Что такое ультрафильтрация воды и зачем она проводится

Фильтры для воды: осмос или ультрафильтрация – как выбрать?

   В этой статье я попробую описать основные критерии выбора систем очистки, и на их основании приведу несколько достоинств или недостатков обсуждаемых фильтров:

   1.    Пространство. Обе системы устанавливаются под мойку. При этом чистая вода выводится с помощью дополнительного крана возле основного смесителя. В этом отношении система ультрафильтрации на порядок компактнее. Она не комплектуется накопительной емкостью, за счет чего не занимается лишнее пространство.

   1/0 в пользу ультрафильтрации

   2.    Если места под мойкой достаточно много, то переходим к следующему пункту – качество очистки.

   Система обратного осмоса, на сегодняшний день, самая универсальная и доскональная система очистки воды. Она устраняет до 99% всех видов загрязнений: от крупных до микроскопических.  На выходе вода получится близкая по составу к талой, только в намного большем объеме и с меньшими временными и энергетическими затратами.

   Что касается ультрафильтрации – эта система извлекает из воды только самые распространенные загрязнители. А вцелом, минеральный состав воды практически не меняется. Фильтры системы позволяют убрать крупные примеси, хлорорганические соединения, соли жесткости, тяжелые металлы, бактерии и вирусы.

   Таким образом, система обратного осмоса чистит воду намного лучше. Однако, система ультрафильтрации – оптимальный фильтр для получения полезной и вкусной воды.

   1/1 – равный счет

   3.    Экономическая целесообразность. Система ультрафильтрации – дешевле при покупке. Но по обслуживанию ее смело можно приравнивать к системам обратного осмоса. Поэтому здесь силы обеих систем уравнены. И при отсутствии экономической разницы, в качестве очистки преимущества обратного осмоса очевидны (см. п.2).

   2/2 – равный счет

   4.    Новизна технологий. Обратный осмос – передовые технологии. И самое главное – глубокая комплексная очистка от самых сложных примесей – радионуклиды, микроорганизмы, их споры, частицы антибиотиков и т.д.

   3/2 в пользу осмоса

   5.    Резервирование воды. Фильтры для воды (осмос) оснащены резервной емкостью, в которой всегда будет доступна вода в объеме 10-12 л. Объем бака регламентируется производителем. Система ультрафильтрации проточного типа. И отсутствие воды в водопроводных сетях

   4/2 в пользу осмоса

   По итогам сравнения, лучшие фильтры для воды на сегодняшний день – системы обратного осмоса. Они имеют массу преимуществ перед другими системами очистки, что делает их несомненными лидерами на рынке водоподготовки.

Миф № 2

Большое количество сточных вод.

Да, на основе принципа обратного осмоса образуется некоторое количество промывочных вод, используемых для очистки и промывки мембраны от отфильтрованных ею загрязняющих веществ. Этот сложный процесс позволяет не менять дорогостоящую мембрану по несколько лет. Также он держит всю систему в чистоте, поскольку большинство вредных примесей сливаются в канализацию, а не находятся в ловушке внутри корпуса фильтра. При этом сточная вода является достаточно чистой, может быть собрана и использована для полива растений, бытовых очистительных мероприятий.

Виды

Основные типы станций, используемые для водоочистки:

1. Аварийные – начинают работать тогда, когда основные (централизованные) системы сбоят, вообще отключены.
2. Контейнерные – состоят из набора устройство для удаления разных бактерий.
3. Блочно-модульные – функционируют автономно, состоят из насоса водозабора, фильтров тонкой очистки, механического фильтрационного элемента.
4. Стандартные – убирают неорганические примеси, дезинфицируют, решают задачу обезжелезивания.

Другая классификация предусмотрена по принципу фильтрации:

1. Реагентная – устраняет коллоиды, мутные примеси, предполагает применение методов седиментации, флокуляции, коагуляции.
2. Механическая – убирает грубые загрязняющие вещества, представлена песчаными, дисковыми фильтрами, автоматическими сетчатыми приспособлениями.
3. Мембранная – осуществляет обратный осмос, нано- и ультрафильтрацию.
4. Ионный обмен – умягчение, удаление NO3.

