Удаление биогенных элементов в мембранном биореакторе

Мембранные биологические реакторы (МБР) получили признание в мире, поскольку позволяют достигать стабильно высокое качество очистки, в том числе и от биогенных элементов, с одновременным сокращением объемов существующих сооружений. Мировой опыт эксплуатации МБР в промышленных масштабах в течение длительного времени (на ряде очистных сооружений – более 10 лет без замены мембран) показывает высокую надежность как оборудования, так и самой технологии. Мембранные технологии рассматриваются как одно из наиболее перспективных направлений развития биологической очистки городских сточных вод.

Оценка эффективности применения МБР для биологического удаления биогенных элементов проведена специалистами Инженерно-технологического центра АО «Мосводоканал» в ходе полупромышленных испытаний на установке производительностью до 5 м³/сут (рис.1) на Курьяновских очистных сооружениях.

Применение мембранной технологии позволяло эффективно реализовать процесс биологического удаления азота и фосфора для низкоконцентрированных городских сточных вод с сокращением объема сооружений на 30%. Поскольку вынос взвешенных веществ благодаря использованию мембраны отсутствует, использование технологии МБР позволяет поддерживать оптимальный возраст активного ила для обеспечения достаточно высокой активности гетеротрофных бактерий и нитрификаторов. В связи с этим технологии на основе MBR-реакторов обеспечивают гарантированное качество очистки не только от взвешенных и органических веществ, но и аммонийного азота.

Промышленная реализация мембранной технологии в АО «Мосводоканал» была произведена в 2015 году на реконструированных очистных сооружениях производительностью 500 куб.м/сут в поселке Минзаг (рис.2). Мембранные технологии позволили повысить эффективность очистки за счет повышения концентрации активного ила и исключения двух технологических этапов – отстаивание воды на вторичных отстойниках и прохождение её через фильтры доочистки. Это обеспечило компактность очистных сооружений — размещение всех основных технологических узлов в едином производственном здании, а также решило проблему неприятных запахов.

Мембранная фильтрация на стадии доочистки коммунальных сточных вод

Взвешенные вещества являются показателем, по которому существующие нормативы требуют высокого качества очистки сточных вод. Гравитационное илоразделение во вторичных отстойниках позволяет добиваться требуемого качества очистки по взвешенным веществам. Однако при возникновении нештатных ситуаций, например, при колебаниях дозы ила в аэротенках, залповых сбросах токсикантов происходит ухудшение илоразделения и повышение концентрации взвешенных веществ в очищенной воде. Это не только приводит к несоответствию нормативным требованиям очистки, но и ухудшает работу систем ультрафиолетового обеззараживания.

Применение стадии доочистки (третичной очистки) от взвешенных веществ решает эту проблему. Наиболее современным методом является мембранная микро- и ультрафильтрация.

Испытания технологии ультрафильтрации для доочистки биологически очищенных сточных вод проведены Инженерно-технологическим центром АО «Мосводоканал» на опытной установке, работающей по принципу «тупиковой» фильтрации с периодической обратной промывкой (рис.3). Использование ультрафильтрации существенно улучшило показатели качества биологически очищенной воды: концентрация взвешенных веществ в воде, прошедшей третичную очистку, не превышала 1 мг/л. Применение этого метода на стадии доочистки позволит достигать стабильного соблюдения нормативов ПДК

Применение мембран на стадии доочистки в АО «Мосводоканал» в промышленном масштабе произведено в 2017 году на реконструированных очистных сооружениях производительностью 2000 куб.м/сут в поселке Щапово (рис.4).

Биологическая очистка на сооружениях осуществляется в двух линиях аэротенков, где предусмотрены зоны для прохождения процессов нитрификации и денитрификации, осуществляющих очистку от соединений азота. Удаление фосфора фосфатов происходит реагентным способом путем дозирования треххлористого железа в трубопровод возвратного активного ила. Для разделения иловая смесь из аэротенков направляется во вторичные отстойники.

