Ультрафильтрация воды

Содержание

Ультрафильтрация — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Общая информация[править | править код]

Ультрафильтрация — это процесс мембранного разделения, а также фракционирования и концентрирования веществ, осуществляемые путем фильтрования жидкости под действием разности давлений до и после мембраны. Размер пор ультрафильтрационных мембраны варьируется от 0,01-0,1 мкм.

Типичное применение ультрафильтрации – отделение макромолекулярных компонентов от раствора, причем нижний предел отделяемых растворенных веществ соответствует молекулярным массам в несколько тысяч. Для отделения растворенных веществ с молекулярными массами от нескольких сот до нескольких тысяч используется процесс, промежуточный между ультрафильтрацией и обратным осмосом, который называют нанофильтрация.

Ультрафильтрационные мембраны относятся к пористым мембранам, и в них задержка частиц определяется главным образом их размером и формой относительно размеров пор мембраны, а транспорт растворителя прямо пропорционален приложенному давлению. Итак, механизм разделения на ультрафильтрационных мембранах — ситовой.

Материалы ультрафильтрационных мембран[править | править код]

В настоящее время большинство ультрафильтрационных мембран изготавливаются из полимерных материалов. Ниже представлены некоторые из них:

Кроме указанных полимерных материалов в качестве УФ мембран используются неорганические (керамические) материалы.

Применение[править | править код]

Ультрафильтрация имеет широкую область использования, связанную с задачами отделения высокомолекулярных от низкомолекулярных компонентов. Подобного рода задачи могут найти применение в следующих отраслях:

См. также[править | править код]

Литература[править | править код]

А.А.Пантелеев, Б.Е.Рябчиков, О.В.Хоружий, С.Л.Громов, А.Р. Сидоров Технологии мембранного разделения в промышленной водоподготовке — М.: ДеЛи плюс, 2012;
М.Мулдер Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999.

назначение ультрафильтрационного модуля, преимущества и принцип работы, особенности эксплуатации

Установка ультрафильтрации воды является современным методом очистки жидкости от микроорганизмов, примесей и осадка за счет прохождения воды сквозь мембрану с порами от 0,002 до 0,01 мкм. Популярность применения ультрафильтрации связана с ее эффективностью и комплексным подходом.

Ультрафильтрация воды предполагает прохождение жидкости под давлением сквозь мембрану. За счет этого происходит не только безреагентная дезинфекция, но и осветление жидкости, удаление из нее тех примесей, которые в воде не растворяются.
Применение этого способа очистки воды обеспечивает полную защиту от вредных микроорганизмов – паразиты, бактерии и их споры, вирусы, колонии водорослей, механические примеси и органические вещества отсекаются мелкопористой мембраной.
От очистки ультрафиолетом, при котором бактерии также эффективно уничтожаются, этот способ отличается тем, что погибшие паразиты не попадают в воду.

Установка ультрафильтрации воды: преимущества

Установка ультрафильтрации воды отличается следующими положительными качествами:

Установки отличаются производительностью и представлены в широком ассортименте.
В трубопроводе может быть создано давление любой мощности.
При использовании этого метода очистки потребляется минимальное количество электроэнергии.
Оборудование отличается компактными размерами.
Установка ультрафильтрации воды может применяться при автоматизации процесса очистки жидкости и взаимодействовать с иными элементами в системе водоподготовки.
Ультрафильтрационные мембраны обладают эффективной обратной промывкой.
Данный метод очистки позволяет удалять тяжелые металлы, органические соединения, коллоидные частицы, вирусы и бактерии.
Несмотря на глубокую очистку, в воде сохраняются полезные вещества, например, соли.

Каким должен быть ультрафильтроционный модуль

Ультрафильтроционный модуль, который используется в системе очистки, должен обладать определенными качествами, которые обеспечат долговечность, легкое обслуживание установки и высокое качество получаемой воды.

