Общие сведения о мембранной технологии очистки воды Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук». Мембранные технологии очистки воды

Мембранные технологии очистки воды

Мембранные технологии очистки воды: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос

Принцип работы мембранных фильтров очистки воды

Мембранная технология очистки воды достаточно широко распространена как эффективная и экономически выгодная водоподготовка. Ее принцип достаточно прост: вода под под давлением проходит через мелкопористую мембрану, которая задерживает мельчайшие частицы, микроорганизмы и растворенные соли на молекулярном уровне.

В результате очищенная вода (называется пермеатом) образуется с одной стороны мембраны, а с концентрированными примесями – с другой, которая периодически сливается в дренаж. Этот процесс автоматизирован и осуществляется при помощи клапана регулирования потока (клапан концентрата).

Для создания давления применяется различное насосное оборудование.

Мембранная очистка позволяет получить чистую воду из любых источников: артезианских скважин, водопровода, естественных водоемов с пресной и соленой водой. Поскольку для различных нужд промышленности, сельского хозяйства, коммерческих и частных водопотребителей требуется вода с различной степенью очистки, применяются мембраны с разным размером пор, что порождает несколько основных мембранных технологий водоподготовки.

Основные виды мембранных фильтров и их особенности

При выборе системы мембранных фильтров, необходимо четко понимать, какие задачи должна решать установка, и каковы исходные параметры воды. Ниже приведены наиболее частые задачи:

осветление воды;
обессоливание воды;
удаление бактерий и вирусов;
тонкая очистка и получение сверхчистой воды.

Схема мембранной технологии очистки воды

Микрофильтрация (0,1-10 мкм) — удаление зоопланктона, водорослей, замутнений, некоторых бактерий и осадка. Рабочее давление составляет примерно 0,7 бар.
Ультрафильтрация (0,1-0,01 мкм) — удаление макромолекул, бактерий, вирусов, коллоидных частиц. Практически все растворенные соли и более мелкие молекулы проходят через мембрану. Рабочее давление примерно от 1 до 7 бар.
Нанофильтрация (0,01 мкм-2 нм) — получение частично обессоленной воды, удаление ионов, цветности и общего органического углерода. Нанофильтрация занимает среднее положение между ультрафильтрацией и обратным осмосом. При нанофильтрации происходит частичное обессоливание: растворенные соли удаляются на 20–98 % в зависимости от их химического состава. Рабочее давление – от 3,5 до 16 бар.
Обратный осмос (менее 2 нм) — самый тонкий уровень фильтрации. Обратноосмотические мембраны являются препятствием для всех растворенных солей (95 –99,9 %) и соединений с молекулярным весом более 100. Размеры пор мембраны сопоставим с размером молекулы воды. Рабочее давление составляет от 5 до 84 бар в зависимости от степени содержания растворенных солей.

Мембранные технологии очистки воды могут применяться в комплексе или как отдельные технологии. Нужно помнить, что для нормальной работы мембранных фильтров всегда требуется механическая очистка и предварительная водоподготовка. Также вода подвергается очистке от хлора, так как молекулы хлора легко проходят через мембраны.

Применение мембранных технологий очистки воды

Наша компания готова создать проект, поставить необходимое оборудование и произвести монтаж мембранных установок для вашего дома, бизнеса, производства. Мы используем самые современные мембраны, которые интенсивно удаляют соли и другие примеси при сравнительно небольшом давлении, что делает эту технологию экономически привлекательной. “Интегра Инжиниринг” имеет собственные производственные мощности по сборке систем фильтрации на основе обратного осмоса.

Если у вас есть вопросы или потребность в нашей услуге, свяжитесь с нами по телефону:

(831) 4 123 788

НАШИ УСЛУГИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

СИСТЕМ ФИЛЬТРАЦИИ И ВОДОПОДГОТОВКИ

Выберите область применения или получите бесплатную консультацию инженера

Бесплатная консультация

i2-ww.ru

Применение технологии мембранной очистки воды в качестве альтернативы классической технологии водоподготовки Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки»

УДК 628.1

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МЕМБРАННОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОПОДГОТОВКИ

А. С. Харитонов, магистрант

Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) В. А. Селезнев, доктор технических наук, профессор кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение» Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) В. М. Филенков, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение», руководитель магистерской программы «Водоснабжение городов и промышленных предприятий» Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)

Аннотация. В данной статье рассматриваются современные технологии в сфере водоочистки: мембранная фильтрации, ультрафиолетовое обеззараживание, компактные установки озонирования, использующиеся при разработке новых технологических схем водоочистных сооружений. Ключевые слова: очистка воды, мембранная технология, водоподготовка.

Постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и практическими задачами. Водоочистные сооружения являются главным элементом водоснабжения. Им уделяется серьезное внимание в крупных городах и населенных пунктов, а в малых и удаленных населенных пунктах водоочистным сооружениям уделяется зачастую второстепенная роль. Многие водоочистные сооружения эксплуатируются продолжительное количество времени, выработав свой рабочий ресурс, и требуют дорогостоящей реконструкции. За прошедшие несколько десятилетий произошло значительное изменение качества воды с момента разработки проектов типовых очистных сооружений. Из-за морального устаревания технологии снижается эффективность работы очистных сооружений. Помимо увеличения концентрации загрязнений водоемов, сильное распространение получила эвтрофикация водоемов. В настоящее время в сфере водоочистки существует большое количество современных технологий: мембранная фильтрации, ультрафиолетовое обеззараживание, компактне установки озонирования и т. д. Все это может быть использовано при разработке новых технологических схем водоочистных сооружений. Проблема водоснабжения малых и удаленных населенных пунктов из поверхностных источников в большинстве регионов не решена или решена частично, поэтому поиск новых, более рациональных и целесообразных

технологий очистки воды является актуальной проблемой.

В связи с глобальным загрязнением поверхностных вод, централизованное водоснабжение все в больше степени ориентируется на подземные источники. Так, в России более 60 % городов использует для водоснабжения подземные источники. В других странах доля подземного водоснабжения еще выше [1]. Однако в условиях растущей техногенной нагрузки на окружающую среду подземные воды подвергаются зачастую более интенсивному загрязнению и истощению. Например, в Подмосковье ежедневно бурится от 50 до 200 скважин разной глубины. По разным причинам подавляющее большинство скважин эксплуатируется без соблюдения правил пользования такими источниками воды. Это приводит к быстрому локальному загрязнению подземных вод этого региона. Помимо этого, существуют территории, на которых использование подземных вод невозможно или затруднено по причине их высокого загрязнения или сложности обустройства скважин из-за местных условий. В подобных ситуациях использования вод поверхностных источника для питьевых нужд является единственно возможным.

Природные воды из поверхностных источников (рек, озер, прудов, водохранилищ и т. д.), используемые для водоснабжения населения, характеризуются наличием широкого спектра органических и неорганических загрязните-

лей. Это, прежде всего, естественные природные загрязнения, которые включают в себя гумино-вые соединения, фульвокислоты, взвешенные вещества природного происхождения, обуславливающие высокую цветность и мутность воды. Кроме того, в поверхностных водах велико содержание и антропогенных промышленных загрязнений, включающих в себя тяжёлые металлы, нефтепродукты и прочие токсичные компоненты, поступающие в водоемы с неочищенными или с недостаточно очищенными сточными водами.

Перед непосредственным использованием такая вода проходит обязательную очистку с доведением ее показателей до норм питьевого назначения [2, 3].

Стандартная схема водоподготовки воды из поверхностного источника включает в себя механическую очистку, реагентную обработку, фильтрацию и обеззараживание. Для обеззараживания обычно применяется хлор, реже - ги-похлорит натрия. В зависимости от качественного состава загрязнений в исходной воде дополнительно может производиться обработка воды с целью удаления железа, марганца, для уменьшения жесткости. Сооружения водоподго-товки, как правило, имеют большие габариты, высокую цену и сроки строительства.

Вода нагнетается насосами станции первого подъёма в смеситель, в который из дозатора подаётся необходимое количество коагулянта, способствующего осаждению взвешенных в воде частиц. Обработанная коагулянтом вода самотёком поступает в осветлители, затем на песчаные фильтры, где окончательно очищается от примесей. Для удаления из фильтра осевших частиц его промывают чистой водой, подаваемой снизу-вверх. Очищенная вода скапливается в подземных резервуарах, откуда насосами станции второго подъёма перекачивается по магистральному водоводу на кустовые насосные станции водораспределительной системы водоснабжения [3].