Дополнительно можно применять оксидацию, дегазацию или адсорбцию. Для обеззараживания при необходимости выполняют химическую, ультрафиолетовую обработку либо озонирование.

Сравнение различных режимов работы ультрафильтрационных аппаратов

Процесс мембранного фильтрования состоит в том, что жидкость под давлением «продавливается» через полупроницаемую перегородку. При этом, в зависимости от размера отверстий в этой перегородке, через нее может проходить вода, растворенные неорганические (одно- и многовалентные ионы) и органические соединения, микрочастицы. Размер пор ультрафильтрационных мембран лежит в пределах от 1 нм (верхний предел для нанофилырационных мембран) до 0,05 — 0,1 мкм. Мембраны с размером пор более 0,1 мкм называются микрофильтрационными. Главное отличие мембраной фильтрации от обычного объемного фильтрования заключается в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением. Для микрофильтрации, например, сопротивление осадка может быть значительно больше сопротивления мембраны.

Таким образом, важной задачей становится осуществление контроля и управление процессом накопления загрязнений на мембранах. Решение этой задачи заключается, во-первых, в создании такого режима работы мембранных аппаратов, при котором загрязнение мембран было бы минимальным, а во-вторых, в выборе подходящего материала мембраны, который был бы наименее чувствителен к загрязнениям, характерным для данного состава исходной воды

Кроме того, сама конструкция мембранного элемента должна позволять проводить гидравлические промывки мембраны с максимальной эффективностью.

Для борьбы с ростом осадка над поверхностью мембраны создают дополнительный поток из обрабатываемой жидкости, который размывает накапливающийся осадок. Жидкость (концентрат), содержащая удаленные с поверхности мембраны загрязнения, выводится из разделительного аппарата. Для более эффективного удаления загрязнений с поверхности и из пор мембраны используют метод обратных промывок, при котором очищенную воду (фильтрат) пропускают через мембрану в направлении, обратном направлению фильтрования. Такие промывки производятся чаще, чем промывки обычных фильтров с зернистой загрузкой: для ультрафильтрационных мембран, предназначенных для очистки поверхностных вод, их частота колеблется от 1 до 4 раз в час, при этом продолжительность промывки составляет всего 10-60 секунд, поэтому объем сбрасываемой воды не превышает 5% от объема фильтрата.

Возможность использования ультрафильтрации для получения питьевой воды из поверхностных источников в первую очередь зависит от селективных свойств используемых ультрафильтрационных мембран и их склонностью к загрязнению веществами, содержащимися в природной воде. Наибольший интерес для исследования в этом отношении представляют растворенные и коллоидные органические соединения, которые всегда присутствуют в поверхностных водах и определяют их цветность и окисляемость.

Для мембранной очистки наиболее важными являются следующие свойства органических соединений: природа их образования, гидрофильность, заряд в водных растворах, распределение по молярному весу. Кроме того, необходимо учитывать водородный показатель, общее солесодержание и жесткость воды. Эти показатели качества природных вод вместе со свойствами органических веществ оказывают существенное влияние на селективные свойства и загрязнение мембран.

Что представляет собой система ультрафильтрации воды

Ультрафильтрацией воды называется метод ее очистки, который заключается в пропускании воды через мембрану с размером пор 0,002–0,1 мкм под определенным давлением. Системы ультрафильтрации воды позволяют ликвидировать взвешенные частицы больше 0,01 мкм (коллоидные примеси, бактерии, вирусы, органические макромолекулы) из водных жидкостей муниципальных и локальных водопроводов (артезианских скважин, колодцев и т. п. – как и в случае использования фильтров очистки воды от железа).

Ультрафильтрация воды – эффективный, не очень затратный и экологически чистый способ очищения от субмикронных механических примесей. В современных системах ультрафильтрации воды используют волокна, состоящие из пор величиной примерно 0,01 мкм.

