Мембранная очистка воды: как инновационный процесс очистки

Из содержания статьи вы узнаете:

1. Мембранная очистка как инновационный процесс очистки.

2. Технологии и методы мембранной очистки:

2.1 Микрофильтрация
2.2 Ультрафильтрация
2.3 Нанофильтрация
2.4 Прямой осмос
2.5 Обратный осмос

3. Преимущества и недостатки мембранной очистки воды.

Мембранные системы очистки воды являются сложными. Даже после завершения разработки технического проекта может быть сложно, оценить стоимость в сравнении. Все мы знаем, от покупки чего-либо, к примеру, от обуви до стиральных машин, самый дешевый продукт, вероятно, не обеспечит нам наилучшую ценность. И если мы исследуем крупную покупку для члена семьи, например, детское автокресло или медицинское обслуживание для престарелого родителя, мы определенно не выберем вариант с самой низкой ценой. Если вы вовлечены в индустрию очистки воды, вы, вероятно, ответственно подходите к тому, чтобы предоставить своим клиентам стабильный, безопасный и высококачественный продукт. Если вы являетесь владельцем или конечным пользователем, вы можете зависеть от инженера или технического проекта, чтобы обеспечить высококачественную мембранную систему. Это отличный шаг для подтверждения того, что будет получена наилучшая мембранная система.

Торгово-производственная фирма «Вагнер» на протяжении многих лет является первым производителем и поставщиком в Уральском округе систем фильтрации и очистки воды. Спектр наших услуг огромен, начиная от систем обратного осмоса (RO) заканчивая обезжелезивателями и системами умягчения воды. Сегодня мы хотим представить не просто очистку воды, а самую что ни на есть современную и масштабную – мембранная очистка воды. Наша обширная продуктовая линейка фильтров очистки на основе мембран включает в себя бытовые фильтры, промышленные системы обратного осмоса и многое другое. Ознакомиться со всеми видами фильтров вы сможете в разделе каталога или обратившись к нам в офис, а также по телефону +7 (343) 300-12-92.

1. Мембранная очистка как инновационный процесс очистки.

Загрязнение воды тяжелыми металлами, цианидами и красителями возрастает во всем мире и требует решения, так как это приведет к дефициту воды, а также к качеству воды. Различные методы были использованы для очистки и возобновления воды для потребления человеком и в сельскохозяйственных целях, но у каждого из них есть свои ограничения. Среди этих методов мембранная технология является перспективной для решения проблем. Нанотехнологии представляют большой потенциал в очистке сточных вод для повышения эффективности очистки очистных сооружений. Кроме того, нанотехнологии дополняют водоснабжение за счет безопасного использования современных источников воды.

Мембранная обработка воды является процессом, способным удалять бесполезные компоненты из воды. Мембрана - это барьер, который позволяет определенным веществам проходить через них, блокируя другие. Водоочистные сооружения используют различные типы мембран и процессов для очистки поверхностных, подземных и сточных вод, чтобы производить воду для промышленности и для питья. Это многомиллиардная индустрия, которая растет в результате растущей озадаченности по поводу загрязнителей воды и сокращения количества безопасных, чистых, легко доступных существующих источников воды.

Рис. 1 Мембранная очистка

Процессы мембранного разделения быстро развиваются для очистки воды и сточных вод в связи с их значительной ролью в очистке воды. В зависимости от размера молекулы и пор мембраны действуют как физический барьер для веществ.

Рассмотрим матрицу основных загрязнителей и методы обработки.

 2. Технологии и методы мембранной очистки.

Мембранная обработка - это метод, который позволяет концентрировать и разделять без использования тепла. Частицы разделяются на основе их молекулярного размера и формы с использованием давления и специально разработанных полупроницаемых мембран. Полупроницаемый клеточный диффузор действует как барьер, который удерживает более крупные частицы, позволяя более мелким молекулам проходить через мембрану в пермеат (газовый концентратор). Есть несколько преимуществ использования процесса поперечной мембранной фильтрации: более низкое энергопотребление, которое, в свою очередь, может сократить эксплуатационные расходы.

Идеальными свойствами конфигурации мембран для очистки воды являются:

• Компактность
• Низкое тангенциальное сопротивление потока
• Равномерное распределение скорости без мертвых областей
• Высокая турбулентность на стороне ретентата для минимизации загрязнения и облегчения массопереноса
• Простота обслуживания и очистки
• Низкая стоимость единицы

Как было сказано ранее, мембранный барьер позволяет молекулам, ионам или другим мелким частицам проходить, в зависимости от размера пор их можно классифицировать как микрофильтрационные (MF), ультрафильтрационные (UF), нанофильтрационные (NF) и обратноосмотические (RO) мембраны.

2.1 Микрофильтрация

представляет собой процесс, управляемый давлением, при котором разделенные соединения имеют наименьший размер, например наночастицы. Это рассматривается как первая предварительная обработка мембранных процессов NF и RO. MF удаляет мало или вообще не содержит органических веществ; однако, когда применяется предварительная обработка, может происходить повышенное удаление органического материала. MF может использоваться в качестве предварительной обработки RO или NF для снижения вероятности загрязнения. Основными недостатками MF является то, что он не может удалять загрязняющие вещества (растворенные твердые вещества) размером менее 1 мм. Кроме того, MF не является абсолютным барьером для вирусов. Однако при использовании в сочетании с дезинфекцией MF, по-видимому, контролирует эти микроорганизмы в воде.