Процессы коагуляции/флокуляции в сочетании с методами гидромеханического разделения (отстаивания и фильтрования) и обеззараживания (хлорирование, озонирование) составляли основу водоподготовки для питьевых целей многие десятилетия. При этом обработка сильными окислителями воды, содержащей остаточные количества веществ органической природы, приводит к образованию канцероге-

нов (например, тригалометанов), чье присутствие в питьевой воде крайне нежелательно.

В настоящее время существует ряд технологий, который позволяют значительно упростить, а вместе с тем удешевить процесс водо-подготовки воды - мембранные технологии. По мнению академика Н. А. Платэ, одним из первых среди малозатратных и технологически обоснованных процессов водоподготовки являются мембранные методы разделения жидких и газовых сред [4, 6].

Более 20 лет назад на предприятиях Минатома России ученые научились изготавливать новый тип микрофильтрационного материала, который, с точки зрения науки о фильтрах, является идеальным для очистки жидкостей и газов от микропримесей (пыль, взвеси, бактерии и т. д.).

Мембранная технология основана на пропускании воды под давлением через полупроницаемую мембрану и разделении воды на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (концентрированный раствор примесей). Явление прохождения воды через пленку из малоконцентрированного раствора в более концентрированный раствор было открыто еще в ХУШ в. Это явление получило название осмоса, а пленка, пропускающая воду, названа мембраной. Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки. Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера [4, 6]. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей -нет.

Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением. Было установлено, что процесс этот продолжа-

ется до тех пор, пока между растворами не установится определенная разница в давлении, так называемое осмотическое давление - сила, под действием которой вода проходит через мембрану. В 60-е годы ХХ в. было обнаружено, что если искусственно к концентрированному раствору приложить давление, больше осмотического, то будет протекать обратный процесс: молекулы воды будут переходить из концентрированного раствора в разбавленный. Этот процесс называется «обратным осмосом». В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Тогда ученые пришли к выводу, что явление обратного осмоса можно использовать для очистки воды от различных примесей, так как обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля. Кроме того, метод обратного осмоса гораздо проще и дешевле в эксплуатации по сравнению с ионообменными системами. Первоначально обратный осмос применялся для опреснения морской воды [4]. Постепенно стали изго-

тавливаться мембраны с различным диаметром пор, соответственно обеспечивающие разную чистоту воды на выходе.

Мембраны можно классифицировать по размерам задерживаемых частиц на следующие типы:

- микрофильтрационные (MF),

- ультрафильтрационные (ОТ),

- нанофильтрационные (№),

- обратноосмотические ^О).

При переходе от микрофильтрации к обратному осмосу размер пор мембраны уменьшается и, следовательно, уменьшается минимальный размер задерживаемых частиц. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее сопротивление она оказывает потоку и тем большее давление требуется для процесса фильтрации. В водоподготовке воды для питьевых нужд наибольшее распространение получили ультрафильтрационные мембраны, с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм [6]. Они удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10 000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли, сохраняя естественный солевой баланс воды. Типовая схема подготовки воды из поверхностного источника с использованием ультрафильтрационных мембран представлена на рисунке 1

Рисунок 1 - Типовая схема подготовки воды из поверхностного источника с использованием ультрафильтрационных мембран

л н о о к н

20 17,51512,5107,552,50

Пк1

□и

123456789 10

Дни

□ сырая вода □ осветленная вода □ ультрафильтрация

Рисунок 2 - График изменения показателей мутности воды после коагуляции в осветлителе и ультрафильтрации

Как видно из графика (рисунок 2), технология ультрафильтрации имеет значительное преимущество перед классической технологий водоподготовки. Качество очищенной воды практически не зависит от степени загрязнения исходной воды из источника. К тому же система имеет высокий КПД (не менее 92 %) и низкое энергопотребление (около 0,19 кВт*ч/м3) [5].

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что в ближайшие десятилетия мембранные технологии будут постепенно заменять технологии очистки воды для водоподготовки. Уже в настоящее время мембраны применяются на сооружениях водоподготовки и очистки канализационных стоков по всему миру. Отдельно стоит отметить Сингапур, в котором построен завод по очистке сточных вод NeWater. На данном заводе производится очистка стоков с целью доведения их качественного показателя до норм питьевой воды с использованием технологии обратного осмоса. Работа завода позволяет

обеспечить потребность острова в воде. Использование мембранных технологий позволит сократить себестоимость очистки воды за счет уменьшения размеров очистных сооружений, снижения потребляемой электроэнергии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новиков Ю. В., Сайфутдинов М. М. Вода и жизнь на Земле. М. : Наука. 1981. 184 с.

