Що таке ультрафільтрація води?

Ефективним способом очищення води є її продавлювання через напівпроникні мембрани. Процеси фільтрації класифікуються за розмірами поділюваних частинок:

мікрофільтрації через мембрани з розміром пор від 005 до 10 мкм;

ультрафільтрація - пори від 0001 мкм до 005 мкм;

зворотний осмос і нанофильтрация - пори 1 нм і нижче.

Ультрафільтрація води призначена для видалення з неї мікроорганізмів і макроскопічних включень, що не проходять через пори мембрани.
Традиційний механізм дії фільтрів з засипанням заснований на гравітаційної очищення. Ультрафільтрація проводиться подібно просівання через пористе сито, де всі частинки більшого діаметра відокремлюються.

Типи мембран

Фільтруючі елементи являють собою плоскі листи або волокна з капілярами. Через перші виробляється переважно ультрафільтрація стічних вод, а останні призначені для водопідготовки.
Волокна в основному виконуються одноканальними, з внутрішнім діаметром близько 08 мм. Вони піддаються частим навантажень і можуть зруйнуватися при зворотній промивці. Багатоканальні волокна містять кілька капілярів і володіють значно більшою міцністю. Мембрани виготовляються з полімерів, наприклад, з полиестерсульфона. Його параметри можуть бути змінені за рахунок додавання інших синтетичних матеріалів. Широкий діапазон рН оброблюваних рідин дає можливість ефективно очищати фільтруючі елементи. Полімерні мембрани повинні періодично знезаражуватися, оскільки мікроби люблять поїдати органіку і утворювати на ній колонії. Довго служить керамічна мембрана, яка добре відмивається миючими засобами. Ціна її вище, але термін експлуатації досягає 10 років.

Способи фільтрації

Система ультрафільтрації води складається з модулів, заповнених порожнистими пористими волокнами. Вихідна рідина надходить у капіляри, після чого відбувається фільтрація через бічні стінки. Можлива також подача в зворотному напрямку.



Промивання проводиться фільтратом з його подачею зустрічним потоком. Рівномірний розподіл рідини зовні волокон забезпечує видалення відкладень з капілярів. Тут важливо правильно підібрати режим промивки, щоб легше віддалявся забруднює шар. Фільтри працюють в двох режимах, один з яких напірний: вода подається в кожух пристрою під тиском. Занурювальний спосіб виробляється з допомогою мембран, опущених у відкриту ємність. З вихідної сторони створюється вакуум, і рідина всмоктується через фільтруючий матеріал. Модулі розташовуються вертикально. Вода в них надходить з одного кінця, а відводиться - з іншого. Кількість модулів в одному фільтрі зазвичай не перевищує двох одиниць. За рахунок цього потрібно менше прокладок, що зменшує ймовірність протікання. Вертикальні модулі зручно обслуговувати і тестувати. Їх легко встановлювати і витягувати.

Режими фільтрування

Коли проводиться ультрафільтрація води, фільтри можуть працювати в тупиковому і тангенціальному режимах. У першому випадку проводиться очищення всієї води, що подається. Відкладення з мембрани періодично видаляються в процесі промивання або з дренажним потоком. Мембрана швидко забруднюється, і перепад тиску на неї має підтримуватися невеликим, що знижує продуктивність апарату. Спосіб застосовується для водопідготовки, при невеликій концентрації суспензій.

При тангенціальному режимі фильтруемая середовище циркулює уздовж поверхні мембрани і відкладень на ній утворюється небагато. Турбулентність потоку в каналі подачі дозволяє очищати воду з високою концентрацією суспензій. Недоліками способу є зростання енерговитрат на створення великій швидкості потоку і необхідність установки додаткових трубопроводів.

Параметри ультрафільтрації

Основними параметрами ультрафільтрації є:

Селективність - співвідношення концентрацій домішок в забрудненій воді (З вх. ) і в фільтраті (З вих. ): R = (1 - З вих. /З вх. ) • 100 %. Для процесу ультрафільтрації вона велика, що дозволяє затримувати частинки, в тому числі бактерії і віруси.

Витрата фільтрату - кількість очищеної води в одиницю часу.

Питома витрата фільтрату - кількість продукту, що проходить через 1 м 2 площі мембрани. Залежить від характеристик фільтруючого елемента і чистоти вихідної води.

Перепад тиску на мембрані - різниця між тиском з боку живлення і з боку фільтрату.

Проникність - відношення між питомою витратою фільтрату і перепадом тиску на мембрані.

Гідравлічний ККД - відношення між витратами фільтрату і подається вихідної води.