Ультрафильтрация воды – процесс мембранного разделения, а также концентрирования растворов. Процедура ультрафильтрации проводится под воздействием разницы давлений, предшествующих и последующих ее установке. Ультрафильтрация подобна системам обратного осмоса, в том числе и по аппаратному исполнению. Но требований к отводу от мембранной поверхности концентрированного раствора гораздо больше. Схема проведения рассматриваемого процесса, условно говоря, находится между механическим фильтрованием и обратным осмосом.

Применимость ультрафильтрационных систем намного шире, чем систем обратного осмоса и фильтров удаления железа, ведь ультрафильтрация позволяет решить вопрос фракционирования (селективного удаления частиц). Ультрафильтрация применяется для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя.

При проверке воды систему ультрафильтрации используют в тех случаях, когда молекулярная масса хотя бы одного составляющего компонента смеси имеет значение от 500 и более. Наряду с системами обратного осмоса принцип действия ультрафильтрации основан на разности давлений. Процесс ультрафильтрации протекает при давлении 0,1–1МПа. Можно также воспользоваться системой умягчения воды – она позволяет добиться наилучшего состава данной жидкости.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

К числу недостатков системы ультрафильтрации воды относят: небольшой технологический диапазон, поскольку проведение процедуры возможно только при доскональном соблюдении всех условий (давления, температуры, состава растворителя и т. д.); невозможность продолжительного использования мембран (1–3 года) из-за образования осадков на поверхности, а также в самих порах, в результате чего мембраны засоряются и реструктурируются.

По сравнению с ультрафильтрацией, очистка воды от железа – более экономичная процедура. Мембрана, применяемая в системах ультрафильтрации воды, блокирует прохождение твердых частиц, бактерий, вирусов, эндотоксинов и т. д., благодаря чему степень чистоты полученной жидкости получается очень высокой. Данная процедура широко используется в целях предварительной очистки поверхностных, морских вод, биологической обработки муниципальных сточных вод.

Половолоконные мембраны позволяют проводить ультрафильтрацию воды следующими способами:

• «Cross-flow» – жидкость делится на фильтрат и концентрат, который сливается в дренаж;

• «Dead-end» – процедура фильтрации сквозь волокна прерывается прямыми и/или обратными промывками, что способствует уменьшению расхода воды.

Читайте материал по теме: Обеззараживание питьевой воды

Флокулянты для очистки сточных вод: виды, принцип работы и эффективность применения

Качественное осветление стоков гарантирует полную безопасность для окружающей среды при их сбросе в водоемы. Процесс обработки нечистот протекает в несколько этапов.

Одним из них является использование флокулянтов для очистки сточных вод. Благодаря химической реакции все микро- и макровзвеси в составе нечистот приобретают более крупные размеры.

Это позволяет удалять их в дальнейшем механическим способом.

Определение и предназначение

Флокулянтами называют химические реагенты, которые способствуют очистке бытовых и промышленных сточных вод от примесей. В результате реакции все сторонние вещества, пребывающие в грязной жидкости, формируются в хлопья. Флокуляцию используют как вторичный этап очистки после коагуляции. Основное назначение реагентов:

• предварительная очистка воды из водоемов перед её подачей в городские коммуникации;
• осветление промышленных стоков от молокозаводов, предприятий химической/фармацевтической промышленности и др.;
• очистка бытовых сточных вод.

Флокуляция является и неотъемлемой частью таких процессов, как производство лекарств, обогащение, переработка нефтепродуктов.

Виды и классы флокулянтов

Все реагенты для флокуляции делят на классы по типу их происхождения:

• Органические (природные): гуаровые смолы, крахмал и декстрин, натрия альгинат, эфир целлюлозы.
• Неорганические: кремниевая кислота. Особенно активно она действует против гидроксидов металлов – алюминия, железа, магния, и пр. В результате работы кремниевой кислоты образуются тяжелые прочные хлопья.
• Синтетические: высокомолекулярные соединения, которые органически растворяются в воде и при этом молекулярная их масса варьируется от тысяч до миллионов.

Различают также катионные, анионные и нейтральные флокулянты (по электрическому заряду). Самым востребованным является последний вид — полиакриламид (ПАА). Агрегатное состояние реактивов: жидкое и порошкообразное.