2. Лутай Г. Ф. Химический состав воды и здоровье населения. Гигиена и санитария. 1992. № 1.

3. Бондарев В. П. Геология. Курс лекций: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. М. : Форум: Инфра-М. 2002. 224 с.

4. Брок Т. Мембранная фильтрация. М. : Мир. 1987. 464 с., ил.

5. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М. : Химия, 1978. 352 с., ил.

6. Мулдер. Введение в мембранную технологию. М. : Мир. 1999. 514 с., ил.

APPLICATION OF TECHNOLOGY TO MEMBRANE TREATMENT OF WATER AS AN ALTERNATIVE TO CLASSIC WATER TREATMENT TECHNOLOGIES

A. S. Kharitonov, master

Togliatti state University, Togliatti (Russia) V. A. Seleznev, doctor of technical sciences, professor of the chair «Heat, ventilation, water supply and sanitation» Togliatti State University, Togliatti (Russia) V. M. Filenkov, candidate of technical sciences, associate professor of the chair «Heat, ventilation, water supply and sanitation» Togliatti State University, Togliatti (Russia)

Annotation. This article discusses the latest technologies in the field of water treatment, membrane filtration, ultraviolet disinfection, ozonation compact plants that are used in the development of new technological schemes of water treatment facilities.

Keywords: water treatment, membrane technology, water treatment.

cyberleninka.ru

Мембраны и мембранные технологии очистки воды.

Получить прайс-лист

Спасибо!Ваше сообщение отправлено, наш специалист свяжется с вами в ближайшее ввремя.

Мембранные технологии

Качественную очистку воды на предприятии обеспечивают при помощи использования современных мембранных технологий. Разработка систем очистки на основе мембран стартовала в начале прошлого века, именно тогда были изобретены первые искусственные материалы, позволяющие эффективно отфильтровывать микрочастицы. По мере развития технологий, стало возможным производство мембран из органических компонентов (на основе модифицированной целлюлозы или полимеров) и неорганических (керамика).

Мембраны и мембранные технологии широко используются в пищевой промышленности. Системы очистки помогают эффективно избавиться от различных примесей. Принцип работы наших установок достаточно прост: вода подается в трубопровод под давлением и проходит сквозь мембрану. В зависимости от степени плотности последней, задерживаются микрочастицы определенной плотности и размеров.

Мембраны можно разделить на несколько типов:

Ультрафильтрационные имеют наиболее крупные поры. Работают при невысоких давлениях (до 5 бар). Мембранные технологии очистки воды на основе ультрафильтрационных элементов рассчитаны на очистки от высокомолекулярных загрязнений. Они подойдут только в том случае, ели нет потребности в корректировке солевого состава жидкости.
Нанофильтрационные подойдут для смягчения воды: отфильтровывания хлороогранических элементов и ионов тяжелых металлов. Нанофильтрация производится при рабочем давлении до 7 бар.
Обратноосмотические – имеют самые мелкие поры (диаметром до 0,01 мкм). Такие мембраны подходят для проведения деминерализации и глубокого обессоливания водного состава.

Решения компании Кизельманн позволят эффективно очистить воду и существенно снизить энергозатраты, Технология очистки воды требуемые для производства экологически чистых продуктов. Мы производим установки для работы в условиях с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями.

Компания Кизельманн производит компактные установки очистки, а также комбинированные агрегаты, позволяющие работать с несколькими видами рабочей среды. Использование технологий мембранной фильтрации компании Кизельманн – это сокращение производственных расходов, уменьшение затрат на утилизацию и повышение качества производимой продукции. наши инновации помогут вывести предприятие на новый уровень.

kieselmann.ru

Общие сведения о мембранной технологии очистки воды Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

2. Лаптев А.Г., Мисбахов Р.Ш., Лаптева Е.А. Численное моделирование массопереноса в жидкой фазе барботажного слоя термического деаэратора. // Теплоэнергетика. - 2015. - № 12. - С. 76-80.

3. Декарбонизация. Удаление углекислоты из воды. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://ncwt.ru/ochistka_vody_i_vodopodgotovka/56/207/.