Какими свойствами должен обладать модуль ультрафильтрации

Модуль ультрафильтрации рекомендуется выбирать с учетом следующих критериев:

Важно своевременно выявлять повреждение фильтрующей мембраны, особенно если вода изменила свои свойства. О повреждении модуля говорит наличие пузырьков воздуха в воде.
Модуль должен обеспечивать правильную организацию обратной промывки, заключающейся в эффективном удалении любых загрязнений мембраны. При этом следует учитывать, что при обратной промывке направление движения воды напрямую связано с портом подачи исходной жидкости. При подаче сверху концентрация загрязнений в волокнах мембраны приходится на ее нижнюю часть. В этом случае промывку производят также – сверху-вниз. Этот режим именуют «обратной промывкой сверху». В противоположном случае применяют «обратную промывку снизу» – если изначально исходная вода подавалась снизу.

Желательно, чтобы модуль был оснащен двумя точками подачи воды для фильтрации – за счет их чередования будет обеспечиваться равномерное распределение загрязнений в волокнах мембраны, и в дальнейшем очистка модуля будет происходить более эффективно.
По конструкции более предпочтителен модуль имеющий вид кольцевого зазора. От конструкции элемента зависит качество его обратной промывки, эффективное удаление загрязнение и снижение нагрузки на мембрану, что значительно продлевает срок ее службы. Конструкция модуля должна обеспечивать равномерное внутреннее прохождение воды с учетом площади очищающей мембраны.

Обратите внимание! Рекомендации по обслуживанию того или иного оборудования предоставляет производитель.

Ультрафильтрация для обеззараживания воды: от чего зависит качество

Качественная ультрафильтрация воды зависит от типа мембраны и размера ее пор. В свою очередь на эксплуатационные свойства мембраны влияют параметры используемого для изготовления ее волокон прядильного раствора на основе полимера «полисульфона».
Системы ультрафильтрации бывают бытовыми и промышленными. В первом случае используются керамические и органические мембраны. Срок службы керамики составляет 10 лет, поэтому такие мембраны более предпочтительны.
Вторая группа применяется для установок с большой производительностью – от 500 л в час.

Ультрафильтрация воды для коттеджа

Катастрофически неблагоприятная экологическая ситуация (даже в дальних от городов регионах) вынуждает прибегать к очистке питьевой воды. Это становится правилом для людей, которые заботятся о своих родных и близких.

Учитывая тот фактор, что процесс загрязнения источников питьевой воды увеличивается, своевременное внесение в план строительства коттеджей индивидуальных или комплексных установок водоочистки, позволит избежать этой проблемы в будущем. Эффективное и экономически выгодное очистное устройство для установки в коттедже или на даче – это система ультрафильтрации.

Решения BWT для фильтрации в коттедже:

Установка системы ультрафильтрации для очистки воды

Очистные системы ультрафильтрации устанавливаются в домах и коттеджах для защиты здоровья людей, сохранения в отличном виде сантехники и бытовых водонагревательных устройств. Водоподготовка и водоочистка позволяют:

избавиться от бактериального и вирусного заражения;
очистить воду от избыточной жесткости;
придать воде мягкость, приятные вкусовые качества и безопасность.

Какой бы ни была основная система очистки воды в коттедже, в качестве первой ступени предполагается установка механического фильтра со стальной сеткой. Он не допустит к очистному аппарату крупные примеси в виде песка, травы и прочего мусора, который выводит из строя очистное оборудование.

Для получения безопасной питьевой воды недостаточно установки промывного фильтра с сеткой. Большую чистоту и надежность придаст воде аппарат ультрафильтрации. Этого комплекса вполне достаточно для получения качественной чистой воды. Но если необходимо снизить жесткость жидкости, то можно добавить фильтр-умягчитель.

Преимущества очистки воды системами ультрафильтрации

Метод очистки воды, который дезинфицирует и осветляет жидкость без предварительной подготовки и с малыми финансовыми затратами – это ультрафильтрационная технология. Помимо дезинфекции и осветления, эта технология удаляет токсические частицы и опасные микробы с вирусами.

Благодаря лишь одному аппарату можно решить две серьезные проблемы: осветление и обеззараживание воды. Кроме того с прибором ультрафильтрации не нужно специальных умягчителей с ионитами.

В основе ультрафильтрации лежит принцип мембранной очистки воды. Полупрозрачная плотная мембрана прибора удаляет из воды вместе с микроорганизмами и взвешенные частицы тяжелых металлов. Этот метод водоочистки обеспечивает потребителей, чистой, мягкой, светлой и безопасной водой, а в качестве бонуса те полезные минералы, которые технология ультрафильтрации оставляет в воде.