Ультрафільтрація для дезінфекції води

Традиційні методи видалення мікроорганізмів включають технології з застосуванням реагентів. Ультрафільтрація води полягає у фізичному відділенні від неї мікроорганізмів і колоїдів за рахунок малого розміру пор мембрани. Перевагою способу є видалення трупів мікроорганізмів, водоростей, органічних речовин і механічних частинок. При цьому немає необхідності спеціальної підготовки води, яка в інших випадках обов'язкова. Потрібно тільки заздалегідь пропустити її через 30-мікронний фільтр механічного очищення. При купівлі фільтрів потрібно визначити розміри пор мембран. Щоб повністю видалити віруси, діаметри отворів повинні бути на рівні 0005 мкм. При великих розмірах пір функція знезараження виконуватися не буде.
Крім того, технологія ультрафільтрації передбачає освітлення води. Всі суспензії повністю видаляються. Установка ультрафільтрації води містить паралельно підключені апарати, що забезпечує необхідну продуктивність процесу і можливість їх заміни в процесі роботи.

Очищення води перед іонообмінними фільтрами

Смола ефективна при затримці колоїдних частинок розміром 01-10 мкм, але вони швидко закупорюють гранули. Промивка та регенерація тут мало допомагають. Особливо важко видалити частинки SiO 2 , яких особливо багато в свердловинах і річковій воді. Після закупорювання смола починає обростати мікроорганізмами в місцях, не промиваемих миючими розчинами. Іоніти також активно забиваються емульгированними маслами, які неможливо видалити. Закупорювання відбувається настільки сильно, що простіше замінити фільтр, ніж відокремити від нього олію. Фільтруючі гранули смол активно забиваються високомолекулярними сполуками. Їх добре видаляє активоване вугілля, але він має малий термін служби. Іонообмінні смоли ефективні разом з ультрафільтрацією, видаляє понад 95 % колоїдів.

Очищення води - ультрафільтрація перед зворотним осмосом

Експлуатаційні витрати знижуються при ступінчастою установці фільтрів з послідовним зменшенням розмірів затриманих частинок. Якщо перед ультрафильтрационним модулем встановлюється більш груба очистка, то він підвищує ефективність систем зворотного осмосу. Останні чутливі до аніонним і неіоногенним флокулянтам, якщо на попередній щаблі відбувається коагуляція забруднень. Крупномолекулярная органіка швидко забиває пори зворотньоосмотичних мембран. Вони швидко обростають мікроорганізмами. Попередня ультрафільтрація води вирішує всі проблеми і економічно доцільна при використанні з зворотним осмосом.

Обробка стоків

Очищення стічних вод ультрафільтрацією дає можливість повторно їх використовувати у промисловості. Для застосування в техніці вони підходять, а техногенне навантаження на відкриті водойми питного призначення знижується.
Мембранні технології застосовуються для очищення стоків гальванічного та текстильного виробництва, харчової промисловості, системах знезалізнення, видалення з розчинів карбаміду, електролітів, сполук важких металів, нафтопродуктів та ін При цьому підвищується ефективність очищення і спрощується технологія. При низькій молекулярній масі домішок ультрафільтрацією можна отримувати концентрати чистих продуктів. Особливо важлива проблема відділення від води емульгованих масел. Перевагою мембранної технології є простота способу, низькі енерговитрати і відсутність потреби в хімікатах.

Обробка вод поверхневих джерел

Осадження і фільтрування раніше були ефективними способами очищення води. Домішки природного походження тут видаляються ефективно, але зараз з'явилися техногенні забруднюючі речовини, для видалення яких потрібні інші способи очищення. Особливо багато проблем створює первинне хлорування води, що утворює хлорорганічні сполуки. Застосування додаткових стадій очищення активованим вугіллям і озонуванням підвищує собівартість води. Ультрафільтрація дозволяє отримувати питну воду прямо з поверхневих джерел: з неї видаляються водорості, мікроорганізми, зважені частинки і ін. з'єднання. Спосіб ефективний з попередньою коагуляцією. При цьому не потрібне тривале відстоювання, оскільки не обов'язковим є формування великих пластівців. Установка ультрафільтрації води (фото нижче) дозволяє досягати стабільно хорошої якості очищеної води без застосування складного обладнання та реагентів. Застосування методів коагуляції стають неефективним, оскільки багато органічні сполуки у воді не визначаються традиційним методом окислення перманганатом калію. Крім того, вміст органіки коливається в широких межах, через що складно підібрати необхідну концентрацію реагентів.

Висновок

Ультрафільтрація води через мембрани дозволяє домогтися її необхідної чистоти при мінімальній витраті реагентів. Стічні води після обробки можна використовувати для промислових цілей. Ультрафільтрація не завжди ефективна. Спосіб не дозволяє видаляти деякі речовини, наприклад, хлорорганічні сполуки і деякі гумінові кислоти. У таких випадках застосовується багатоступінчате очищення.