УДК 66.081.6

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Н.Е. Кувшинов

магистрант 1 курса института теплоэнергетики, кафедры «КУПГ» Казанский государственный энергетический университет

Г. Казань, Российская Федерация

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕМБРАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Аннотация

В статье рассматриваются общие сведения о мембранной технологии очистки воды.

Ключевые слова Очистка воды, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос

В настоящее время существуют различные методы очистки воды с использованием классических технологий, основанных на применении напорных осадительных, сорбционных, ионообменных и др. фильтров. Все больше внимания уделяется поиску новых перспективных методов очистки воды, более компактных, дешевых, простых в эксплуатации по сравнению с традиционными методами. К их числу следует отнести способы очистки воды с применением ультрафильтрационных и обратноосмотических мембранных технологий. Широкое внедрение мембранных процессов в практику стало возможно благодаря развитию науки о полимерах и использованию синтетических полимерных мембран.

Мембраны, как и другие фильтрующие материалы, можно рассматривать как полупроницаемые среды: они пропускают воду, но не пропускают примеси. Однако если обычное фильтрование применяют для удаления из воды относительно крупных образований - дисперсных и крупных коллоидных примесей, то мембранные технологии - для извлечения мелких коллоидных частиц, а также растворенных соединений. Для этого мембраны должны иметь поры очень малого размера [1].

Движущей силой, заставляющей жидкость проникать через препятствие в виде тонкой перегородки, может быть: а) приложенное давление; б) разница концентраций растворенных веществ; в) разница температур по обе стороны перегородки; г) электродвижущая сила.

Основное отличие мембран от обычных фильтрующих сред состоит в том, что они тонкие, и удаляемые примеси задерживаются не в объеме, а только на поверхности мембраны. Для этого применяется так называемая «тангенциальная» схема движения воды в аппарате, при которой собирают воду с обеих сторон мембраны: одна часть потока проходит через мембрану и образует фильтрат, то есть очищенную воду, а другую направляют вдоль поверхности мембраны, чтобы смывать задержанные примеси и удалять их из зоны фильтрации. Эта часть потока называется концентратом или ретентатом, и обычно ее сбрасывают в дренаж. Таким образом, узел мембранной фильтрации имеет один вход и два выхода, и часть воды постоянно расходуется на очистку мембраны.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

С точки зрения технологических возможностей различают мембраны для ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса. В этом ряду размер пор уменьшается, а рабочее давление растет [2].

Ультрафильтрационные мембраны имеют наиболее крупные поры диаметром от 1 до 0,05 микрон (1 мкм=10-6 м) и работают обычно при давлениях 2-5 бар. Они применяются, например, для доочистки питьевой водопроводной воды от коллоидных и высокомолекулярных загрязнений, если не требуется корректировка ее солевого состава.

Нанофильтрационные элементы (поры 5-50 нм, или 0,05-0,005 мкм) используют для умягчения воды с повышенной жесткостью, для удаления ионов тяжелых металлов и хлороорганики. Одновалентные ионы, такие как Na, K, Cl, NO3 задерживаются слабо - в среднем не более 10-30%. Рабочее давление нанофильтрации обычно не превышает 5-7 бар.

Обратноосмотические мембраны имеют поры диаметром менее 10 нанометров (менее 0,01 мкм), работают при давлениях до 100 бар и позволяют осуществлять глубокое обессоливание, или деминерализацию. Обратный осмос применяют для получения сверхчистой воды для производственных нужд, а также для опреснения морской и солоноватых подземных вод, причем степень обессоливания (селективность) составляет обычно не менее 92-97%.

Мембраны могут иметь различную геометрическую форму: трубчатые, половолоконные и плоские. Трубчатые мембраны представляют собой трубки диаметром от нескольких миллиметров до 1-2 см, изготовленные из пористого материала, например керамики. Мембраны в виде полых волокон тоже имеют трубчатую форму, но их диаметр составляет обычно от 0,1 до 0,5 мм. Из-за такого малого размера в единицу объема фильтровального аппарата можно поместить огромное количество волокон, и их суммарная рабочая поверхность будет в десятки раз выше, чем у трубчатых мембран большого диаметра. Плоские мембраны производят в виде пленок, как правило, тонкопленочные композитные, то есть многослойные, причем каждый слой изготавливается из разных химических соединений [3].