Предложения концерна BWT

Водоочистные системы в домах проживания повышают уровень качества питьевой воды, защищают от болезней человеческую жизнь. Эта продукция недешевая. Поэтому долгий срок безотказной эксплуатации – одно из основных требований потребителя. Оборудование концерна BWT, отвечает всем требованиям, которые предъявляет потребитель системам водоподготовки и очистки.

Компания применяет современные научные разработки для создания продукции. Системы водоочистки экономно потребляют электроэнергию, что на данный момент — основное требование потребителей. Некоторые из разработок результат опыта, приобретеного за годы работы в области водоочистки.

Водоочистные системы концерна BWT удовлетворяет требованиям организаций, которые проводят экологический мониторинг. Системы ультрафильтрации концерна технологически качественно выполняют свою функцию и имеют безукоризненный дизайн.

Ультрафильтрация капиллярными мембранами

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

Что такое ультрафильтрация?

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

ультрафильтрация очистки воды позволяет избавиться от большинства примесей

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

Первый вариант – это уровень обычной проточной многоступенчатой системы. Обратный осмос известен всем, кто интересуется очистительными устройствами. Мембрана в таком случае пропускает исключительно молекулы h3O. Примеси, которые в ней находятся, слишком большие и попросту не пролазят. Ультрафильтрация же – нечто среднее между осмосом и микрофильтрацией.

Каковы плюсы технологии?

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

Что собой представляет мембрана из полого волокна?

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

картридж с капиллярной мембраной в разрезе

Где используется метод?

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

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

Какие устройства ультрафильтрации для дома предлагает рынок?

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

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

Ультрафильтрация или обратный осмос?

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

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

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

Бытовые системы ультрафильтрации

Установки ультрафильтрации предназначены для очистки воды от примесей, размером более 0,01 микрон. Сюда относятся микроорганизмы, бактерии, вирусы, взвешенные и коллоидные частицы, железо в окисленной форме, а также некоторые органические соединения. Таким образом получается чистая вода пригодная для питья, не содержащая вредных компонентов.

Назначение бытовой системы ультрафильтрации:

Осветление, снижение мутности и цветности, механическая дезинфекция воды.

Особенности бытовой системы ультрафильтрации:

Фильтр устанавливается под мойку, требуя немного места для монтажа. Сохраняет минеральный состав воды. Не понижает pH в отличие от обратного осмоса. Ультрафильтрация удаляет бактерии и микроорганизмы из воды. Нормальная работа фильтра при низком давление.

Модели бытовой системы ультрафильтрации:

Моделей ультрафильтрации немного, в отличии от систем обратного осмоса, т.к подходит эта система далеко не всем. У системы ультрафильтрации есть особенность, не описанная выше. Она заключается в том, что побочным действием в работе является разряжение воды, появления областей пониженного давления, т.е выделение растворенных газов, что в некоторых случаях ведет к не очень хорошим следствиям. Как бы это не смертельно, но иногда бывает очень не приятно, т.е может появиться неприятный запах как будто с канализации, но этот запах — это запах вашей воды, а именно запах газов растворенных в вашей воде. Поэтому только после изучения состава воды, мы можем порекомендовать ставить эту систему или нет, а если ставить, то какую именно.

Технология очистки воды методом ультрафильтрации

Прохождении воды через полупроницаемую перегородку — мембрану. Размер пор ультрафильтрационной мембраны находится в диапазоне 0,01—0,05 микрон. При этом мембрана задерживает содержащиеся в воде микроорганизмы, бактерии и другие более крупные частицы. Однако ультрафильтрация пропускает минеральные примеси. Загрязняющие вещества из исходной воды сливаются в дренаж. На выходе получается питьевая вода высокой чистоты, не содержащая примесей, и имеющая исходный минеральный состав.

Установка ультрафильтрационной очистки воды имеет компактные размеры и предназначена для установки под мойку или в другое удобное место.

