Что полезного вы узнаете из содержания этой статьи:
1. Для чего необходима ультрафильтрация
3. Оборудование для промышленной ультрафильтрации
Фильтрация воды является очень важным процессом для всех сфер. Особенно это касается промышленного производства. На предприятиях для очистки воды применяются разные технологии и оборудование. Это необходимо для корректирования состава воды под требуемые нужды. Одним из таких способов является метод ультрафильтрации. Это одна из самых распространенных технологий на сегодняшний день.
Промышленные предприятия во многом зависят от качества воды. И потребляют ежедневно большой объем для разных нужд. Для каждого типа жидкости необходима своя степень очистки. Поэтому даже одна технология может быть дополнена элементами фильтрации. К тому же сама исходная вода всегда далека от идеала. Наполнена вредными примесями, органическими соединениями и вирусами. Это все зависит от трубопровода, если используется центральное водоснабжение. Или от природных ресурсов, если источником служит скважина или наземный водоем.
Существующие системы водоподготовки во многом устарели. В первую очередь это касается государственных промышленных предприятий. Полностью реконструировать систему удается не всегда. Это слишком большие расходы времени и средств. Поэтому чаше её модернизируют, добавляя новые технологии. Одной из таких является ультрафильтрация.
1. Для чего необходима ультрафильтрация
Ультрафильтрация воды позволяет получить абсолютно чистую воду без каких-либо примесей. Исходные источники изобилуют большим количеством различных вредных элементов. И такой состав воды недопустим для питья и обработки продукции. Это могут быть токсичные элементы, растворенные газы или тяжелые металлы. Кроме того, почти каждый источник воды имеет органические загрязнения, бактерии и вирусы. Некоторая деятельность промышленных производств предполагает использование воды без примесей, даже в минимальном составе. Например, котельные или фармацевтика. Химическая промышленность предполагает использование дистиллированной воды. Далеко не все технологии способны справиться с такой полной очисткой. Кроме того, в промышленности требуется питьевая вода, которая так же должна быть эффективно очищена. К качеству фильтрации предъявляются особые требования. На каждый тип жидкости есть свой регламент.
Метод ультрафильтрации является мембранным. То есть основный элементом для очистки воды выступает мембрана. Основным преимуществом данной технологии является удаление всех примесей из воды.
Методика ультрафильтрации изначально использовалась только в промышленности. Позже её стали применять и на других объектах разных сфер. Благодаря использованию в разных сферах деятельности, оборудование для ультрафильтрации стали модернизировать. На сегодняшний день производство оборудования для этой технологии поставлен на поток в очень больших объемах. Многие способы фильтрации проигрывают данному методу. Потому что не способны давать такую тонкую очистку без использования дополнительных элементов или химических веществ.
Поэтому мембранная ультрафильтрация и получила такой большой спрос. Естественно, в промышленности очистка воды является важным пунктом в общей системе водоподготовки. К тому же применяются современные методы очистки и новое оборудование. К тому же способ позволяет сохранять все основные свойства воды. Для ультрафильтрации, в отличие от некоторых других технологий, не требуется предварительное изменение температуры. То есть не надо её нагревать и тратить ресурсы. После фильтрации вода не теряет своих свойств и не меняет температурный режим. Уникальность способа в его свойствах очищать. Так как это мембранная технология, то вода проходит фильтрацию, когда её пропускают сквозь мембрану. И ячейки этого элемента настолько малы, что могут пропускать только молекулы воды. Все остальные примеси не проходят в очищенный поток.
Рис. 1 Система промышленной ультрафильтрации
Кроме основной водоподготовки, ультрафильтрация может также применяться для очистки промышленных сточных вод. При этом выделяют несколько основных преимуществ. Во-первых, такая очистка положительно влияет на экологию. Сливается в водоемы или грунт гораздо меньше вредных веществ. Во-вторых, обработанные сточные воды таким образом можно использовать повторно. Это значительно сокращает затрату ресурсов предприятия. Благодаря ультрафильтрации можно подготовить воду перед её обессоливанием. Это тоже важная часть водоочистки на некоторых типах предприятий, которые используют морскую воду.
