl2, 5 атм, 25°С, 15% гидравлический КПД;• 2000 мг/л MgSO4, 5 атм, 25°С, 15% гидравлический КПД;• 2000 мг/л NaCl, 5 атм, 25°С, 15% гидравлический КПД

Таблица 4. Заданные и полученные параметры экспериментов на элементе NF90

РАБОЧЕЕ ДАВЛЕНИЕ, УДЕЛЬНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, КОЭФФИЦИЕНТ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Измерения гидравлических характеристик мембран должны проводиться при одном каком-то фиксированном параметре. Таким параметром выбрана степень отбора пермеата или гидравлический КПД (recovery) мембранного элемента, равная 15%, соответствует рекомендациям производителей данного элемента.Расход подающегося на элемент раствора поддерживался в заданных границах за счет подачи концентрата на вход насоса высокого давления.

Рис. 2. Опытная установка.При заданных начальных параметрах (тип мембраны, солесодержание, гидравлический КПД, давление) были определены все вторичные величины. Так для мембраны NF90 при концентрации 20 г/л параметры работы составили (см. табл. 4). На основании полученных результатов составлены графики полученных зависимостей. На рис. 3, 4 и 5 представлены зависимости соответственно рабочего давления, удельной производительности и коэффициента проницаемости от общего солесодержания. Как и следовало ожидать, давление, необходимое для поддержания потока пермеата, возрастает пропорционально солесодержанию раствора. При этом оно примерно вдвое ниже, чем для обратного осмоса при той же концентрации солей. При всех концентрациях требуемое давление соответствует ряду ЭРН > SR90 > NF90. С ростом общего солесодержания удельная производительность закономерно уменьшается в ряду NF90 > SR90 > ЭРН (рис. 5).

Следует учитывать, что давление при этом возрастает (рис. 3). Соответственно коэффициент проницаемости мембран, учитывающий давление раствора по уравнению (3), падает в еще большей степени (рис. 6). Рассматривая рисунки 5 и 6 можно сделать вывод о том, что при одинаковых давлении и солесодержании удельная производительность и коэффициент проницаемости мембранного элемента ЭРН ниже, чем те же параметры двух других, что объясняется более плотной мембраной в нем. Это дает возможность предположить, что мембранные элементы ЭРН более плотные и, соответственно, должны быть более селективными. Затем следуют SR90 и наименее плотные – NF90.

ИЗМЕНЕНИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ ИСХОДНОГО РАСТВОРА И СТЕПЕНЯХ КОНВЕРСИИ

Рассматривая зависимости селективности мембранного элемента по ионам Ca2+, Mg2+ и (рис. 7–9) в исследуемом диапазоне концентраций (от 10 до 35 г/л) можно отметить, что для мембранных элементов ЭРН и NF90 такая зависимость практически отсутствует, в то время как у элемента SR90 наблюдается некоторое повышение селективности по всем ионам. Рассматривая зависимости селективности мембранного элемента по ионам Ca2+, Mg2+ и (рис. 10–12) в исследуемом диапазоне давлений (8–18 атм.) и концентраций (от 10 до 35 г/л) можно отметить, что все элементы проявляют максимальную селективность к анионам на уровне 99–99.5%, что соответствует коэффициенту очистки 100–200. Для катиона Mg2+ селективность несколько ниже – 90–98%, что соответствует коэффициенту очистки 10–50. Для катиона Ca2+ селективность еще ниже – 60–97%, что соответствует коэффициенту очистки 2–30. Причем совершенно очевидно существенное превосходство по селективности мембран элемента ЭРН.

Изучение влияния величины отбора пермеата, т.е. гидравлического КПД, на селективность мембран показало, что в изучаемом диапазоне, который рекомендован производителями, изменения находятся на уровне погрешности измерений. На рис. 12 представлена зависимость селективности по сульфат"иону от гидравлического КПД для мембран при концентрации раствора 20 г/л. Рассматривая результаты по селективность мембран по Ca2+, Mg2+, можно видеть, что селективность по всем ионам мембраны элемента ЭРН наибольшая, затем следует SR90 и NF90. При этом зависимость селективности от давления и гидравлического КПД в исследованном диапазоне малозаметна. В ходе экспериментов также выборочно замерялись концентрации ионов Na+ и Cl– для проверки схождения материального баланса. Из полученных данных можно судить, что селективность мембран элементов NF90 и SR90 по натрию и хлоридам составила 17–20% и 23–27% соответственно. Для элемента ЭРН селективность по натрию и хлоридам несколько выше: 20–30% и 45– 60%, соответственно, причем она снижалась соснижением солесодержания исходного раствора (см. табл. 5). Эти данные хорошо согласуются с полученными ранее данными на хлоридных растворах [19].