Комплектация системы бытовой ультрафильтрации:

Система ультрафильтрационной очистки воды имеет 5 ступеней фильтрации, включающие в себя:

механический седиментный фильтр — представляет собой картридж из вспененного полипропилена, предназначен для удаления крупных механический примесей, взвесей, песка; периодичность замены — 4-6 месяцев*.
угольный фильтр — гранулированный активированный уголь GAC – предназначен для удаления хлора, органических соединений, растворенных газов, запаха; периодичность замены — 4-6 месяцев*.
фильтр из спресованного активированного угля — предназначен для доочистки воды, удаляет хлорорганические соединения; периодичность замены — 4-6 месяцев*.
стадию ультрафильтрации, на которой происходит удаление из воды бактерий, микробов, вирусов и других микроорганизмов, а также некоторых органических соединений; срок службы ультрафильтрационной мембраны — до полного прекращения фильтрации (обычно 4-5 лет).
стадию постфильтрации, представляющую собой угольный постфильтр, который улучшает вкусовые качества воды в случае длительного простоя установки, или фильтр на основе посеребренного угля, предназначенный для обработки получаемой воды ионами серебра (бактерицидная обработка).

Высокопроизводительные ультрафильтрационные модули Novospring предназначены для установки в подсобных помещениях и могут использоваться как отдельно, так и в составе комплексной системы очистки воды. В комплектацию бытового модуля ультрафильтрации входит корпус из нержавеющей стали, ультрафильтрационная мембрана, два держателя и инструкция на русском языке. По желанию заказчика может комплектоваться ручной системой промывки или автоматическим блоком управления и автоматом промывки.

* Срок службы фильтров может варьироваться в зависимости от качества исходной воды.

Кроме систем ультрафильтрацию устанавливаемых под мойку, мы можем изготовить системы ультрафильтрации для водоснабжения частного дома.

В Краснодаре, как и в других крупных городах, эти системы актуальны для очистки и обеззараживания воды из старых трубопроводов или из скважин в местах близкого пролегания коллекторов сточных вод. Например, такие системы мы устанавливали для фильтрации органического железа на ул. Шевченко, на ул Тургенева и в районе Красной площади города Краснодара, т.е где вонь от воды, вызвана содержанием большого количества микробов, бактерий и водорослей.

Вы собираетесь установить бытовую систему ультрафильтрации!? Тогда проанализируйте следующую информацию:

Из всех проточных бытовых систем ультрафильтрация и обратный осмос являются лучшим решением. Но в отличие от обратного осмоса, который вместе с загрязнениями удаляет минерализацию и понижаешь pH воды до кислой среды, ультрафильтрация минерализацию и pH не изменяет. Поэтому ультрафильтрацию лучше устанавливать людям с повышенной кислотностью желудка, а осмотическую воду таким людям пить не рекомендуется.

Ультрафильтрация не гарантирует вам стопроцентного удаления вирусов из воды. И не верьте тому человеку, который хочет убедить вас в обратном. Например, мембрана с размером пор 0,01 мкм удаляет лишь часть вирусов, потому что есть вирусы гораздо меньшего размера. Для эффективного удаления микроорганизмов необходимо использовать бытовые системы обратного осмоса ссылка.

На ресурсе ультрафильтрационной мембраны сильно сказывается наличие в исходной воде солей жесткости, растворенного железа и марганца. Поэтому, если в воде содержится большое количество таких веществ, они могут выпасть в осадок внутри фильтра и забить его. Следовательно:

— если жесткость исходной воды более 6 мг-экв/л, то перед бытовой системой ультрафильтрации необходимо установить систему умягчения.

— если в исходной воде присутствует железо и марганец с суммарной концентрацией превышающей 0,15 мг/л, то перед бытовой системой ультрафильтрации необходимо установить систему обезжелезивания.

Вирусы и бактерии, которые задержались мембраной, со временем начинают размножаться в объеме фильтра. Следовательно, возникнет вероятность их проникновения через мембрану. Поэтому замену ультра фильтрационной мембраны следует производить не реже одного раза в год.

Мы продаём и устанавливаем только правильно подобранные установки ультрафильтрации, отвечающие на 100% соотношению цена-качество!

По всем интересующим вас вопросам вы можете обращаться по указанному на сайте номеру телефона или отправить нам письмо с запросом. С удовольствием поможем вам в выборе фильтра.

Что такое ультрафильтрация воды?

Эффективным способом очистки воды является ее продавливание через полупроницаемые мембраны. Процессы фильтрации классифицируются по размерам разделяемых частиц:

микрофильтрация через мембраны с размерами пор от 0,05 до 10 мкм;
ультрафильтрация — поры от 0,001 мкм до 0,05 мкм;
обратный осмос и нанофильтрация — поры 1 нм и ниже.