Биологически очищенная сточная вода поступает в буферный резервуар и далее на блок доочистки. Микрофильтрационные мембранные модули со сменными трубчатыми мембранами, расположенными вертикально, размещены в резервуарах. Фильтрация в мембранных трубках происходит по принципу снаружи-внутрь. Мембранная фильтрация обеспечивает глубокую доочистку от мелкодисперсных взвешенных веществ, бактерий, вирусов, коллоидных веществ и стабильное качество очищенных сточных вод, соответствующее нормативам на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения. Содержание взвешенных веществ в очищенной воде, выходящей из мембранных резервуаров, не превышает 3 мг/л.

Поделиться:

www.mosvodokanal.ru

Мембранные технологии. Обратный осмос. Ультрафильтрация. Статьи

Принцип мембранных процессов, широко применяемых в очистке воды, состоит в пропускании исходной воды через полупроницаемую мембрану.

Под влиянием приложенного давления молекулы воды некоторые растворенные вещества (размер которых меньше диаметра пор мембраны) проникают через мембрану, тогда как остальные примеси задерживаются. В результате прохождения через мембрану исходная вода разделяется на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (сконцентрированный раствор примесей). Фильтрат подается потребителю, а концентрат сливается в дренаж.

Принципиальная схема мембранной технологии

Все примеси, размер которых превышает размер пор мембраны, механически не могут проникнуть через мембрану. Благодаря такой технологии, даже при значительном ухудшении параметров исходной воды, качество очищенной воды остается стабильно высоким.

Мембрана в отличие от «накопительных» систем очистки воды (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает примеси внутри себя, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду.

Размер задерживаемых частиц определяется структурой мембраны, то есть размером ее пор.

Мембранные процессы можно классифицировать по размерам задерживаемых частиц на следующие типы:

• микрофильтрационные мембраны,
• ультрафильтрационные мембраны,
• нанофильтрационные мембраны,
• обратноосмотические мембраны.

При переходе от микрофильтрации к обратному осмосу размер пор мембраны уменьшается и, следовательно, уменьшается минимальный размер задерживаемых частиц. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее сопротивление она оказывает потоку, и тем большее давление требуется обеспечить для процесса фильтрации.

Микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,1-1,0 мкм задерживают мелкие взвеси и коллоидные частицы, определяемые как мутность. Как правило, они используются, когда есть необходимость в грубой очистке воды, или для предварительной подготовки воды перед более глубокой очисткой.

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10 000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли. Такие мембраны применяются в промышленности и в быту и обеспечивают стабильно высокое качество очистки от вышеперечисленных примесей, не изменяя при этом минеральный состав воды.

Нанофильтрационные мембраны характеризуются размером пор от 0,001 до 0,01 мкм. Они задерживают органические соединения с молекулярной массой выше 300 и пропускают 15-90% солей в зависимости от структуры мембраны.

Обратноосмотические мембраны содержат самые узкие поры и потому являются самыми селективными. Они задерживают все бактерии и вирусы, бoльшую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность, и патогенные вещества). В среднем обратноосмотические мембраны задерживают 97-99% всех растворенных веществ.

Такие мембраны используется во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества (розлив воды, производство алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармацевтика, электронная промышленность и т. д.).

Обратноосмотические мембраны широко применяются в быту — системы обратного осмоса позволяют получить чистейшую воду, удовлетворяющую СанПиН «Питьевая вода» и европейским стандартам качества для питьевого водопользования, а также всем требованиям для использования в бытовой технике, системе отопления и сантехнике.

Использование двухступенчатого обратного осмоса (вода дважды пропускается через обратноосмотические мембраны) позволяет получить дистиллированную и деминерализованную воду. Такие системы являются экономически выгодной альтернативой дистилляторам-испарителям и используются на многих производствах (гальваника, электроника и т. д.)