Таблица 5. Селективность по ионам мембран различных элементов

ВЫВОДЫ

В ходе опытов было установлено, что селективность и производительность возрастают с повышением давления на всех исследуемых элементах. Наибольшая селективность по анионам и катионам возрастает в ряду ЭРН > NF90 > SR90, а производительность в ряду NF90 > SR90 > ЭРН.• Селективность мало зависит от степени отбора пермеата и солесодержания.• Содержание солей жесткости снижается на 90–95%.• Общее солесодержание снижается на 30–40%.• При общем солесодержании 35 г/л рабочее давление не превышает 20 атм, что более, чем вдвое, ниже, чем для мембран обратного осмоса.

Это объясняется тем, что поскольку соли натрия извлекаются незначительно, их осмотическое давление на процесс разделения практически не влияет. Элементы NF90 и SR90 показали похожие результаты, хотя селективность специализированного (для удаления сульфатов) элемента SR90 по всем трем ионам оказалась ниже, чем селективность элемента NF90. С точки зрения селективности, хуже других оказался элемент SR90, а с точки зрения удельной производительности таковым оказался элемент ЭРН. По полученным результатам, прежде всего, по селективности элемент ЭРН, скорее, стоит отнести к низконапорному обратному осмосу, поскольку параметры данного элемента близки к таковым для обратноосмотических мембран (рис. 12).Исследованные элементы могут быть использованы с высокой эффективностью для умягчения морских и солоноватых вод с различным солесодержанием.Работа выполнена при поддержке Ведущей научной школы РФНШ-3239.2010.2 и гранта РФФИ № 09-08-01146-а.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Sommariva C. The 72 MIGD multi"stage flash distillation plant at Al Taweelah. Abu Dhabi. UAE. Desal. Water Reuse. 6. 1. 1996. P. 30–36.2. Khawaji Akili D. et al. Advances in seawater desalination technologies. Desalination 221. 2008. P. 47–69.3. AlSahali Mohammad, Ettouney Hisham. Developments in thermal desalination processes: Design. Energy and costing aspects. Desalination 214. 2007. P. 227–240.4. AlHengari Salah et al. Performance analysis of a MSF desalination unit. Desalination 182. 2005. P. 73–85.A. Khawajia D., Kutubkhanaha I.K., Wie JongMihn. Advances in seawater desalination technologies. Desalina tion 221. 2008. P. 47–69.5. ElZanati E., ElKhatib K.M. Integrated membrane based desalination system. Desalination 205. 2007. P. 15–25.6. Drioll Enrico et al. Integrated membrane operations for seawater desalination. Desalination 147. 2002. P. 77–81. 7. Heinz Ludwig. Hybrid systems in seawater desalination – practical design aspects, present status and development perspectives. Desalination 164. 2004. P. 1–18.8. Hamed Osman A., AlOtaibi Holayil A. Prospects of operation of MSF desalination plants at high TBT and low antiscalant dosing rate. Desalination 256. 2010. P. 181– 189.