То есть по сути во всех видах промышленных производств необходима тонкая очистка. А это может дать не каждая технология. Приходится объединять несколько методов. Что влечет за собой расход ресурсов и закупку оборудования. Ультрафильтрация позволяет получать чистую воду без каких-либо примесей, при этом значительно снижая нагрузку.
Кроме основной технологии, ультрафильтрацию можно применять для доочистки воды. Это очень эффективно при модернизации промышленных систем водоподготовки. То есть уже установлено определенное оборудование для очистки воды. Но оно не справляется с задачами по какой-либо причине. Одной из них может быть повышение производительности. Или изменение состава воды. В любом случае ультрафильтрация поможет улучшить существующую систему водоподготовки.
Кроме того, такой способ фильтрации можно применять к промышленным сточным водам. В процессе обработки, в канализацию сливается большой объем воды. Но дело даже не в количестве уходящей в дренаж жидкости. А в её составе. После обработки или использования, в воде остается большое количество вредных примесей. И её больше некуда применить нельзя. Просто слить её в канализацию тоже не получится. К сточным водам применяются строгие требования по предварительной очистке. Поэтому ультрафильтрация может стать одним из способов очищения стоков. После обработки воду можно сливать в канализацию или использовать повторно для технических нужд. Второй вариант более оптимален для промышленных предприятий. Потому что значительно помогают сократить расход ресурсов. Например, для питья, обработки продукции используется вода из исходного источника. А вот для технических целей применяется повторно очищенная.
Фильтрация воды проходит также, как и при методе обратного осмоса. То есть из исходного источника вода, с помощью насосного оборудования, подается на предварительный модуль очистки. Такие фильтры являются очень важными для любого мембранного метода. Фильтрующая мембрана очень чувствительна к механическим повреждениям. А в потоке воды часто присутствует так называемый мусор. Это могут быть окалины, мелкие частицы ила или глины. Недопустимо их попадание на мембрану. Поэтому предварительная обработка имеет такое важное значение.
После первичной очистки от загрязнений, вода подается на мембрану. Она может быть разной формы. Это зависит от производителя и других технических характеристик элемента. Но есть одна общая черта – мелкие ячейки. Они могут пропускать только самые мелкие молекулы. Поэтому все присутствующие в воде загрязнения не попадают в очищенный поток.
После фильтрации мембраной, вода подается потребителю или в накопительный резервуар. Бывают такие случаи, когда исходный источник имеет слишком повышенную концентрацию различных примесей. Ультрафильтрация, конечно, способна справиться с такой работой. Но для увеличения производительности и снижения нагрузки могут использоваться химические вещества. По идее, мембрана не очень любит добавление каких-либо реагентов. Потому что они оказывают агрессивное воздействие. Но в промышленной ультрафильтрации используются усиленные типы мембран, которые способны противостоять химикатам в воде.
Ультрафильтрация может быть разбита на несколько этапов водоочистки. Все они обязательно контролируются и следуют в определенном порядке. Количество и длительность зависит от технических характеристик исходного источника.
Рис. 2 Технология очистки
Каждый тип промышленного производства ставит определенные задачи по водоочистке в процессе своей деятельности. В частности, обязательно отсутствие тяжелых металлов и повышенной концентрации неорганических соединений. То же самое касается органики и бактерий. Технология ультрафильтрации позволяет получить качественную очистку без использования реагентов. Сфера применения технологии достаточно велика. Применяется для всех видов производств и не имеет каких-либо противопоказаний. Способна очищать любую воду вне зависимости от исходного источника.
3. Оборудование для промышленной ультрафильтрации
Комплектация оборудования для систем ультрафильтрации может отличаться друг от друга. Есть стандартное наполнение, которое можно модифицировать. В него входит:
-фильтр грубой очистки.
-мембранный модуль.
-насосная станция.
-дозатор.
-автоматический контроллер.
-блок для промывки.
-арматура.
-датчики
-бак для очищенной воды
-трубки и рамы.