Ультрафильтрация воды предназначена для удаления из нее микроорганизмов и макроскопических включений, не проходящих через поры мембраны.

Традиционный механизм действия фильтров с засыпкой основан на гравитационной очистке. Ультрафильтрация производится подобно просеиванию через пористое сито, где все частицы большего диаметра отделяются.

Типы мембран

Фильтрующие элементы представляют собой плоские листы или волокна с капиллярами. Через первые производится преимущественно ультрафильтрация сточных вод, а последние предназначены для водоподготовки.

Волокна в основном выполняются одноканальными, с внутренним диаметром около 0,8 мм. Они подвергаются частым нагрузкам и могут разрушиться при обратной промывке. Многоканальные волокна содержат несколько капилляров и обладают значительно большей прочностью.

Мембраны изготавливаются из полимеров, например, из полиэстерсульфона. Его параметры могут изменяться за счет добавления других синтетических материалов. Широкий диапазон рН обрабатываемых жидкостей дает возможность эффективно очищать фильтрующие элементы.

Полимерные мембраны должны периодически обеззараживаться, поскольку микробы любят поедать органику и образовывать на ней колонии.

Долго служит керамическая мембрана, которая хорошо отмывается моющими средствами. Цена ее выше, но срок эксплуатации достигает 10 лет.

Способы фильтрации

Система ультрафильтрации воды состоит из модулей, заполненных полыми пористыми волокнами. Исходная жидкость поступает в капилляры, после чего происходит фильтрация через боковые стенки. Возможна также подача в обратном направлении.

Промывка производится фильтратом с его подачей встречным потоком. Равномерное распределение жидкости снаружи волокон обеспечивает удаление отложений из капилляров. Здесь важно правильно подобрать режим промывки, чтобы легче удалялся загрязняющий слой.

Фильтры работают в двух режимах, один из которых напорный: вода подается в кожух устройства под давлением. Погружной способ производится с помощью мембран, опущенных в открытую емкость. С выходной стороны создается вакуум, и жидкость всасывается через фильтрующий материал.

Модули располагаются вертикально. Вода в них поступает с одного конца, а отводится — с другого. Количество модулей в одном фильтре обычно не превышает двух единиц. За счет этого требуется меньше прокладок, что уменьшает вероятность протечек. Вертикальные модули удобно обслуживать и тестировать. Их легко устанавливать и извлекать.

Режимы фильтрования

Когда производится ультрафильтрация воды, фильтры могут работать в тупиковом и тангенциальном режимах. В первом случае производится очистка всей подаваемой воды. Отложения с мембраны периодически удаляются в процессе промывки или с дренажным потоком. Мембрана быстро загрязняется, и перепад давления на ней должен поддерживаться небольшим, что снижает производительность аппарата. Способ применяется для водоподготовки, при небольшой концентрации взвесей.

При тангенциальном режиме фильтруемая среда циркулирует вдоль поверхности мембраны и отложений на ней образуется немного. Турбулентность потока в канале подачи позволяет очищать воду с высокой концентрацией взвесей. Недостатками способа являются рост энергозатрат на создание большой скорости потока и необходимость установки дополнительных трубопроводов.

Параметры ультрафильтрации

Основными параметрами ультрафильтрации являются:

Селективность — соотношение концентраций примесей в загрязненной воде (С_вх.) и в фильтрате (С_вых.): R = (1 — С_вых./ С_вх.) ∙ 100 %. Для процесса ультрафильтрации она велика, что позволяет задерживать мельчайшие частицы, в том числе бактерии и вирусы.
Расход фильтрата — количество очищенной воды в единицу времени.
Удельный расход фильтрата — количество продукта, проходящего через 1 м² площади мембраны. Зависит от характеристик фильтрующего элемента и чистоты исходной воды.
Перепад давления на мембране — разность между давлением со стороны питания и со стороны фильтрата.
Проницаемость — отношение между удельным расходом фильтрата и перепадом давления на мембране.
Гидравлический КПД — отношение между расходами фильтрата и подаваемой исходной воды.