Принцип работы флокулянтов в воде

При добавлении реагентов в загрязненную воду происходит следующий процесс:

• Все флокулянты вступают во взаимодействие с коллоидными частицами. Сначала оседают на их поверхности, значительно нарушая водно-солевой баланс оболочки. Параллельно флокулянты сводят на нет электрический заряд коллоидных примесей. Изначально все коллоидные соединения как бы окружены мешающей слипанию частиц оболочкой. Ее и разрушает флокулянт.
• За счет своего высокого молекулярного веса и уже произошедших в воде реакций происходит фиксация реагентов на поверхности сторонних примесей. При этом они образуют своеобразные мостики, благодаря которым формируется связь между молекулами флокулянтов.
• В результате все взвешенные частицы коллоидных растворов слипаются в большие видимые хлопья. Их еще называют флоккулами.

После прошедшей реакции сторонние примеси в виде хлопьев можно легко удалить из осветляемой жидкости. Делается это с помощью механических фильтров.

Эффективность химического метода

Флокуляция как способ очистки сточных вод позволяет с высокой эффективностью справляться с большими объемами загрязненных жидкостей. При этом можно смело говорить о высокой интенсивности процесса осветления с минимальными затратами. В результате использования флокулянтов удается добиться таких результатов:

• очистить максимально загрязненные бытовые/промышленные стоки;
• серьезно ускорить процесс осаждения примесей в жидкости;
• предупредить возможное попадание загрязнений в воду на следующих этапах очистки;
• отказаться от дополнительных затрат на усиление производительности очистной станции;
• увеличить срок службы механических фильтров на ЛОС;
• снизить расходы на капитальное осветление стоков.

Обо всех эффектах от использования флокулянтов можно говорить только при условии применения метода в комплексе, после этапа коагуляции. Как правило, сами по себе реагенты не очищают воду полноценно, метод не работает.

Особенно актуально включение процесса флокуляции в систему очистки стоков в том случае, если станция в скором времени будет получать большие объемы загрязненных вод. Здесь без основательной модернизации ЛОС и существенных финансовых вложений удастся сохранить производительность очистной станции. По факту придется потратиться только на закупку порошка-флокулянта.

Использование приведенного метода в быту неактуально, поскольку процесс сложный и неоправданный для малого объема загрязненной воды.

Состав установки ультрафильтрации

Установка ультрафильтрации состоит из следующих блоков:

• предварительной очистки,
• фильтрующих модулей,
• системы дозирования коагулянта,
• промывки установки.

Принципиальная схема установки ультрафильтрации

Блок предварительной очистки установки ультрафильтрации (ПУФ) состоит из насоса исходной воды, обычно Grundfos, и фильтра предварительной очистки с отсечкой 200 мкм для предотвращения загрязнения мембран грубой взвесью.

Блоки фильтрующих модулей предназначены для проведения процесса фильтрации.

Блок дозирования коагулянта предназначен для укрупнения примесей и облегчения их удаления. Блок дозирования коагулянта состоит из дозирующих насосов и емкости приготовления коагулянта. В качестве коагулянта при ультрафильтрации обычно применяется полиоксихлорид алюминия, например, «Аква-Аурат 18».

С целью хранения часового запаса исходной воды и обеспечения независимости работы установки очистки по гидравлическим параметрам, перед установкой очистки предусмотрен бак исходной воды.

Для обеспечения требуемых гидравлических параметров работы установки, в составе установки ультрафильтрации предусматривается насосная станция исходной воды.

Исходя из описанного предназначения элементов ниже приведён алгоритм работы установки ультрафильтрации.

Вода из баков исходной воды насосами забирается для очистки. Перед насосами исходной воды в очищаемую воду насосом-дозатором подаётся коагулянт с расходом, пропорциональным расходу исходной воды. Расход коагулянта определяется в процессе пилотных испытаний установки ультрафильтрации.

Дозирование коагулянта способствует эффективному снижению органических и железосодержащих соединений, позволяет укрупнить содержащиеся частицы коллоидных веществ, тем самым повысить эффективность процесса очистки воды.

