Главная   Техническая информация   Мембранные технологии   

Мембранные технологии

В настоящее время во многих отраслях промышленности происходит активное внедрение современных технологических процессов, в которых применяется высокачественная вода. В то же время, ужесточаются требования к экологической чистоте производственных процессов. С каждым годом становится все невыгоднее производить сбросы загрязненных сточных вод в окружающую среду. В связи с этим возникает насущная необходимость применения современных мембранных технологий очистки воды, таких как ультрафильтрация, обратный осмос и электродеионизация. Это наиболее ресурсосберегающие и экологически безопасные методы очистки воды из известных в настоящее время. Они предназначены как для обессоливания воды, так и для концентрирования ценных компонентов, содержащихся в водных растворах. Мембранная технология принципиально отличается от традиционных ионообменных методов простотой, меньшими габаритами оборудования, малыми сроками его изготовления и монтажа. Оборудование характеризуется высокой степенью автоматизации технологического процесса и стабильным качеством очищенной воды.

В зависимости от типа применяемых мембранных элементов (модулей), оборудование подразделяется на ультрафильтрационное (УФ), обратноосмотическое (ОО) и нанофильтрационные (НФ). К установкам мембранной очистки воды можно условно отнести оборудование для электродеионизационной очистки воды (ЭДУ).

УФ - системы применяются для удаления из исходной воды микропримесей, коллоидных частиц, нефтепродуктов и крупных органических молекул. УФ-мембраны не задерживают ионы растворенных солей. Осветленная вода после установок ультрафильтрации имеет значение мутности < 0,1 мг/л, индекс SDI < 2 (см. Таблицу 2). УФ-установки используются, в основном, как предочистка перед установками обратного осмоса, а в ряде случаев, для получения питьевой воды из природных водных источников.

Применение ультрафильтрации в качестве предподготовки перед обратным осмосом обусловлено высокими требованиями, предъявляемыми изготовителями обратноосмотических мембранных элементов к воде, подаваемой на установки. Для стабильной работы установок обратного осмоса индекс SDI исходной воды не должен превышать 3, что практически недостижимо с применением традиционного оборудования предподготовки (осветлители, напорные механические фильтры, электрокоагуляторы). Применение ультрафильтрации для очистки предварительно коагулированых поверхностных вод позволяет практически полностью удалить взвешенные и коллоидные частицы, значительно снизить содержание органических загрязнений и обеспечить стабильное получение индекса SDI в диапазоне 1...2.

Установка ультрафильтрации (рис. 1) состоит из мембранного блока, модуля обратной промывки с блоком дозирования химических реагентов.

Исходная вода, пройдя автоматический фильтр 200 мкм, насосной станцией подается на мембранный блок. Мембранный блок включает в себя напорные корпуса со специальными ультрафильтрационными мембранными элементами, которые собраны на стальном каркасе. В состав установки входят также собранные на общем каркасе трубопроводы, запорно-регулирующая арматура, контрольно-измерительные приборы.

УФ установки обычно работают в режиме «тупиковой фильтрации», т.е. без сброса концентрата, но в случае высокой загрязненности исходной воды применяются системы с непрерывной рециркуляцией и сбросом концентрата.

Для удаления загрязнений с мембран УФ - установки, с периодичностью 15...30 мин, промывают обратным током фильтрованной воды, а 1...2 раза/сут производится комбинированная химическая промывка мембранных модулей растворами гипохлорита натрия, едкого натра и соляной кислоты. Все операции осуществляются в автоматическом режиме.

Рисунок 1 - Установка ультрафильтрации

Таблица 1 - Требования, предъявляемые к исходной воде, подаваемой на установки ультрафильтрации

№ п/п

Показатель

Ед. измерения

Значение

1

Взвешенные вещества

мг/л

< 100
(оптимально 50)

2

Размер частиц

мкм

< 200
(оптимально < 150)

3

Рабочий диапазон рН

ед.

2...11

4

Температура

ºС

5...40
(оптимально 20...25)

Таблица 2 - Качество фильтрата после установки ультрафильтрации (средние расчетные значения)

№ п/п

Показатель

Ед. измерения

Значение*

1

Взвешенные вещества

мг/л

< 0,1

2

Железо

мг/л

< 0,05

3

Нефтепродукты

мг/л

< 0,05

4

Мутность

мг/л

< 0,1

5

Индекс SDI

ед.

< 2

6

Микробиологические показатели

Бак./мл

Отсутств. (стерильно)

НФ и ОО - системы предназначены для удаления ионов растворенных солей и органических соединений. Обратный осмос - самый тонкий уровень, доступный системам фильтрации. ОО - мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, а также для органических молекул с молекулярной массой более 100. Фильтрат установок обратного осмоса в большинстве случаев имеет проводимость < 20 мкСм/см (см. Таблицу 4). ОО-системы применяются для опреснения питьевой воды, в пищевой и химической промышленности, теплоэнергетике, электронной промышленности и т. д., а также в качестве надежной предподготовки перед установками электродеионизации.