Ультрафильтрация для дезинфекции воды

Традиционные методы удаления микроорганизмов включают технологии с применением реагентов. Ультрафильтрация воды заключается в физическом отделении от нее микроорганизмов и коллоидов за счет малого размера пор мембраны. Достоинством способа является удаление трупов микроорганизмов, водорослей, органических веществ и механических частиц. При этом нет необходимости в специальной подготовке воды, которая в других случаях обязательна. Требуется только предварительно пропустить ее через 30-микронный фильтр механической очистки.

При покупке фильтров требуется определить размеры пор мембран. Чтобы полностью удалить вирусы, диаметры отверстий должны быть на уровне 0,005 мкм. При больших размерах пор функция обеззараживания выполняться не будет.

Кроме того, технология ультрафильтрации предусматривает осветление воды. Все взвеси полностью удаляются.

Установка ультрафильтрации воды содержит параллельно подключенные аппараты, что обеспечивает необходимую производительность процесса и возможность их замены в процессе работы.

Очистка воды перед ионообменными фильтрами

Смола эффективна при задержке коллоидных частиц размером 0,1-1,0 мкм, но они быстро закупоривают гранулы. Промывка и регенерация здесь мало помогают. Особенно тяжело удалить частицы SiO₂, которых особенно много в скважинах и речной воде. После закупоривания смола начинает обрастать микроорганизмами в местах, не промываемых моющими растворами.

Иониты также активно забиваются эмульгированными маслами, которые невозможно удалить. Закупоривание происходит настолько сильно, что проще заменить фильтр, чем отделить от него масло.

Фильтрующие гранулы смол активно забиваются высокомолекулярными соединениями. Их хорошо удаляет активированный уголь, но он имеет малый срок службы.

Ионообменные смолы эффективны вместе с ультрафильтрацией, удаляющей более 95 % коллоидов.

Очистка воды — ультрафильтрация перед обратным осмосом

Эксплуатационные расходы снижаются при ступенчатой установке фильтров с последовательным уменьшением размеров задерживаемых частиц. Если перед ультрафильтрационным модулем устанавливается более грубая очистка, то он повышает эффективность систем обратного осмоса. Последние чувствительны к анионным и неионогенным флокулянтам, если на предварительной ступени производится коагуляция загрязнений.

Крупномолекулярная органика быстро забивает поры обратноосмотических мембран. Они быстро обрастают микроорганизмами. Предварительная ультрафильтрация воды решает все проблемы и экономически целесообразна при использовании с обратным осмосом.

Обработка стоков

Очистка сточных вод ультрафильтрацией дает возможность повторно их использовать в промышленности. Для применения в технике они подходят, а техногенная нагрузка на открытые водоемы питьевого назначения снижается.

Мембранные технологии применяются для очистки стоков гальванического и текстильного производства, в пищевой промышленности, системах обезжелезивания, при удалении из растворов карбамида, электролитов, соединений тяжелых металлов, нефтепродуктов и др. При этом повышается эффективность очистки и упрощается технология.

При низкой молекулярной массе примесей ультрафильтрацией можно получать концентраты чистых продуктов.

Особенно важна проблема отделения от воды эмульгированных масел. Преимуществом мембранной технологии является простота способа, низкие энергозатраты и отсутствие потребности в химикатах.

Обработка вод поверхностных источников

Осаждение и фильтрование ранее были эффективными способами очистки воды. Примеси природного происхождения здесь удаляются эффективно, но сейчас появились техногенные загрязняющие вещества, для удаления которых требуются другие способы очистки. Особенно много проблем создает первичное хлорирование воды, образующее хлорорганические соединения. Применение дополнительных стадий очистки активированным углем и озонированием повышает себестоимость воды.

Ультрафильтрация позволяет получать питьевую воду прямо из поверхностных источников: из нее удаляются водоросли, микроорганизмы, взвешенные частицы и др. соединения. Способ эффективен с предварительной коагуляцией. При этом не требуется длительное отстаивание, поскольку не обязательным является формирование крупных хлопьев.

Установка ультрафильтрации воды (фото ниже) позволяет достигать устойчиво хорошего качества очищенной воды без применения сложного оборудования и реагентов.

Применение методов коагуляции становятся неэффективным, поскольку многие органические соединения в воде не определяются традиционным методом окисления перманганатом калия. Кроме того, содержание органики колеблется в широких пределах, из-за чего сложно подобрать необходимую концентрацию реагентов.