Исходная вода после обработки коагулянтом подаётся на фильтр предварительной очистки, а затем на фильтрующие модули ультрафильтрации.

Вода после ультрафильтрационных модулей направляется в бак осветлённой воды.

Обратная и химически усиленная промывка фильтрующих модулей проводится с помощью блока промывки установки ультрафильтрации, состоящего из насосов промывки, фильтров грубой очистки с отсечкой 200 мкм для предотвращения попадания крупных включений из емкости, дозирующих насосов серной кислоты, дозирующих насосов и емкости дозирования биоцида. Обратная промывка проводится 3–5 раз в час для удаления взвешенных веществ, накопленных за время фильтрации, обратным током осветлённой воды. Химически усиленная промывка проводится 1–3 раза в день и позволяет провести очистку ультрафильтрационных мембран от органических (щелочная промывка) и неорганических (кислотная промывка) загрязнений.

Все переключения потоков в установке производятся автоматически системой автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП). Параметры процесса осветления (давление, расход, рН) контролируются по показаниям установленных приборов.

Промышленные фильтры для очистки воды: виды, отличия, цены

Выше мы много сказали про методы промышленной водоподготовки и очистки сточных вод. Попытаемся классифицировать их в зависимости от вида загрязнения.

1. Удаление механических примесей – механические и сорбционные фильтры, микрофильтрация.
2. Обеззараживание – все мембранные методы, кроме микрофильтрации (обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация), озонирование.
3. Обезжелезивание – хлорирование, озонирование, материал Greensand
4. Очистка от сероводорода – напорная и безнапорная аэрация, хлорирование, озонирование, адсорбация.
5. Удаление органики, хлора, озона – адсорбация, коагуляция
6. Выведение нефтепродуктов – флотационные установки.
7. Умягчение – ионный обмен, обратный осмос.

Стоимость промышленных фильтров зависит от сложности установки и используемых материалов, поэтому цену в каждом конкретном случае нужно уточнять индивидуально.

Параметры ультрафильтрации

Основными параметрами ультрафильтрации являются:

1. Селективность — соотношение концентраций примесей в загрязненной воде (С_вх.) и в фильтрате (С_вых.): R = (1 — С_вых./ С_вх.) ∙ 100 %. Для процесса ультрафильтрации она велика, что позволяет задерживать мельчайшие частицы, в том числе бактерии и вирусы.
2. Расход фильтрата — количество очищенной воды в единицу времени.
3. Удельный расход фильтрата — количество продукта, проходящего через 1 м2 площади мембраны. Зависит от характеристик фильтрующего элемента и чистоты исходной воды.
4. Перепад давления на мембране — разность между давлением со стороны питания и со стороны фильтрата.
5. Проницаемость — отношение между удельным расходом фильтрата и перепадом давления на мембране.
6. Гидравлический КПД — отношение между расходами фильтрата и подаваемой исходной воды.

Принцип действия

Принцип работы ультрафильтра

Основная задача ультрафильтра – обеззараживание и осветление жидкости. Происходит это при прохождении воды через мембрану. Есть два способа – напорный и безнапорный. В первом случае жидкость проходит через слой мембраны под давлением, создаваемым насосом, во втором – с внутренней стороны создается разреженное пространство, и вода всасывается мембраной.

Фильтрующие модули обычно расположены вертикально, чтобы жидкость распределялась равномерно. Элементы системы располагаются в такой последовательности:

1. Водозабор или питающий трубопровод.
2. Насос для регулирования давления.
3. Фильтр с мембраной.
4. Резервуар или труба для чистой воды.
5. Труба для сброса отходов и жидкости после промывки системы.

Мембрана часто засоряется, поэтому при отладке оборудования специалист устанавливает оптимальное давление и частоту промывания системы. Промывка происходит двумя способами – встречным потоком из уже очищенной жидкости или дренажом из водозаборной трубы. Отходы сбрасываются в отдельную емкость и утилизируются.