В процессе работы обратноосмотической установки исходная вода проходит блок патронных фильтров с рейтингом фильтрации 5 мкм и насосной станцией высокого давления подается на вход мембранного блока, где и происходит разделение. Очищенная вода (фильтрат) направляется потребителю, а концентрат используется в технологических целях или сбрасывается в канализацию.

Мембранный блок включает в себя напорные корпуса с мембранными элементами, которые собраны на стальном каркасе. Трубная обвязка с запорно-регулирующей арматурой обеспечивает оптимальное распределение гидравлических потоков. С целью увеличения ресурса работы мембранных элементов в ряде случаев предусматривается специальный режим их периодической гидравлической промывки усиленным потоком исходной воды.

Для удаления загрязнений с мембран установки обратного осмоса обычно один раз в 6...12 месяцев промывают специальными моющими растворами.

Рисунок 2 - Установка обратного осмоса

Таблица 3 - Требования, предъявляемые к исходной воде, подаваемой на установки обратного осмоса

№ п/п

Показатель

Ед. измерения

Значение

1

Индекс SDI, не более

ед.

<5 (оптимально <3)

2

Растворенное железо

мг/л

<0,1

3

Нефтепродукты

мг/л

отсутствие

4

Окислители (Cl2, О3, Н2О2, F2 , KMnO4)

мг/л

< 0,1

5

Температура

ºС

5...40
(оптимально 20...25)

6

Рабочий диапазон рН

ед.

2...11

Таблица 4 - Качество фильтрата после установки обратного осмоса (средние расчетные значения)

№ п/п

Показатель

Ед. измерения

Значение

1

Электропроводимость

мкСм/см

< 20

2

Солесодержание

мг/л

< 8

Одной разновидностью методов мембранной очистки воды является электродеионизация - это способ безреагентного глубокого обессоливания воды, предназначенный для деминерализации воды (удельная проводимость деминерализованной воды составляет < 0,1 мкСм/см, см. Таблицу 6). Установки электродеионизации применяются для доочистки пермеата обратного осмоса (или обессоленной воды аналогичного качества) как альтернатива традиционному ионнобменному фильтру смешанного действия. Они позволяют исключить использование и хранение опасных химических реагентов, применяемых для регенерации смол и последующей нейтрализации стоков. Установки электродеионизации применяются для производства деионизованной воды в энергетике, электронной, химической промышленности и т. д.

Процесс электродеионизации происходит в специальном EDI-модуле, представляющим собой сложную комбинацию из ионообменных смол, анион- и катионпроницаемых мембран, расположенных между анодом и катодом.

Исходная вода, пройдя блок фильтров 1 мкм, насосной станцией подается на EDI-модуль. Поступающая в EDI-модуль вода распределяется на 2 потока. Основная часть потока проходит через камеры очистки, другая - через камеры концентрирования, представляющие собой слои катионита и анионита, разделенные между собой анионными и катионными мембранами. Под воздействием электрического поля катионы направляются через катионитовую мембрану к катоду, а анионы - к аноду. Одновременно с процессами переноса ионов происходит восстановление (регенерация) смол. Этот процесс осуществляется за счет непрерывного образования на катоде и аноде ионов гидроксила и ионов гидроксония соответственно. Ионопроницаемые мембраны препятствуют проникновению катионов к катоду, а анионов - к аноду. В результате чего все ионы концентрируются и сбрасываются в дренаж или направляются на вход установки, применяемой в качестве предподготовки перед электродеионизацией (обычно ОО установки).

Рисунок 3 - Установка электродеионизации

Таблица 5 - Требования, предъявляемые к исходной воде, подаваемой на установку электродеионизации

№ п/п

Показатель

Ед. измерения

Значение

1

Источник исходной воды

-

Обратноосмотический пермеат /или аналог

2

Удельная проводимость, включая СО2

мкСМ/см

< 40

3

Кремний

мг/л

< 1

4

Металлы (железо, марганец, сера)

мг/л

< 0,01

5

Окислители (по хлору)

мг/л

< 0,02

6

Органика

мг/л

< 0,05

7

Жесткость

мкг-экв/л

<20

(оптимально < 5)

8

Электропроводимость

мкСм/см

< 40

9

Температура

ºС

5...45
(оптимально 15...35)

10

Давление

бар

2...6

11

Рабочий диапазон рН

ед.

4...11

Таблица 6 - Качество деминерализованной воды (средние расчетные значения).

№ п/п

Показатели

Ед. измерения

Значение

1

Удельная электрическая проводимость, не более

мкСм/См

<0,06

2

Содержание двуокиси кремния, не более

мг/кг

< 0,005

3

Содержание соединений железа, не более

мг/кг

-

4

Содержание соединений меди, не более

мг/кг

-

5

Содержание натрия и калия, не более

мг/кг

<0,005

6

Содержание хлоридов, не более

мг/кг

<0,005

7

рН

ед.

~7

 
 
 

Россия, 394033, г. Воронеж
Ленинский пр-т, 160
Тел.: (473) 223-15-89
E-mail: water@hydrogas.ru

 
   
 
Главная | О компании | Контакты Разработка сайта в Воронеже +7 473 228-71-97