Преимущества мембранной технологии

Мембранная технология получила широкое распространение как промышленном, так и в бытовом использовании благодаря ряду неоспоримых преимуществ:

• Стабильно высокое качество очищенной воды;
• Мембрана в отличие от накопительных водоочистных систем (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает внутри себя примеси, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду;
• Низкие эксплуатационные затраты;
• Экологическая безопасность — отсутствие химических сбросов и реагентов;
• Минимальное внимание со стороны пользователя;
• Компактность.

Современные мембранные системы, производимые ООО «Осмос», полностью автоматизированы, оснащены многоступенчатой системой защиты и различными функциональными режимами:

• Электронный контроллер управления обеспечивает простоту и удобство в эксплуатации;
• Режим автоматического ополаскивания мембран фильтратом при остановке системы позволяет продлить срок службы мембран;
• Защита от «сухого хода» обеспечивает автоматическое отключение и включение системы в случае отключения воды в доме;
• Контроль входного и рабочего давлений и предохранительный клапан позволяют избежать аварий;
• Стеклопластиковые корпуса для мембранных элементов обеспечивают надежную работу на высоком давлении.

С полным каталогом мембранных систем очистки воды производства ООО «Осмос» можно ознакомиться на странице «Мембранные установки».

www.osmos.ru

Преимущества мембранных технологий водоподготовки для промышленных меропристий

Современная водоподготовка для промышленности должна быть экономичной, эффективной и безопасной. Совершенно недопустимым является превышение установленных санитарных норм для выбросов, а кроме того, важно не допустить использования в производстве низкокачественной воды, что может привести к поломкам оборудования или порче продукции. Именно поэтому предприятия нефтехимической, пищевой и других отраслей выбирают самые надежные системы для бесперебойной работы в условиях высокой интенсивности техпроцессов. Мембранные технологии – это современное решение с лучшими параметрами экологической чистоты, которое позволяет достигать необходимой глубины водоочистки в любых условиях.

Как это работает?

Водоподготовка для промышленных предприятий осуществляется с использованием мембран с установленным размером пор. Это означает, что преодолеть барьер могут только те растворенные вещества и взвеси, которые меньше размера пор. Более крупные частицы задерживаются, выделяются из потока и сливаются в дренажную систему. Соответственно поток очищенной воды продолжает движение в системе к потребителю, оборудованию, к определенным точкам технологического процесса и т.д.

Преимущества

Замена устаревших систем на установки мембранного типа – это переход к более безопасным, экономичным и эффективным методам. Такая водоподготовка для промышленных предприятий становится общепринятым стандартом в теплоэнергетике, химической и электронной промышленности , фармацевтике и многих других отраслях. Выбор в пользу мембранных технологий очистки обуславливается целым рядом преимуществ:

• Поддержание высокого качества подготовленной воды. Водоподготовка на предприятии позволяет стабильно получать воду с необходимым уровнем очистки. Причем использование мембран с различной размерностью пор для тех или иных участков дает возможность контролировать качество потока с минимальными издержками.
• Безреагентная очистка. Водоподготовка для промышленных предприятий с применением мембранных технологий не требует содержания реагентного хозяйства. Благодаря этому удается упростить обслуживание систем и сделать их более безопасными.
• Экологическая безопасность. Активированный уголь и другие варианты загрузки водоподготовительных систем со временем неизбежно накапливают примеси, которые при неправильной эксплуатации могут попасть в уже подготовленную жидкость. Мембраны гарантированно защищены от такого негативного сценария – технология исключает накопление примесей, поэтому вода в системе всегда соответствует заданным критериям качества.
• Надежность и простота эксплуатации. Водоподготовка для промышленности и хозяйственно-бытовых целей практически не требует внимания со стороны пользователя. Более того, системы гибко автоматизируются в соответствии с условиями эксплуатации. Благодаря этому качественная и безопасная очистка жидкости производится фактически в автономном режиме.

Мембранные установки «Альмус» – это компактные, мощные и экономичные системы очистки воды. С их помощью удается обеспечить оптимальные условия для любых производственных и технических процессов с минимальными затратами. Комплексная водоподготовка на предприятии от ООО «Альтаир» – это оборудование, рассчитанное на длительную и стабильную работу в самых сложных условиях. Чтобы получить более подробную информацию у нашего специалиста-консультанта и заказать надежную систему, просто отправьте онлайн-заявку.

altair-aqua.ru

Мембранные технологии очистки: эффективно и выгодно!