9. Reverse Osmosis and Nanofiltration, Second Edition, American Water Works Association. 2007. Softbound. 226 p.10. Schaefer A., Fane A., Waite T. Nanofiltration: Principles and Applications. ELSEVIER. 2004. Amsterdam. 560 p.11. Properties of nanofiltration membranes; model development and industrial application / by Johannes M.K. Timmer. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven. 2001. 154 р.12. Lefebvre X., Palmeri J. Nanofiltration Theory: Good Co-Ion Exclusion Approximation for Single Salts. J. Phys. Chem. B. 2005. 109. P. 5525–5540.13. Nanofiltration in drinking water treatment, Literature Review, © TECHNEAU – 35 – Techneau. D5.3.4B. November 27. 2006.14. Hilal N., AlZoubi H., Darwish N.A. and Mohammad A.W. “Nanofiltration of Magnesium Chloride, Sodium Carbonate, and Calcium Sulphate in Salt Solutions”. Separation Science and Technology, 40: 16. P. 3299–3321.15. @16. Millero F.J., Feistel R., Wright D.G., McDougall T.J. The composition of Standard Seawater and the definition ofthe Reference"Composition Salinity Scale // Deep-Sea Research I 55. 2008. P. 50–72. http://www.salinometry. com/pdf/Millero_et_al_Composition_2008.pdf17. Первов А.Г., Андрианов А.П., Ефремов Р.В., Козлова Ю.В. Новые тенденции в разработке современных нанофильтрационных систем для подготовки питьевой воды высокого качества: обзор // Критические технологии. Мембраны. 2005. № 1 (25).С. 18–34.18. Макаров Р.И., Первов А.Г., Андрианов А.П. Прогноз качества воды, обработанной с помощью нанофильтрационных мембран ОПМН // Критические технологии. Мембраны. 2002. № 15. С. 3–9.19. Timmer J.M.K. Properties of nanofiltration membranes; model development and industrial application // by. Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven. 2001. 154 р.20. Turek Marian. Seawater desalination and salt production in a hybrid membrane"thermal process. Desalination 153. 2002. P. 173–177.21. Hamed O.A. et al. Nanofiltration Membrane Pretreatment Of Swro Feed & Msf Make"Up, Technical Report No. TR. APP3808/96008"IIIA. December 2005.22. AlShammiri M., Ahmed M., AlRageeb M. Nanofiltration and calcium sulfate limitation for top brine temperature in Gulf desalination plants, Desalination 167. 2004. P. 335–346.23. Dydo P., Turek M., Ciba J. Scaling analysis of nanofiltration systems fed with saturated calcium sulfate solutions in the presence of carbonate ions. Desalination 159. 2003. P. 245–251.

24. Millero F.J., Feistel R., Wright D.G., McDougall T.J. The composition of Standard Seawater and the definition of the Reference"Composition Salinity Scale // Deep Sea Research I 55. 2008. P. 50–72. http://www.salinometry. com/pdf/Millero_et_al_Composition_2008.pdf25. Аржанова Е.Б., Гладуш М.Г., Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е. Разделение моно и поливалентных ионов методом нанофильтрации в водных растворах высоких концентраций. Перспективные материалы. Cпец. Выпуск № 8, февраль 2010. C. 183–188.26. Аржанова Е.Б., Рябчиков Б.Е., Пантелеев А.А., Гладуш М.Г., Никольский В.М. Определение эффективности разделения моно и двухвалентных ионов нанофильтрацией в хлоридных растворах высоких концентраций // Перспективные материалы.Cпец. Выпуск № 10, февраль 2011. C. 227–232.27. ГОСТ 23268.5"78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно"столовые и природные столовые. Методика определения ионов Ca2+ и Mg2+. 1983.28. ГОСТ 4389"72. Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов.29. Сайт фирмы Dow Chemical www.Filmtec.com30. Сайт ЗАО НТЦ Владипор www.vladipor.ru31. Dow Water & Process Solutions, Sulfate Removal from Injected Water in Oilfield Operations // http://www. dow.com/liquidseps/prod/sp_oil.htm32. Seawater sulphate reduction systems // http://www.akersolutions.com/en/Globalmenu33. FILMTEC Membranes – SR90 Membrane Sulfate Removal of Offshore Oil Injection Water // https:// dow-answer.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/ 278/~/filmtec-membranes–sr90

