Принципы и режимы работы ультрафильтрации: Обзор современных технологий и их применения в водоочистке.
Ультрафильтрация воды представляет собой процесс, использующий баромембранный метод, при котором жидкость под давлением проходит через полупроницаемую мембрану.
Поры ультрафильтрационных мембран варьируются от 5 нм до 0,05-0,1 мкм. В отличие от объемного фильтрования, ультрафильтрация задерживает большинство частиц на поверхности мембраны, создавая дополнительный фильтрующий слой осадка.
1. Назначение и применение
Ультрафильционные установки используются для очистки воды, эффективно удаляя взвешенные частицы, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы. Это снижает мутность, окисляемость и цветность воды, заменяя традиционные методы, такие как отстаивание и микрофильтрация. Основные области применения включают:
a) Обработка поверхностных вод: обеспечение качественной питьевой и технологической воды с минимальными затратами.
b) Предподготовка воды перед обессоливающими установками: улучшение качества и увеличение срока службы мембран и ионообменных смол.
c) Обработка и вторичное использование хозяйственно-бытовых сточных вод: повторное использование для промышленных целей.
d) Очистка промышленных сточных вод: повторное использование и снижение нагрузки на водоемы.
e) Обработка промывных вод песчаных фильтров: повышение использования воды до 99,8%.
2. Типы мембран ультрафильтрации
Существуют два типа мембран:
Рулонные мембраны
Они подходят для воды с низкой мутностью (до 0,5 мг/л) и используются для доочистки питьевой воды и стерилизации растворов.
Трубчатые и половолоконные мембраны
Они работают с водой с высокой мутностью (до 40 г/л) и подходят для обработки поверхностных и сточных вод.
3. Принцип работы
Исходная вода подается на ультрафильтрационный модуль через насос и грязевик, который удаляет крупные частицы. Коагулянт может добавляться для улучшения фильтрации. Вода проходит через мембраны и поступает в бак фильтрата/обратной промывки. Периодически проводится обратная промывка мембран для удаления загрязнений, и могут добавляться реагенты. Сухой воздух используется для проверки целостности мембран.
4. Режимы работы ультрафильтрации
Полный рабочий цикл состоит из нескольких автоматически контролируемых этапов, зависящих от параметров исходной воды.
Эффективность ультрафильтрации: Как современные мембраны обеспечивают дезинфекцию и осветление воды.
5. Преимущества ультрафильтрации
Эффективная фильтрация при низком давлении до 3 атм.
Сокращение использования реагентов.
Простая автоматизация.
Полное удаление взвешенных веществ.
Дезинфекция с удалением 99,99% бактерий и вирусов.
Осветление воды с уменьшением мутности и цветности.
Эффективное удаление коллоидного кремния и органических веществ.
Ультратонкая очистка воды с фильтрацией до 0,02 микрона.
Ультрафильтрация и микрофильтрация работают на принципе отделения загрязнений на поверхности мембраны, что делает ультрафильтрацию привлекательной технологией.
6. Комплектация установок ультрафильтрации
Установки предоставляются в различных вариантах комплектации в зависимости от требований и степени автоматизации. Типичная комплектация включает:
Модуль ультрафильтрации
Насос промывной с частотным приводом
Насос исходной воды (по требованию)
Бак промывной воды (по требованию)
Блок дозирования коагулянта
Блок дозирования флокулянта
Блок химической промывки системы
Блок автоматики и управления
Комплект ручной и электроприводной арматуры
Комплект контрольно-измерительной аппаратурыДатчик давления
Датчик расхода
Датчик pH
Датчик температуры
Монтажные рамы
Степень автоматизации варьируется от базовой до высокоавтоматизированных систем, контролирующих более 50 параметров и передающих данные на компьютер или диспетчерский пульт.
7. Схемы компоновки системы ультрафильтрации
Существуют различные варианты компоновки систем ультрафильтрации в зависимости от требований и характеристик исходной воды:
Вариант 1
Фильтры грубой очистки воды
Установка ультрафильтрации
Применение: вода с высоким содержанием взвешенных веществ и мутности, в остальном соответствующая нормам. Чаще всего вода из скважин.
Вариант 2
Фильтры грубой очистки воды
Механические засыпные фильтры
Установка ультрафильтрации
Сорбционные фильтры
Применение: вода с высоким содержанием взвешенных веществ, мутности, железа, с ярким цветом и высокой окисляемостью. Вода из поверхностных источников, таких как реки, озера и водоемы.
Вариант 3
Фильтры грубой очистки воды
Установка ультрафильтрации
Сорбционные фильтры
Фильтры умягчения
Применение: вода с высоким содержанием взвешенных веществ, мутности, железа, ярким цветом, высокой окисляемостью и высокой жесткостью. Вода также может содержать соли тяжелых металлов и превышать нормы по органолептическим показателям. Вода из поверхностных источников.
Вариант 4
Фильтры грубой очистки воды
Установка ультрафильтрации
Сорбционные фильтры
Установка обратного осмоса
Применение: вода с высоким содержанием взвешенных веществ, мутности, железа, ярким цветом, высокой окисляемостью и высокой жесткостью. Вода также может содержать соли тяжелых металлов и превышать нормы по органолептическим показателям. Вода из поверхностных источников.
Комбинация элементов в системе ультрафильтрации выбирается в зависимости от характеристик исходной воды и требований к качеству.