Список использованной литературы:

1. Подготовка подпиточной воды теплосети методом микрофильтрации на казанской ТЭЦ-2. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3024.

2. Мембранные технологии очистки воды. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://crystal-company.ru/membrane_technology.html.

3. Мембранные методы очистки воды. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //www .sibai.ru/membrannyie -metodyi -ochistki-vodyi.html.

УДК 66.081.6

Н.М. Гафуров

Н.Е. Кувшинов

Г. Казань, Российская Федерация

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕМБРАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ НА

ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Аннотация

В статье рассматриваются перспективы использования мембранной технологии очистки воды на тепловых электростанциях.

cyberleninka.ru

Наши технологии — Полезные статьи — Мембранная Техника и Технология

Очистка от механических примесей (твердые включения, взвесь и т.д.):

Фильтрация через слой кварцевого песка – это наиболее экономичный способ очистки воды. Задерживаются частицы с размерами более 100-200 мкм, эффективность очистки 70-90%

Промывка фильтра от накопившихся примесей осуществляется обратным потоком воды (снизу вверх.) Ресурс фильтра практически неограничен.

Использование картриджного фильтра позволяет очистить воду от частиц крупнее 5 мкм и эффективностью не менее 95%. Примеси задерживаются в объеме картриджа. Срок замены картриджа определяется падением напора воды (картридж засорился) или визуально по степени его загрязненности.

Очистка от железа, марганца:

Железо, марганец удаляются в насыпных фильтрах, где фильтрующий засыпкой являются каталитические материалы Birm или MAC 2.

Технология включает два этапа: окисление растворенного железа кислородом воздуха и фильтрация выпавшего в осадок окисленного железа (ржавчины) на частичках засыпки.

Периодически фильтр промывается. Срок службы засыпки – не менее 2-3 лет.

Для коттеджа или дачи, наиболее эффективно и экономически выгодно использовать обезжелезиватель «САПФИР Br».

Корпус фильтра заполнен воздухом и фильтрующей каталитической насыпкой. Исходная вода поступает в верхнюю часть фильтра, смешивается с воздухом и насыщается кислородом – происходит т.н. аэрация воды. Железо окисляется кислородом, образуются нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок и отфильтровываются в насыпке. С течением времени пространство между частицами фильтромассы заполняется окисленным железом и фильтр промывается восходящим (обратным) потоком воды, осадок смывается в канализацию. Затем часть воды из фильтра сливается, одновременно он заполняется свежей порцией воздуха, через обратный клапан.

"Сапфир Бр" – лучшее из современных предложений по очистке воды от железа. В нем происходит очистка без химических реагентов или дополнительного оборудования: воздухоотделительных колонок и агрегатов-компрессоров.

Метод запатентован, серийное производство с 1998г.

Железистая вода отрицательно влияет на здоровье людей, может вызвать аллергическую реакцию на коже, особенно у детей. Рыжие потеки железа на фаянсе или эмали сложно уничтожить, стирка в такой воде оставляет пятна на белье. Санитарные нормы и правила России не допускают использование воды с содержанием железа более 0,3 мг/л.

Умягчение воды:

Соли жесткости удаляются в фильтрах с засыпкой катионнообменной смолы.

Механизм очистки: соли жесткости Са, Мg поглощаются частичками смолы, одновременно в эквивалентном количестве из смолы в воду выходит Na. Восстановление смолы осуществляется поваренной солью. При этом происходит обратный процесс – Na заменяет Ca и Mg.

Изготавливаются два типа фильтров. Фильтр в комплекте с бочком для приготовления раствора поваренной соли (фильтр с автоматической промывкой), фильтр с засыпкой соли непосредственно в колонку (ручная промывка).

Жесткая вода отрицательно влияет на здоровье людей, может спровоцировать почечно-каменную болезнь, вызвать аллергическую реакцию на коже, особенно у детей. Соли жесткости образуют нерастворимый осадок на нагревательных элементах бытовых приборов, что приводит к выходу их из строя. Санитарные нормы и правила России не допускают использование воды с жесткостью более 7 мг-экв/л, нормы ВОЗ рекомендуют не более 3 мг-экв/л.

Очистка от хлора, органики, привкуса, запаха и т.д.:

Очистка воды осуществляется на гранулированном, кокосовом угле.