Чистая вода нужна всем – с этим утверждением не поспоришь. Попробуем разобраться в таком важном и зачастую сложном вопросе, как очистка воды на современном промышленном предприятии. 

Поскольку очищенная вода участвует во многих, если не во всех производственных процессах, перед  специалистами компаний рано или поздно остро встает вопрос, какую же из существующих  технологий очистки наиболее оптимально использовать именно в их случае. Но несколько критериев бесспорно одинаково важны для всех. Среди них особенно можно выделить экономичность, безопасность и надежность для эффективной бесперебойной работы. 

История, восходящая к Аристотелю, и победное шествие мембранных технологий

Одной из широко распространенных в промышленности технологий водоочистки является использование мембран.  Интересно, что еще древние греки обнаружили, что морская вода опресняется, если пропустить ее через стенки воскового сосуда. Можно сказать, это и был первый фильтр. Сосуд плотно закрывали и опускали  в море, в результате получая пресную воду.

Вячеслав Дзюбенко, первый заместитель генерального директора – директор по производству АО «РМ Нанотех»: «Пионерами в получении мембран стоит считать немецких инженеров и учёных, и, в частности, фирму Sartorius. Там же, в Геттингене, работал нобелевский лауреат Рихард Зигмонди, который много сделал для развития принципов понимания, что такое мембраны, и проводил первые опыты с ними. После войны в качестве репараций оборудование фирмы Sartorius было вывезено в США, отсюда зародилась такая компания, как Millipore, которая много сделала для их дальнейшего развития. Широкая же коммерческая жизнь мембран началась в 1961 году, когда два американских ученых, Сурираджан, индийского происхождения, и Лоеб из Израиля, нашли способ резко повысить производительность ацетатно-целлюлозных ассиметричных мембран. После чего, с 60-х годов, они стали активно использоваться для опреснения морской воды, потому что задача ставилась именно опреснять воду не испарением и последующей конденсацией, добиваясь тем самым резкого сокращения потребления энергии. В 1979 году произошло новое революционное открытие так называемых композитных мембран фирмы Filmtec, когда получился резкий рост производительности по отношению к ацетатно-целлюлозной мембране. И с той поры началось победное шествие мембранных технологий ― в первую очередь для опреснения морской воды с целью получения из неё питьевой, а также в энергетике, электронике, биотехнологии ― везде, где требуется получение сверхчистой воды и водоподготовка. При этом нужно сказать, что мембраны могут иметь очень много назначений и применений ― в десятках, а может, и сотнях областей. В том числе для определения качества воды, в газоразделении, сушке газа, разделении кислорода и азота, для удаления гелия из попутного газа, перечислять можно долго. Это и проведение диализа крови ― целая отдельная отрасль. В Дании или той же Франции нет ни одного молочного предприятия, на которых бы не применялись мембраны, где они используются на всех стадиях производства ― от концентрирования молока до отделения альбуминов и т.д.».

Какие мембраны выбрать?

Вячеслав Дзюбенко, первый заместитель генерального директора – директор по производству АО «РМ Нанотех»: «Мы производим ультрафильтрационные, нанофильтрационные и обратноосмотические мембраны. Их различие идёт по размеру пор. Например, ультрафильтрация — это мембранный процесс, по своей природе занимающий промежуточное положение между обратным осмосом и микрофильтрацией. Типичное применение ультрафильтрации — выделение макромолекулярных компонентов из раствора, причем нижний предел отделяемых растворенных веществ соответствует молекулярным массам в несколько тысяч. Мембраны нанофильтрации имеют размер пор около одного нанометра. Они справляются с такими видами загрязнений, как многозарядные ионы, органические молекулы, вирусы. Нанофильтрация применяется для получения воды, очищенной от бактерий, вирусов, микроорганизмов, коллоидных частиц органических соединений (в том числе пестицидов), молекул солей тяжелых металлов, нитратов, нитритов и других вредных примесей. Большим плюсом при очистке воды в домашних условиях является сохранение жизненно необходимых для здоровья человека солей и микроэлементов. Обратный осмос применяется, когда нужно отделить от растворителя низкомолекулярные растворенные вещества, получить практически дистиллированную воду. Тут уже о размерах пор можно не говорить, тут речь идёт о межмолекулярных расстояниях».