В зависимости от производителя комплектация может быть другой. Оборудование подбирается исходя из некоторых определяющих факторов. Самым первым будет определение состава воды. Какие именно в ней содержатся элементы и в какой концентрации. От этого зависит первичная подготовка воды. Необходимость добавления реагентов или коагулянтов при обработке. Далее следует определить производительность. Один элемент фильтрации не даст высокие показатели при очистке. То есть необходима установка нескольких модулей для разгрузки системы и увеличения объема очищенной воды. Следующим показателем выступает давление в системе. Оно должно держаться в определенном диапазоне. Это необходимо для эффективности очистки. Помогает стабилизировать давление в трубопроводе насосная станция. Это может быть, как один насос, так и несколько. При использовании реагентов или коагулянтов требуется обязательное наличие дозатора. Как правило, такие вещества добавляются в воду строго по норме. Нельзя добавлять химикаты примерно или на глаз. Это только ухудшит состав воды. Дозатор должен контролироваться автоматическим блоком управления. Промышленные системы ультрафильтрации обязаны быть автоматизированными.
После того как осуществлена необходимая комплектация системы, проводится её установка и пуско-наладочные работы. Они включают в себя монтаж и проверку оборудования. Все необходимые программы должны настраивать только специалисты. То же самое касается установки. На этом этапе недопустимы ошибки иначе модули не смогут правильно выполнять свою работу. При первичном запуске проводится проверка на герметичность и эффективность ультрафильтрации. Проверяется работа всех узлов. Промышленная ультрафильтрация имеет некоторые детали, которые необходимы к проработке. Например, качество исходного источника или правильное размещение оборудования. Так же обязательно соблюдать все нормативы санитарно-эпидемиологических служб.
Важной составляющей является правильный подбор самой мембраны. Они могут быть нескольких типов: трубчатые и рулонные. Их применение зависит от мутности воды. Трубчатые используются при высокой концентрации примесей и мутности до 40 г/л. Такие элементы чаще используются при очистке сточных вод или наземными водоемами. Рулонные применяются для доочистки или при фильтрации растворов. Работают при мутности до 0,5 мг/л. Кроме типа мембраны учитывается материал изготовления, структура, технические свойства, способ промывки и волокна элемента.
Что касается промывки мембран, то это обязательное условие для каждой системы водоподготовки. Пропуская через себя достаточно большой объем воды, они задерживают много микроэлементов и со временем засоряются. Естественно, качество очистки сразу же снижается. Чтобы не допустить подобного фильтры обязательно очищать. Самый простой способ — это промывка обратным потоком воды, когда все частицы выбиваются из ячеек. Но некоторые элементы могут оставлять на мембране и другие загрязнения. Это может быть налет или отложения. Появляются они при большой концентрации неорганических веществ, солей жесткости и бактерий. Чтобы удалить эти загрязнения используются химические вещества. Для каждого типа отложения существует своя инструкция по уходу. Все возможные варианты загрязнений и способов промывки указаны в техническом паспорте устройства.
Рис. 3 Оборудование для промышленной ультрафильтрации
Есть несколько основных типов вариантов установок ультрафильтрации. Их отличие зависит от применения систем. Важным показателем является состав воды исходного источника. Причем здесь роль играет не тип, наземный или скважина, а скорее его местоположение. Зависит от природных факторов и других условий. Если технология используется для фильтрации воды с высоким содержанием взвесей и мутности, а остальные показатели не превышают нормативов. Установка будет состоять из фильтра грубой очистки и системы ультрафильтрации. Чаще всего такая вода бывает в некоторых скважинах.
Если к мутности и взвесям присоединились примеси железа, то используются несколько вариантов. Исходным источником такой воды чаще являются наземные водоемы. Определить можно и визуально. Железо будет давать рыжеватый цвет воде. Первый вариант: сначала идет предварительная очистка грубым фильтром. Затем следует засыпной фильтр, установка ультрафильтрации. И на доочистку установлен сорбционный фильтр. Второй вариант: фильтр грубой очистки, система ультрафильтрации, сорбционные модуля и умягчение воды.
Вода может иметь и совсем загрязненный состав. В этом случае значительно превышены показатели мутности, присутствуют взвеси, железо, соли жесткости и тяжелые металлы. По внешнему виду воды это определяется рыжим цветом, мутностью. У нее высокая окисляемость. Оптимальным вариантом будет установка следующего оборудования: фильтр грубой очистки, система ультрафильтрации, сорбционный фильтр и обратный осмос.
Может быть и другая комплектация устройств. Зависит от деятельности промышленного предприятия и его потребностей. Чем больше модулей установлено, тем более габаритной будет система и потребуется больше расходов на эксплуатацию. Но при этом степень и качество очистки будет на высоком уровне. Поэтому не стоит экономить на устройствах водоподготовки, тем более в промышленных масштабах.