При эксплуатации уголь в фильтре промывается обратным потоком воды.
При выборе фильтра следует учитывать, что стоимость насыпного угля в несколько раз меньше, чем уголь в картридже (того же объема). Кроме того, при промывке подавляется рост микрофлоры, смываются примеси с частиц угля, соответственно его ресурс увеличивается в 2-3 раза.

Очистка от сероводорода:

При небольшом превышении концентрации сероводорода используется фильтр с активированным углем.

Максимальный эффект очистки достигается при применении установки аэрации воды. Установка состоит из атмосферной аэрационной колонки и насосной станции с автоматикой. Вода в колонку подается через распылитель, выделяющиеся сероводород и другие газы откачиваются вентилятором.

Установка напорной аэрации состоит из компрессора, датчика потока и напорной аэрационной колонки с воздухоотделительным клапаном.

Мембранная очистка:

Мембрана представляет собой полимерную пленку с порами, которые задерживают примеси.

В бытовых фильтрах используется два типа мембран: обратноосмотические; задерживаются все вещества, находящиеся в воде, уровень очистки такой же, как при дистилляции; ультрафильтрационные; из воды удаляются хлор и хлороорганика, микроорганизмы, коллоиды, мельчайшая взвесь.

Обеззараживание воды ультрафиолетовым стерилизатором:

Обеззараживающее действие основано на известном свойстве ультрафиолетового излучения в диапазоне 250-260 нм активно уничтожать бактерии, вирусы, и другие микроорганизмы, присутствующие в воде.

Вода в стерилизаторе протекает вдоль УФ-лампы (не контактируя с ней) и обеззараживается УФ излучением.

www.mtt-filter.ru

Мембранные технологии очистки воды Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

Все деформации в образце на боковой поверхности имеют экстремумы (рис.2).

D.D0D2

□.0001 □

-0.0001 -D.DQ02 -0.0003

/—"Л

/ \ /

1, 2 \ Э ¡4 5 \ В

D.DD1 0.0000 0.000Б 0.0004 D.0002 О

-0.0D02 •0.0004

-□.□□ОБ

Рис.2. Распределение приращений компонент тензора деформаций по периметру

центральной части образца

Аналогичные вид имеют зависимости компонент тензора напряжений от полярного угла. Были получены зависимости амплитудных значений напряжений:

1. от высоты образца;

2. от радиуса образца;

3. от упругих параметров образца (модуля Юнга, коэффициента Пуассона). Решение предложенной задачи может найти применение как при расчете на прочность различного рода тоннелей, так и при прогнозе геомеханических явлений в массиве горной породы.

ЛИТЕРАТУРА

1. М.А. Гузев, В.В. Макаров, A.A. Ушаков. Моделирование упругого поведения сжатых горных образцов в предразрушающей области// ФТПРПИ. №6, 2006. С.3-13.

2. A.A. Опанасюк. Периодический осцилляционный характер деформирования образцов сильно сжатых горных пород// Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. науч. трудов. - Донецк: «Норд-Пресс», Вып. № 12, 2006, С. 79 - 80

Милютина Т.И. филиал ДВГТУ г. Находка

МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Анализ современных методов очистки воды показывает, что традиционные технологии (коагуляция ,отстаивание ,ионный обмен, окисление ) часто неэффективны при современных антропогенных воздействиях, необходимо учитывать ужесточение требований к качеству очистки питьевой и технической воды. Современные существующие методы водоподготовки сами загрязняют окружающую среду- необходимо решать задачи по утилизации осадков, рассолов. Соответствовать новым требованиям могут только прин-

\ \ \ \ .А.,, А / \ / I / \ i / / / / I

\1 2/3 \'4" 5 7 6 1

\ \ / \ 1 1

\ / \ /

V / \

ципиально новые технологии очистки воды с минимальным применением реагентов. Использование мембранных систем в этой области является прорывом в науке и технике- ни одна технология водоподготовки не развивается так стремительно, как мембранная.