Где купить?

Вячеслав Дзюбенко, первый заместитель генерального директора – директор по производству АО «РМ Нанотех»: «В России в сегментах ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса никто, кроме нас, продукцию такого рода не выпускает. Российские производители мембран есть в таких сегментах, как микрофильтрация, газоразделение. А вот по воде мы пока единственные в России».

Контакты: Телефон: 8 800 505 35 68 

Тел.+7 (920) 910-50-18 

Эл. почта: 

www.membranium.com

Водоподготовка и промышленная очистка воды промывными Титановыми мембранами

Группа компаний «Комплексные решения» предлагает полный комплекс услуг по обеспечению предприятий и производств оборудованием водоочистки. 

Вопрос подбора и конфигурации системы водоподготовки в каждом случае решается по-разному и зависит: от анализа исходной воды, от требований к качеству и количеству очищенной воды, от финансового бюджета заказчика.

Прежде чем приступить к подбору оптимальной схемы очистки воды на предприятии необходимо провести анализ воды. 

Для получения бесплатного технико-коммерческого предложения по водоочистному оборудованию и схемы его установки, вам достаточно:

• отправить результаты готового анализа воды на нашу эл. почту [email protected]  с пояснениями, в каких объёмах и для каких целей нужна очищенная вода
• или позвонить по телефону (812) 643-20-97 и сообщить результаты анализа воды нашему специалисту

Фильтры серии NC предназначены для тонкой очистки воды и химических растворов от вредных примесей.

Применяются для очистки воды на производстве и в промышленности. В конструкции используется принцип фильтрования воды через структурированный материал, в качестве которого используется мембрана из структурированного титана, нанесенного на подложку из высокопрочного сверхвысокомолекулярного полимера. Мембрана имеет слабую адгезию к осадкам взвесей фильтрующих жидкостей, что позволяет многократно накапливать и удалять осадки с поверхности и тем самым, обеспечивать длительный срок службы.

Очистка поверхности мембраны от накопленных загрязнений происходит в течении секунд за счёт обратного гидроимпульса (удара воды в противоположном направлении). В результате все скопившиеся загрязнения сбрасываются в канализацию.

• Тонкость очистки . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  0.1 микрон
  
• Материал корпуса фильтра . . . . . . . . . . . нержавеющая сталь марки SS304
  
• Рабочая температура . . . . . . . . . . . . . . . . 1-90°С
• Максимальное рабочее давление . . . . . . 8 атм.

Система очистки воды с титановыми мембранами для коттеджного поселка:
(мембраны промывается водой из гидробака)

Система очистки воды с титановыми мембранами для ГМК «Норильский никель»
(мембраны поочередно промывают друг друга)

Готовые решения, предлагаемые к установке:

Очистка воды Титановой мембраной

Сравните Ваш вариант очистки воды с нашим предложением 

Если Вы находитесь в поиске оборудования по очистке воды для производства, то наверняка уже имеете на руках несколько вариантов предложений от разных фирм. Они могут отличаться по составу предлагаемого оборудования, но, как правило, имеют примерно одинаковую высокую стоимость. Советуем обратить внимание на наши предложения. Зачастую они оказываются технически проще, а значит, надёжнее и дешевле.

Наш подход к работе заключается в выборе технически простых решений, которые не только отличаются высокой надёжностью и эффективностью, но и позволяют сэкономить средства заказчика. Многие компании рассчитывают на то, что заказчики плохо ориентируются в тонкостях водоочистки, поэтому их достаточно просто убедить в необходимости покупки дорогостоящего оборудования. Мы же предлагаем заказчикам рациональные и простые решения без ущерба в качестве очищенной воды — от «экономичного»  до «премиум» класса.