Материалы изготовления мембран

Основной материал, который используется для изготовления мелкопористой мембраны – полисульфон. Это вещество устойчиво к кислотам, щелочам, спиртам. Полисульфон нового поколения выдерживает температуру до 200 градусов, дает малую усадку и расширение при изменениях температурного режима, поэтому его используют для изготовления деталей, которые должны держать форму в любых условиях. Волокна по своей структуре полые, поэтому материал применяют для изготовления фильтров обратного осмоса и в системах ультрафильтрации. Слабое место полиэстерсульфона – соединения хлора, поэтому производители в качестве основного критерия срока службы выделяют работу с хлорированной жидкостью, исчисляемую в часах.

Современные технологии

Среди новых технологий можно выделить:

1. Нанофильтрация — универсальный способ, устраняющий галогенные соединения (фтор, хлор и пр.) без опасных реагентов, которые применяются во многих химических методах очистки. Даже после обеззараживающего этапа очистки в жидкости есть хлоросодержащие остатки, которые с легкостью выводятся нанофильтрацией. Метод распространен на территории Голландии, США, Франции.
2. Фотокатализация — еще одно современное решение. Его суть в том, чтобы устранять взвешенные и растворенные вещества без химических реагентов. Метод подразумевает внушительное потребление электроэнергии и основан на трубчатой системе. Капиллярные мембраны, располагающиеся в трубе, пропускают очищающие потоки.

Как еще может использоваться технология ультрафильтрации воды

Ультрафильтрация воды может применяться и во множестве технологических сфер. Поэтапность фильтрации воды складывается, исходя из уровня загрязнения жидкости. Отсюда несколько вариантов:

Вариант №1:

• Фильтры грубой очистки.

• Установка системы ультрафильтрации воды.

Этот вариант отлично подойдёт для фильтрации воды из скважины. Жидкость из скважины имеет большинство характеристик, которые находятся в норме, за исключением повышенного уровня нахождения взвешенных частиц.

Вариант №2:

• Фильтры грубой очистки воды.

• Механические засыпные фильтры.

• Установка системы ультрафильтрации воды.

• Сорбционные фильтры.

Если жидкость содержит повышенное количество железа и иных взвешенных частиц, а также имеет высокий уровень помутнения, то данный вариант очистки воды поможет эффективно справиться с проблемой загрязнения. В основном это касается жидкости из открытых водоёмов.

Вариант №3:

• Фильтры грубой очистки воды.

• Установка системы ультрафильтрации воды.

• Сорбционные фильтры.

• Умягчительные фильтры.

Если в воде содержится огромное количество растворённых солей магния и кальция, то данный вариант фильтрации подойдёт идеально.

Вариант №4:

• Фильтры грубой очистки воды.

• Установка системы ультрафильтрации воды.

• Сорбционные фильтры.

• Система обратного осмоса.

Если в воде повышенное содержание тяжёлых металлов, и выявлены нарушения норм органолептических характеристик, то следует воспользоваться этим вариантом. Также лучше провести дополнительную очистку жидкости от растворённых солей и иных взвешенных частиц.

Важно понимать, что это далеко не все варианты применения системы ультрафильтрации воды, а лишь небольшая их часть.

Читайте материал по теме: Обеззараживание питьевой воды

Стадии очистки

Принцип действия метода обратного осмоса воплощается в трех этапах:

1. Предварительная очистка воды. Происходит в больших вертикальных колбах. На рисунке ниже они обозначены номерами 3, 4, 5.
2. Прохождение через мембрану. Корпус мембраны обратного осмоса (горизонтальная колба) обозначен номером 7.
3. Стадия посточистки. Колба обозначенная номером 12.

Схема подключения обратного осмоса – на рисунке ниже.

Вода, прошедшая стадию предварительной очистки, поступает на полупроницаемую мембрану, где разбивается на два потока: один проходит через мембрану и очищается, второй омывает её снаружи и со всеми загрязнениями, отторгнутыми мембраной, сливается в дренаж. Система очистки воды обратного осмоса работает не быстро, поэтому жидкость, прошедшая через мембрану, накапливается в специальном резервуаре (№ 11 на рисунке), откуда и поступает на посточистку. На этой стадии фильтрации воды происходит дополнительная очистка от запахов и/или минерализация.