Заключение

Ультрафильтрация воды через мембраны позволяет добиться ее необходимой чистоты при минимальном расходе реагентов. Сточные воды после обработки можно использовать для промышленных целей.

Ультрафильтрация не всегда эффективна. Способ не позволяет удалять некоторые вещества, например, хлорорганические соединения и некоторые гуминовые кислоты. В таких случаях применяется многоступенчатая очистка.

Ультрафильтрация природных вод как метод получения питьевой воды

Материалы международной конференции «Техновод», 2006г.

«ЗАО НПК Медиана-Фильтр» к.х.н Смирнов В.Б

ООО «Денеб» Система подготовки питьевой воды на основе ультрафильтрации производительностью 20-25 м3/ч

Несмотря на то, что все большее внимание, уделяется охране окружающей среды, общемировой тенденцией является ухудшение качества воды в водозаборах. Не исключением являются и водозаборы РФ. В действующем СанПин 2.1.4.1074-01 нормируется содержание тридцати неорганических соединений и элементов и около 680 индивидуальных органических соединений, изомеров и смесей, которые классифицируются как «вредные вещества в питьевой воде». Несмотря на столь внушительный список контролируемых показателей, уже сейчас можно с уверенностью утверждать, что употребление воды в пищу (равно как и использование в производстве пищевых субстанций) прошедшей подготовку только на городских очистных сооружениях, не только не улучшает здоровье, но и в ряде случаев для него опасно (вспомним хотя бы вспышку вирусного гепатита в Нижнем — Новгороде). Такое положение вещей связано с тем, что оборудование большинства станций водоподготовки устарело и требует реконструкции. Кроме того, зачастую, старые технологии водоподготовки (это в основном коагуляция, хлорирование воды) в «одиночку» справиться с новыми техногенными загрязнителями не в состоянии.

В будущем, в связи с нарастанием опасности техногенных катастроф, не приходится надеяться на улучшение качества воды в водозаборах. Тоже время можно быть уверенным во внедрении высокочувствительных (вероятно маркерных) методов мониторинга гигиенического качества воды и ужесточении нормативов по содержанию в воде (всех видов) токсичных соединений. В связи с этим при проектировании новых станций водоподготовки, которые в идеале должны быть устойчивы к аварийным загрязнением водозаборов, необходимо использовать технологии, обеспечивающие исключительную стабильность качества питьевой воды. На современном этапе таким требованиям отвечают только мембранные технологии водоподготовки (ультрафильтрация воды, нанофильтрация воды, обратный осмос) в комплексе с химическими технологиями (озонирование, и другие методы разрушения органических соединений в воде). Из всех мембранных методов водоподготовки для подготовки воды питьевого качества наиболее подходящим является ультрафильтрация воды.

Введение

Под ультрафильтрацией воды (УФ) понимается процесс удаления взвешенных и агломератов коллоидных частиц, в диапазоне размеров от 0.03 до 0.1 мкм, на мембранах низкого давления. В мире установки ультрафильтрации воды широко используются для обработки поверхностных или грунтовых вод, в том числе и для производства питьевой воды. Применение ультрафильтрации позволяет полностью решить проблему удаления из воды взвесей агломератов коллоидов, микроорганизмов. Фильтрат, полученный на установках ультрафильтрации имеет следующие типичные характеристики: значения SDI менее 2; взвешенные вещества менее 0,5 мг/л; содержание органических соединений в воде в сочетании с коагуляцией снижается в 2-3 раза; цветность не более 10-15 ; качество фильтрата стабильно и не зависит от флуктуаций качества питающей воды.

Ультрафильтрационная мембрана Hydracap изготавливается из полых волокон гидрофильного полиэстерсульфона ( PES ). Мембрана устойчива к воздействию хлора и имеет ресурс 200 000 ppm *часов по активному хлору. В цикле химической мойки мембрана может работать в широком диапазоне рН (2-13), при этом оставаясь устойчивой к биологическому загрязнению. Мембрана изготовлена из полых волокон с внутренним диаметром 0,8 или 1,2 мм . Стандартный модуль Hydracap 60 включает в себя 13200 полых волокон. Мембраны с волокнами диаметром 0,8 мм используются при значении мутности до 200 мг/л. Для более мутной воды рекомендуется использовать мембраны с волокнами диаметром 1,2 мм .