Опыт выполнения работ:

В 2014 году Федеральное государственное унитарное предприятие центральный научно-исследовательский институт им. академика А.Н. Крылова заказал сборку, монтаж и пуско-наладку оборудования для системы очистки воды в циркуляционном бассейне. 

Подробнее >>

В 2015 году ООО «Комплексные решения» выиграло тендер по подбору технологии очистки воды для 7 подразделений ГМК «Норильский Никель». По результатам контрольных анализов, вода из реки Норилка после очистки сисемы с Титановыми мембранами соответствует Высшей категории качества. 

Подробнее >>

В 2016 году ООО «Комплексные решения» осуществило монтаж и пуско-наладку оборудования для системы очистки воды в коттеджном поселке «Хонка»

Подробнее >>

В 2017 году ГМК «Норильский Никель» заказал систему очистки воды с промывными Титановыми мембранами производительностью 20м3/ч для административно-бытового корпуса шахты «Cкалистая» на 2,5 тысячи человек.

Подробнее >>

Водоподготовка на предприятиях

В сферу наших услуг по водоподготовке входят:

При проектировании схемы оборудования водоочистки мы руководствуемся следующими правилами:

Очистка воды от нерастворимых механических частиц

Очень часто первоочерёдной задачей промышленной водоподготовки становится очистка жидкости от нерастворимых механических частиц (песок, ржавчина и др.). Это поможет уберечь последующие фильтрационные установки (если они есть) и технологическое оборудование от засорения и преждевременного выхода из строя. Масштабность такой очистки зависит от нужд заказчика и может составлять от 500 до 0,1 микрон.

Иногда механическая очистка проводится в несколько этапов. Это необходимо, если вода сильно загрязнена крупными и мелкими частицами, а требования к качеству воды предъявляются высокие.

Выбор дополнительных методов очистки воды

Как правило, одного только фильтра механической очистки бывает недостаточно. Это может быть обусловлено переменчивостью состава воды, дополнительными требованиями специальных органов государственного регулирования и другими, порой совершенно неожиданными, причинами. В таких ситуациях требуются вспомогательные методы водоподготовки.

На выбор каждого конкретного варианта влияет результат анализа исходной воды и другие факторы.

Наиболее часто они применяются для удаления железа из воды (ржавых подтёков) и для умягчения воды (защита техники от накипи и серьёзных поломок). Это так же могут быть лампы с ультрафиолетовым спектром для обеззараживания воды. Так же есть и другие методы дополнительной очистки.

Финишная доочистка воды

Самая последняя ступень очистки устанавливается для того, чтобы очищенная вода полностью соответствовала требуемому качеству. Вариантов много. Это может быть, к примеру, деионизация или ещё более тонкая очистка воды. Для получения идеальной дистиллированной воды применяют обратноосмотические установки. А так же другие специальные методы водоподготовки.

Дополнительные устройства водоочистки

Для грамотного проектирования и установки систем очистки воды часто используют вспомогательные устройства. Например, механизмы, стабилизирующие давление в трубопроводе, предотвращающие противоток воды и другие.

Очень важно, чтобы эти вспомогательные устройства были согласованы по своим параметрам с оборудованием для очистки воды.

Результаты анализа исходной воды определяют количество стадий её очистки. Специалисты компании «Комплексные решения» помогут Вам правильно подобрать, спроектировать и установить любую систему очистки воды в соответствии с требуемыми нормами и пожеланиями заказчика.

Полезные ссылки:

Полезная информация:

• Привезите воду для анализа в офис нашей компании
  или отправьте результаты анализа воды нам на почту [email protected] с кратким пояснением, в каких объемах требуется очищенная вода
• Позвоните нам по многоканальному телефону 8(800) 222-80-97
  и получите консультацию специалиста

voda.kr-company.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