2.2 Ультрафильтрация

Ультрафильтрационный мембранный процесс может разделять соединения между MF и RO. УФ-мембраны являются высокоэффективными фильтрами для воды с низким энергопотреблением при удалении патогенных микроорганизмов, макромолекул и взвешенных веществ, в том числе. Однако УФ имеет некоторые ограничения, в том числе невозможность удаления растворенных неорганических веществ из воды и регулярную очистку для поддержания потока воды под высоким давлением.

Рис. 2 Система очистки ультрафильтрацией

2.3 Нанофильтрация

Нанофильтрация способна удалять ионы, которые вносят значительный вклад в осмотическое давление, следовательно, позволяет рабочие давления, которые ниже, чем те RO. Чтобы NF был эффективным, необходима предварительная очистка некоторых сильно загрязненных вод. Мембраны довольно чувствительны к свободному хлору. Растворимые элементы нельзя отделить от воды.

2.4 Прямой осмос

Прямой осмос. FO является естественным явлением, когда растворитель перемещается из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией через проницаемую мембрану. Этот метод оказался высокоэффективным при низкой скорости образования соляного раствора и хорошо изучен, поскольку он обещает решить проблемы с водой во всем мире, однако регенерация вытяжного раствора очень дорога для процессов обессоливания, следовательно, использование нанофильтрации или обратного осмоса для регенерации дело рискованное и затратное.

2.5 Обратный осмос

Мы не раз упоминали о том, что обратный осмос высокотехнологичный процесс фильтрации! А когда в системе присутствует мембранный барьер, то метод становится просто совершенным в методах очистки воды. RO - это управляемая давлением техника, используемая для удаления растворенных твердых частиц и более мелких частиц. RO проницаем только для молекул воды. Приложенное давление на RO должно быть достаточным, чтобы вода могла преодолеть осмотическое давление. Поровая структура мембран RO гораздо плотнее, чем UF, они превращают жесткую воду в мягкую воду, и они практически способны удалять все частицы, бактерии и органику, это требует меньшего ухода. Некоторые недостатки включают использование высокого давления, RO мембраны являются дорогостоящими по сравнению с другими мембранными процессами и также подвержены загрязнению. В некоторых случаях требуется высокий уровень предварительной обработки.

Рис. 2 Система обратного осмоса "Вагнер-125" производительность 125л/час

3. Преимущества и недостатки мембранной очистки воды.

Мембранные процессы, к примеру, MF, NF, UF и RO, в настоящее время используются для повторного использования воды. Мембраны на полимерной основе в основном используются в качестве мембранного материала, но поскольку такие полимеры, как полисульфон и полиэфирсульфон, являются гидрофобными, полимерные мембраны склонны к загрязнению. Это приводит к закупорке пор мембраны и снижению производительности мембраны, а также увеличивает стоимость эксплуатации, требуя дополнительной очистки.

Существуют факторы, вызывающие загрязнение мембран, такие как осаждение неорганических компонентов, на поверхности мембраны, соответственно происходит блокирование пор абсорбции растворенного вещества, микроорганизм и химический состав. Это приводит к обратимому или необратимому загрязнению мембраны. Обратимое загрязнение, образованное в результате прикрепления частиц к поверхности мембраны, необратимое, которое возникает, когда частицы сильно прилипают к поверхности мембраны и не могут быть удалены физической очисткой. Когда происходит образование прочной матрицы загрязненного слоя с растворенным веществом, в процессе непрерывной фильтрации процесс превращения обратимого загрязнения в необратимый слой загрязнения.

Преимущества:

• возможно применение для разделения, концентрирования и очистки огромного количества материалов в самых разных отраслях промышленности;
• процессы микрофильтрации и ультрафильтрации могут работать как высокоэффективные «сита», способные фракционировать частицы в соответствии с размером;
• никаких фазовых изменений не происходит, потоки сырья и продуктов остаются в жидкой форме;
• процессы могут эффективно функционировать при низких температурах.
• низкое энергопотребление.

Недостатки:

• процессы подвержены эффектам загрязнения мембраны, которые приводят к снижению потока пермеата. Могут потребоваться дорогостоящие схемы очистки и регенерации;
• высокие скорости потока, используемые при подаче с поперечным потоком, могут повредить чувствительные к сдвигу материалы;
• стоимость оборудования может быть высокой;
• если процесс изготовления мембраны точно не контролируется, это может привести к образованию мембран с широким распределением пор по размерам, что приводит к плохим характеристикам разделения.

Перспективные решения

Тем не менее, мембранные загрязнения и чувствительность мембран к токсичности являются основными ограничениями мембранной технологии. В целом можно сделать вывод, что мембранная технология оказалась очень перспективным методом очистки сточных вод.

Наши клиенты довольны выбором передовой технологии мембранной очистки воды. Именно поэтому акцент на данную продукцию в ТПФ «Вагнер-Екатеринбург» огромный!

 Ниже представленно видео демонстрации системы обратного осмоса "Вагнер"