У технологии ультрафильтрации довольно много преимуществ:
-позволяет эффективно очищать воду при относительно низком давлении.
-при добавлении реагентов их не требуется большое количество.
-полностью нейтрализует взвешенные элементы.
-возможность автоматизации.
-снижает мутность и устраняет цвет.
-удаляет коллоидные соединения и органические вещества.
-тонкая очистка воды, 0,02 микрон
Если сравнивать метод ультрафильтрации с другими технологиями, то в этом случае также можно найти массу преимуществ. Например, взять органические загрязнения и бактериальные. В этом случае раньше чаще всего применялся метод озонирования или хлорирования. Для некоторых производств они используются и по сей день. Любой из этих методов предполагает очистку от микробов, но не дает полной гарантии в том, что удалены все примеси. Некоторые виды вирусов удалить, практически невозможно не используя химических веществ. Ультрафильтрация позволяет полностью уничтожить все бактерии и органику. Что касается хлорных соединений, то они являются очень токсичными. Могут вызывать аллергические реакции и негативно влияют на человека и животных. Ультрафильтрация является полностью безопасной технологией и способна выполнить те же задачи, которые решаются хлорированием.
Что касается не менее популярного способа, обратного осмоса, то и здесь технология имеет преимущества. После применения технологии обратного осмоса получается дистиллированная вода. То есть абсолютно без каких-либо минералов. А ведь они в определенной концентрации полезны. Если рассматривать питьевую воду, то в ней должны присутствовать определенные микроэлементы, которые обязан получать организм. Употребления пустой воды не несет в себе какой-либо угрозы, но и пользы так же нет. Ультрафильтрация позволяет сохранить определенное количество минеральных полезных элементов. Кроме того, ультрафильтрационные мембраны более производительны. Технология обратного осмоса медлительна. И для увеличения производительности потребуется гораздо больше элементов. Ультрафильтрация не предполагает сброс воды в дренаж. Так как обратный осмос большую часть потребляемой воды сбрасывает как загрязненный концентрат.
Рис. 4 Система промышленной ультрафильтрации
Но если есть преимущества, то должны быть и недостатки. Их не так много.
-не фильтрует мелкие частицы примесей. У каждого типа мембран свой размер ячеек. Именно по этому принципу и выбирается мембранная технология. В случае с ультрафильтрацией, фильтр так же удаляет частицы до определенного размера. И слишком мелкие могут попасть в чистую воду. Чтобы избежать подобных ситуаций проводится предварительный анализ воды. Так же можно поставить дополнительные модули фильтрации для доочистки.
-цена. Оборудование само по себе не дешевое. Несмотря на то что системы совершенствуются постоянно и на рынке представлено много моделей, существенно снизить стоимость не получается. То же самое касается и комплектующих. Все элементы модуля ультрафильтрации, после выхода срока эксплуатации, нуждаются в замене. И их цена зависит от стоимости систем.
Но несмотря на существующие недостатки, технология ультрафильтрации является одной из самых востребованных в промышленном производстве. Её нередко используют для различных целей фильтрации и в качестве доочистки воды. Поэтому технология и является столь востребованной в промышленном производстве.
Многие ошибочно считают, что все мембранные технологии одинаковы. И их можно взаимозаменять. Но это не так. Есть нанофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос. Их объединяет только то, что все установки для фильтрации используют мембраны. Но эти элементы отличаются по типу и производительности. Чаще всего проводят сравнение ультрафильтрации с обратным осмосом. Их отличие в самой очистке. То есть обратный осмос полностью удаляет все элементы. А ультрафильтрация только самые токсичные, оставляя необходимые минералы в составе. По сути вода после очистки ультрафильтрацией более полезна, но, если в воде есть очень мелкие элементы она их не удалит.