Performance Tests to Justify Desalination of Seawater with Nanofiltration MembranesB. E. Riabchikov, A. A. Panteleev, M. G. GladushCJSC “Research and Production Company MEDIANAFILTER”Krasnokazarmennaya str. 17B/3, Moscow, 111250 RussiaTroitsk Institute for Innovation and Fusion Research (TRINITI)Pushkovykh str., vlad. 12, Moscow reg., Troitsk, 141190 RussiaEmail: [email protected] this paper we summarize the results of our performance tests of nanofiltration membranes “ERN”, NF90 and SR90 used in the processing of model solutions simulating seawater with varying salt content. It is shown that the overall selectivity and efficiency for all types of membranes increases with higher pressure. At the same time the best selectivity for anions and cations increases as “ERN” > NF90 > SR90 while the membrane efficiency grows as NF90 > SR90 > “ERN”. The measurements allow us to estimate that the selectivity is only slightly dependent on the degree of selection and the permeate salinity, the content of hardness salts is reduced by 90–95%, and TDS is reduced by 30–40%. With a total salt content of 35 g/l the operating pressure is 20 atm, which is more than twice lower than for the reverse osmosis membranes. Thus, it is shown that these membranes can be efficiently used for softening of sea and saltish water with different salt content. Keywords: Nanofiltration, Desalination, water softening, seawater.

www.mediana-filter.ru

Нанофильтрация и фотокатализация: новые методы очистки воды

Подобрать подходящий метод очистки воды в зависимости от наличия примесей и ее назначения достаточно непросто. Какой-то способ можно применять с целью нейтрализации бактерий, другой – для удаления примесей в виде песка, ила, глины, а, к примеру, после кипячения вода становится более мягкой. Существуют разные методы, как давно используемые, так и те, которые появились недавно.

Очистка воды: проблемы и сложности

Старые методы в виде кипячения, осветления и отстаивания применяются и сейчас, хотя “на вооружении” человечества стоят новейшие технологии. Причина этого проста: нехватка средств на покупку дорогостоящего оборудования. К примеру, метод осветления все еще популярен, так как многие приборы, созданные по последнему слову техники, способны работать лишь с подготовленной водой. Именно путем осветления из жидкости можно устранить осадок и взвешенные частицы.

Показатели скорости оседания примесей в нагретой до 100 градусов воде следующие:

• Время выпадения крупного песка в осадок – 10 секунд, скорость осаждения (в мм/с) – 100;
• Время выпадения песка мелкого – 120 секунд, скорость осаждения – 8;
• Ил – 2 часа выпадение, 0,145 мм/с осаждение;
• У глины первый показатель неделя, второй – 0,00154;
• Время выпадения мелкой глины – 2 года, осаждения – 0,0000145.

Если вода фильтруется для производственных нужд, очистить ее проще. Зачастую достаточно обеззараживание и обезжелезивание. С данной целью применяются специальные установки, окислители.

Сложнее бороться за чистоту воды для питья, так как к проблемам жесткости добавляются и другие. Сегодня функционирует масса предприятий, выбрасывающих довольно странные вещества, которые потом оказываются в реках и скважинах. Получить в таком случае пригодный для применения человеком продукт сложно, а найти идеальный фильтр – невозможно. Даже новейшие технологии не позволяют применять один прибор для нейтрализации всех видов примесей.

Методы фильтрации

Невозможность применения единого прибора для очистки – причина, по которой приходится проводить водоподготовку, поэтапно избавляя жидкость от различного типа включений. Сюда относятся:

• Озонирование – окисление путем применения жидкого кислорода;
• Обратный осмос – мембранный метод, работающий с большим количеством органики, с солями, вирусами, бактериями;
• Ионообменные методы – старые, но все еще широко эксплуатируемы, так как дают наиболее высокий процент умягчения;
• Комплексные установки.

Фотокатализация и нанофильтрация

Одна из прогрессивных технологий – нанофильтрация. Данным методом очистки можно нейтрализовать хлорсодержащие и органические галогенные примеси, убрать цвет. Однако данная технология все же требует предварительной водоподготовки в виде применения обратного осмоса или ультрафильтрационных установок. Способ эффективный, но не дешевый.

Идея фотокатализации – вывод растворенных и взвешенных примесей из поверхностных источников воды без предварительной водоподготовки.

Новые приборы

Изготовлением новейшего оборудования занялись именитые компании. Уже выпущен нанофильтрационный фильтр, представляющий собой трубу с капиллярной мембраной. Достоинство прибора – отсутствие застойных мест, недостаток – высокий уровень потребления электроэнергии.