Прекрасным представителем является фильтр Atoll A-550, он удаляет до 99,9% всех примесей содержащихся в воде и предотвращает образование накипи в нагревательных приборах.

Преимущества:

• Существенно экономится место: питьевой бак также установлен внутри корпуса.
• Фильтр легко содержать в чистоте при его установке под кухонной мойкой: на конструктивные элементы системы не попадает грязь, нет выступающих элементов и торчащих соединительных трубок.
• Разборный корпус предоставляет удобный доступ к деталям и сменным элементам.
• Широко распространенный в мире стандарт картриджей «inline» позволяет использовать аналоги фильтрующих элементов Atoll в широком ассортименте, например, производства Omnipure (США) или Pentek (США).
• Картриджи типоразмера «inline» заключены в пластиковый корпус и имеют быстроразъемные соединения, поэтому процедура их замены гигиенична (исключены контакты с загрязненными поверхностями), и проста (не требуется наличия специнструмента).
• Встроенная система контроля качества очищенной воды сигнализирует о необходимости замены мембранного элемента

Разработка модели падения производительности ультрафильтрационных аппаратов с течением времени

В процессе удаления загрязнений при обратной промывке происходят следующие процессы: разрушение осадка на поверхности и внутри пор мембраны; раскупоривание пор в результате механической деформации селективного слоя под воздействием обратного давления; смыв осадка с турбулизаторной сетки и вынос его из напорного тракта мембранного аппарата. Все эти процессы протекают одновременно; при этом раскупорка пор, вероятно, происходит наиболее быстро в первые моменты промывки, так как наблюдаемый расход промывной воды сразу стабилизируется и в дальнейшем практически не изменяется.

Наиболее важным процессом является удаление осадка с поверхности мембраны. Эффективность промывки зависит от следующих факторов: количества осадка на мембране, скорости потока промывной воды через мембрану, свойств осадка, соотношения сопротивления осадка и мембраны. Более рыхлые осадки легко разрушаются тангенциальным потоком воды, однако вследствие низкого удельного сопротивления они практически не создают существенного препятствия потоку воды при обратной промывке. Как показывает практика, при прямой промывке рулонных элементов (тангенциальным потоком жидкости) из них удаляется значительное количество загрязнений, оставшееся после обратных промывок.

Поток через мембрану зависит от приложенного давления и сопротивления мембраны и должен возрастать по мере освобождения мембраны от загрязнений. Однако на практике это зафиксировать не удалось. Поэтому решено было исходить из допущения, что поток промывной воды зависит только от давления и сопротивления чистой мембраны, то есть остается неизменным во времени.

Неполное открытие пор при обратной промывке можно выразить через изменение сопротивления R3, которое при полном раскрытии всех пор должно равняться нулю. Степень раскрытия пор будет зависеть от соотношения давления промывки и фильтрования , поэтому можно записать: где кзак — коэффициент, учитывающий влияние давления обратной промывки на степень раскупоривания пор и определяемый экспериментально.

В зависимости от плотности осадка регенерация мембраны может происходить следующим образом: 1) При образовании на мембране рыхлых осадков с малым удельным сопротивлением (сопротивление слоя осадка меньше сопротивления мембраны), происходит фильтрация промывной воды через слой осадка, сопровождающаяся интенсивным выносом отдельных частиц и целых агрегатов. По мере удаления загрязнений скорость выноса осадка будет снижаться, так как в конце промывки останется та часть загрязнений, силы сцепления которой с мембраной и турбулизатором наибольшие; 2) В случае образования плотных осадков, например глинистых, сопротивление которых сравнимо с сопротивлением мембраны, в слое осадка при промывке возникает значительный перепад давления. Поэтому здесь более вероятен отрыв отдельных пластов осадка от поверхности мембраны и их вынос потоком воды. По мере отмывки мембраны происходит распределение потоков промывной воды: основные потоки воды будут устремляться через размытые области (то есть области с меньшим сопротивлением), свободные от осадка. Поток через загрязненные участки пропорционально уменьшается, скорость удаления осадка замедляется.