Параметр селективности стандартной мембраны ультрафильтрации составляет 100-150 кДа, что соответствует размеру поры примерно 0,025 мкм. Таким образом, мембрана обеспечивает эффективный барьер для большинства вирусов (на 4 порядка), бактерий (на 6 порядков) и Cryptosporidium oocysts .

На рис.1 представлена диаграмма ультрафильтрационной системы водоподготовки, которая состоит из питающего насоса, грязевика, ультрафильтрационного модуля, бака обратной промывки, насоса обратной промывки и системы химической очистки и дезинфекции.

Рис. 1. Схема полупромышленной ультрафильтрационной установки водоподготовки.

Питающая вода под давлением подается в систему ультрафильтрационной водоподготовки при помощи питающего насоса. Оценочный максимум дифференциального давления через всю систему около 2,5 бар, учитывающий потери на трение, а также падение давления на мембране, которое может увеличиваться из-за ее постепенного загрязнения и достигать значения 1,0 бар.

Периодически проводится обратная промывка модуля ультрафильтрации воды, для которой используется фильтрат, собранный в бак обратной промывки. Во время обратной промывки из системы удаляются загрязнения, и восстанавливается начальное падение давления на мембране.

Ультрафильтрационная система водоподготовки работает в автоматическом режиме и управляется микропроцессорным контроллером (PLC), который координирует работу всех компонентов системы, управляя работой насосов, вентилей и дозирующего оборудования.

В воду, которая питает ультрафильтрационную систему водоподготовки, может осуществляться дозирование коагулянта. Данный прием особенно эффективен, если имеют место периодические ухудшения качества питающей воды. Действие коагулянта приводит к формированию «хлопьев», на которых адсорбируются органические соединения. «Хлопья» задерживаются на поверхности ультрафильтрационнй мембраны и легко удаляются при обычной обратной промывке. Без использования коагулянта уменьшение параметра полной органики (ТОС) системой ультрафильтрации находится на уровне 25%, при использовании коагулянта данное значение возрастает до 60% (поверхностные воды).

Нашей компанией были проведены полупромышленные испытания собственных установок водоподготовки на основе ультрафильтрации воды, одна из них работала на мембранах Hydracap . В настоящей статье сообщается о некоторых результатах работы этой установки.

Результаты испытаний установки ультрафильтрации воды

В ходе полупромышленных испытаний отрабатывалась схема работы установки ультрафильтрации на воде реки Москва. Были уточнены основные показатели работы установки водоподготовки, такие как – удельный съём фильтрата с поверхности мембранного элемента, доза коагулянта, уровень pH исходной воды и воды полученной в результате ультрафильтрации.

Дозы коагулянтов .

Для обеспечения более полного удаления органических веществ из исходной воды проводилось дозирование полиоксихлорида алюминия (Аурат-18) и/или хлорида железа III . Использование этих коагулянтов позволяет добиться снижения уровня органических веществ в воде не менее чем на 60%.

Оптимальная доза составляет 4 мг/л по Al для полиоксихлорида алюминия и 6 мг/л по Fe для хлорида железа III . По результатам химических анализов фильтрата с установки ультрафильтрации, концентрация остаточного алюминия составила менее 0.05 мг/л, железа менее 0.1 мг/л.

Динамика изменения качества воды после коагуляции в осветлителе и ультрафильтрации иллюстрирована на рис 2-3.

Рисунок 2

Как наглядно видно из представленных графиков, технология ультрафильтрации водыс предварительной коагуляцией имеет значительное преимущество перед классической технологией осветления. Качество воды, полученной после ультрафильтрации по взвешенным веществам, практически не зависит от качества исходной воды и стабилизируется на уровне 0.1- 0.2мг/л. Содержание железа в выходной воде не превышало 100 мкг/л и определялось, в основном, количеством дозируемого в поток исходной воды хлорного железа. Эффективность удаления окисляющейся органики (перманганатная окисляемость) составила около 60% она сильно зависит от условий коагуляции (температура, рН, время коагуляции) и типа коагулянта.

Рисунок 3

КПД системы водоподготовки по воде – не менее 92%. Расход электроэнергии системы водоподготовки на выработку 1м³ воды составляет около 0,19 кВт*ч.