Другая новинка – рулонный аппарат. У этого прибора преимуществ больше: отсутствуют застойные места, присутствует возможность регулировки давления, а также корректировки скорости подачи воды, можно настраивать частоту промывок. Еще один плюс аппарата – низкий уровень потребления энергии.

ochistivodu.ru

Нанофильтрация получение сверхчистой воды для медицинских и других целей

Установка нанофильтрации для получения особо чистой воды для медицинских и других целей

Назначение установки очистки воды

Установка НАНОФИЛЬТРАЦИИ обеспечивает получение особо чистой воды высокого качества, которая применяется в медицинской, фармацевтической, электронной, стекольной, пищевой и др. отраслях промышленности.

Вода, продавленная через систему мембранных фильтров очищается от опасных для здоровья человека бактерий, вирусов, микроорганизмов, коллоидных частиц органических соединений (в том числе пестицидов), молекул солей тяжелых металлов, нитратов, нитритов и других вредных примесей. В фармакологии установка применяется для получения апирогенной воды (воды для инъекций).

Установка может также эффективно использоваться для снижения солесодержания и удаления ионов минеральных веществ и тяжелых металлов в производстве ликероводочной продукции и безалкогольных напитков, в системах водоподготовки для теплоэнергетики, котлов высокого давления с целью получения обессоленной воды. Она может быть также применена для получения питьевой воды из сильно минерализованных вод.

Производительность установки очистки воды

В зависимости от количества мембранных модулей производительность установки составляет 0,2 - 5 м3/ч.

Условия эксплуатации и технические характеристики установки

Рабочее давление, М Па до 2,2Температура исходной воды, оС 5-45рН исходной воды 2-11Мутность, мг/л меньше или равно 1,5Окисляемость, мг/л меньше или равно 3,0Содержание свободного хлора, мг/л меньше или равно 0,1Жесткость, мг-экв/л меньше или равно 3,0

При превышении указанных показателей содержания примесей в исходной воде предусматривается предочистка.

Основные преимущества:

• широкий диапазон применения;
• минимальные эксплутационные затраты;
• отсутствие агрессивных сточных вод;
• простота контроля и управления.

Глубина очистки воды

Комплектация установки очистки воды

Базовая комплектация:

• высоконапорный насос;
• мембранные модули;
• блок управления.

В зависимости от качества исходной воды установка дополнительно комплектуется фильтрами предочистки: микрофильтром, сорбционным фильтром, фильтром - умягчителем и обезжелезивателем. Специальная система регулирования позволяет получать очищенную воду с заданным содержанием минеральных солей.

Схема установки очистки воды и принцип работы

Переходная вода направляется через систему предочистки, которая в зависимости от качества исходной воды может содержать фильтры-осветлители, микрофильтры, обезжелезиватели, умягчители и адсорбционные фильтры.

Вода после предочистки с помощью насоса высокого давления (20 подается на систему мембранных элементов, количество которых зависит от производительности установки. В мембранных элементах под действием перепада давления осуществляется разделение потока воды на пермеат (очищенную воду) и концентрат (где накапливаются все примеси, содержащиеся в исходной воде). Для регулирования солевого состава очищенной воды предусмотрен байпас.

Нанофильтрационные установки могут функционировать как в ручном, так и в автоматическом режимах.

Условные обозначения. К - Краны шаровые ММ - Мембранный модуль К1- Пуск воды Н - Насос высокого давления К2 - Байпас ФМУ - Фильтр сорбционный К3 - Отбор пермеата БР - Бак расходный К4 - Возврат пермеата БК - Бак для концентрата В - Вентили регулировочные Р - Расходомер В1 - Сброс концентрата ОК - Обратный клапан В2 - Возврат концентрата М1, М2, М3 - Манометр В3 - Циркуляция концентрата

www.konversia.com

Смотрите также

• 
  Подача воды
• 
  Соль вода
• 
  Зеленые воды
• 
  Овп воды
• 
  Диссоциация воды
• 
  Память воды
• 
  Вода новотерская
• 
  Вода кислородная
• 
  Вода джермук
• 
  Вешних вод
• 
  Передать воду