При большой удельной производительности мембран в распределительной дренажной системе рулонных элементов будут возникать значительные потери напора, которые будут влиять на распределение промывной воды по длине «пакетов». Это приводит к тому, что разные участки мембраны в «пакетах» будут находиться в неравных условиях, — наиболее удаленные от трубки сбора фильтрата участки будут промываться хуже. При последующих промывках эти участки, вследствие оставшихся на них загрязнений, уже изначально будут находиться в еще более худших условиях, и в этих областях будет наблюдаться постепенное накопление осадка. Это вызовет уменьшение эффективной площади фильтрования и, как следствие, падение производительности мембранного элемента. Для предотвращения описанного явления при изготовлении рулонных элементов, предназначенных для работы с обратной промывкой, длину мембранных «пакетов» уменьшают, а их общее число в рулонном элементе увеличивают, добиваясь более равномерного распределения потоков воды при обратной промывке.

Очистка воды перед ионообменными фильтрами

Смола эффективна при задержке коллоидных частиц размером 0,1-1,0 мкм, но они быстро закупоривают гранулы. Промывка и регенерация здесь мало помогают. Особенно тяжело удалить частицы SiO₂, которых особенно много в скважинах и речной воде. После закупоривания смола начинает обрастать микроорганизмами в местах, не промываемых моющими растворами.

Иониты также активно забиваются эмульгированными маслами, которые невозможно удалить. Закупоривание происходит настолько сильно, что проще заменить фильтр, чем отделить от него масло.

Фильтрующие гранулы смол активно забиваются высокомолекулярными соединениями. Их хорошо удаляет активированный уголь, но он имеет малый срок службы.

Ионообменные смолы эффективны вместе с ультрафильтрацией, удаляющей более 95 % коллоидов.

Правила выбора

Установок в продаже много, каждая имеет свои особенности, параметры. Ваша задача – выбрать ту, которая оптимально подойдет для решения текущих задач.

При покупке учитывайте:

1. Производительность – определяется с учетом числа точек водоразбора, которые можно одновременно включить на определенном объекте.
2. Тип канализационной системы – вещества, которые удаляются из водных масс, нужно утилизировать. Стоки запрещено сливать в централизованную канализацию, локальные сооружения очистки.
3. Степень автоматизации – рабочих режимов обычно доступно несколько, их переключение осуществляется вручную или с применением автоматики. Первый вариант дешевле, второй предпочтительнее.

Важно! Габариты станции очистки воды напрямую связаны с ее показателями производительности.

Рассчитывать размеры, мощность оборудования желательно на стадии проектирования объекта.

Если классическую станцию устанавливать неудобно или невозможно, стоит обратить внимание на компактные блок-системы, кабинетные мини-установки. Блочные модульные системы – идеальный выбор для постоянного применения или подключения сразу нескольких домов

Блочные модульные системы – идеальный выбор для постоянного применения или подключения сразу нескольких домов.

Обслуживание

Обслуживать систему нужно обязательно, поскольку фильтры и другие рабочие части, элементы со временем изнашиваются, перестают на уровне выполнять текущие задачи.

Самые частые проблемы, с которыми сталкиваются владельцы или ответственные за обслуживание станций лица:

• Сбои в работе обезжелезивателя – нужно убрать налет, и поршневой механизм клинить перестанет;
• Проблемы с аэрационной колонной – ее клапаны могут забивать железистые отложения, система начнет завоздушиваться и перестанет решать текущие задачи;
• Неправильная работа умягчителя – обычно виноват налет соли на реагентном баке.

Полностью предотвратить появление перечисленных проблем нельзя, зато реально предотвратить полный выход станции из строя, необходимость ее дорогостоящего ремонта, если регулярно проводить плановые обслуживания.

Оптимально выбрать компанию, условия обслуживания которой устроят, и подписать договор на постоянное сотрудничество. Частота выездов, выполняемые работы определяются в индивидуальном порядке.