Промышленная очистка воды обязательно должна соответствовать определенным нормативам и учитывать все детали производства. Большая производительность требует использования нескольких методов очистки. Естественно, это очень влияет на расход ресурсов и материальный. К тому же не стоит забывать об обязательной проверке систем. Поэтому так важно точно подобрать те технологии, которые позволять снизить расходы, не теряя производительности и эффективности. Метод ультрафильтрации очень популярен в промышленном производстве. При выборе системы фильтрации следует учитывать все факторы и нюансы, которые могут повлиять на эффективность. Изначально обращается внимание на уровень загрязнения воды и типы примесей, которые в ней присутствуют. Далее идет расчет производительности и расходов на использование технологии. В этот критерий входят не только траты на эксплуатацию на текущий момент, но и на ближайшие несколько лет. Зависит от типа мембраны и срока её службы. Промышленные элементы фильтрации рассчитаны примерно на 5 лет использования. После чего подлежат замене. Не следует превышать нагрузку на элемент фильтрации. Может выйти из строя. Так же обязательна предварительная очистка, для предотвращения механических повреждений мембраны. Нельзя нарушать правила эксплуатации и пропускать сервисное обслуживание установок.
Системы ультрафильтрации достаточно гибкие и их можно модернизировать. Для этого достаточно добавить фильтрующий элемент. Например, сорбционную очистку или фильтры умягчители.
На сегодняшний день на рынке представлено довольно много модификаций от разных производителей. Они отличаются комплектацией, типом мембраны и производительностью. Если ни один из готовых вариантов не подходит для работы на существующем производстве, всегда можно подобрать компоненты под необходимые нужды. Отличаются установки в основном стоимостью. Чем больше производительность и выше степень очистки, тем дороже.
Выбор комплектации зависит не только от производительности, но и от характеристик исходного источника. Чем больше концентрация загрязнений, тем больше дополнительных модулей понадобиться. Но при этом нет смысла устанавливать полноценную систему водоочистки на основе ультрафильтрации, если требуется очистка сточных вод или подготовка технической воды. Так же при минимальном наличии примесей достаточно будет системы ультрафильтрации с предварительной подготовкой воды. При таких условиях все задачи будут выполнены, а стоимость системы значительно снизится. Если состав воды со временем изменится, то всегда можно модернизировать установку.
Промышленные системы ультрафильтрации имеют множество преимуществ, по сравнению с другими технологиями. Они более компактны, все оборудование подбирается под требования заказчика. Очищенная вода может использоваться для любых нужд, в том числе и для питья. Больших затрат на эксплуатацию системы не предвидится. Недостатков в использовании метода практически нет. Поэтому сфера применения достаточно обширна. Стоимость оборудования, конечно, повыше, чем при других способах очистки. Но зато эффективность метода и производительность выше.
В промышленности требуется высокая производительность. А ультрафильтрационные мембраны рассчитаны на такую нагрузку. Если элемент не справляется, то всегда можно добавить еще несколько мембран. Таким образом, и производительность повысится, и нагрузка на элемент снизится. Что позволит увеличить сроки эксплуатации.
Промышленное производство постоянно ищет новые технологии для улучшения качества очистки при этом не сильно увеличивая существующие расходы на эксплуатацию. Одной из таких технологий стал метод ультрафильтрации. Способ можно считать экологичным, если не добавлять в процесс фильтрации химические вещества. Если состав воды содержит большое количество разных примесей или их молекулярная масса слишком маленькая, придется добавлять модули фильтрации. Как и любая мембранная технология у систем ультрафильтрации есть определенные требования по техническим характеристикам воды. Например, установки не работают при температуре выше 40 градусов. Они способны очищать только холодную воду.
Для разного состава воды требуются разные составляющие системы. Это могут быть сорбенты, умягчители, обезжелезиватели. Но фильтры грубой очистки должны быть установлены всегда. Именно они не позволяют механическим примесям агрессивно воздействовать на мембранный элемент. А значит предотвратить деформацию элемента.
Что касается сервисного обслуживания. Несмотря на неприхотливость системы обязательна её периодическая проверка. При этом осматривается не только визуально, но и проверяются все соединения и эффективность работы системы. Несмотря на то что монтаж установки довольно прост. Доверять его исполнение лучше специалистам. Есть риск допущения ошибки или неправильной настройки системы. В этом случае пострадает эффективность и качество фильтрации. Поэтому оптимальным вариантом доверить пуско-наладочные работы той организации, которая имеет в этом определенный опыт. Тем более промышленные системы ультрафильтрации часто включают в себя дополнительные модули, которые также необходимо правильно установить.
Метод ультрафильтрации