Принцип мембранных процессов состоит в пропускании воды через полупроницаемую мембрану. Под влиянием приложенного давления молекулы воды и некоторых растворенных веществ (размеры молекул которых меньше диаметра пор мембраны) проходят через мембрану, остальные примеси (с размерами частиц больше пор мембраны) задерживаются. Даже при ухудшении параметров очищаемой воды качество очищенной воды стабильно высокое. Еще одно преимущественное отличие мембранных систем - в отличие от «накопительных» систем очистки воды (активированный уголь, ионообменные смолы) они (мембраны) не накапливают примеси внутри себя, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду. Для получения дистиллированной и деминерализованной воды необходимо дважды пропустить очищаемую воду через обратноосмотические мембраны. Такие системы являются экономически выгодными по сравнению с дистилляторами-испарителями.

Неоспоримыми преимуществами мембранных водоочистительных систем также являются: высокое качество очищенной воды, не накапливаются примеси внутри мембран, низкие эксплуатационные затраты, экологическая безопасностъ( отсутствие химических сбросов и реагентов), минимальное внимание со стороны пользователя, компактность.

Многие современные мембранные системы полностью автоматизированы и оснащены многоступенчатой системой защиты, они могут выбираться как по экономическим критериям (низкая себестоимость, затраты на ремонт, обслуживание) , так и по экологическим ( высокая стоимость потребления воды, запреты на сброс стоков в канализацию или поверхностные источники). Применение стандартизированных мембранных аппаратов дает возможность создавать модульные системы различной производительности и назначения, которые могут поставляться в виде готовых быстровозводимых станций, собираемых из отдельных модулей. Это сокращает расходы на эксплуатацию, подготовку помещения, затраты на проектирование, изготовление.

Поначалу высокая стоимость мембранных систем перестала пугать изготовителей и потребителей, т.к. доказана эффективность и незаменимость этих систем в решении проблем питьевого водоснабжения. Важным экономическим фактором в продвижении мембранных систем стала сама исходная вода - ее стоимость является основной составляющей себестоимости промьшшенной продукции. Требования к воде, сбрасываемой в водоемы, ужесточаются. Привычная практика ее разбавления становится экономически невыгодной из-за высокой стоимости сбросов. Именно эта причина стала более убедительным стимулятором применения новых технологий очистки воды, чем экономия химикатов, уменьшение количества стоков, сокращение капитальных затрат.

Развитие мембранных систем идет чрезвычайно интенсивно - технологии упрощаются, совершенствуются аппараты и установки, расширяются области применения. Для каждого типа воды и каждого случая применения мембран разрабатываются индивидуальные технологические процессы.

Внешне мембранные аппараты имеют сходные конфигурации, конструкции, однако технологии их применения имеют различия. Сейчас уже пробуют создавать системы без реагентов, позволяющие напрямую использовать воду из поверхностных и подземных источников, содержащих высокие концентрации органических и коллоидных загрязнений.

Способы очистки воды с помощью мембран постоянно совершенствуются - изучаются новые составы мембран, разрабатываются более современные конструкции мембранных аппаратов, схемы установок. Развитие и расширение применения мембранных технологий позволяют сделать шаг к рациональному и бережному использованию водных ресурсов, освоению альтернативных источников водоснабжения, исключить возможные экологические катастрофы.

Ратников A.A.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ИЗ СТЕКЛОМЕТАЛЛОКОМПОЗИТА ПРИ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИИ

Стеклометаллокомпозит представляет собой композиционный материал, состоящий из стеклянного слоя, заключенного между металлическими обшивками. В процессе его изготовления обеспечивается надежное соединение стеклянного слоя с обшивками, и создаются необходимые условия

cyberleninka.ru

Мембранные технологии очистки воды

Из чего состоит мембранный фильтр?

Мембранный фильтр состоит из нескольких слоев, которые соединены вместе и обмотаны вокруг пластиковой трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую мембрану, которая отторгает даже низкомолекулярные соединения. Схематическое изображение мембраны приведено ниже.

Мембранные установки удаляют бактерии из воды?

ДА! Размер пропускаемых мембраной элементов намного меньше размеров бактерий и вирусов.

На что похож вкус очищенной воды?

Вкус воды зависит от состава первоначальной (неочищенной) воды и количества фильтрующих элементов. Если установка очищает 95% примесей, то вкус воды такой же, как у дистиллированной воды или бутилированной воды или естественной ключевой воды (с пониженным содержанием минералов).

Как повлияет очищенная вода на приготовление пищи?

Системы очистки по методу обратного осмоса удаляют из воды невидимые элементы маскирующие настоящий вкус приготовленных блюд. Особенно это касается напитков. Используя очищенную воду Вы сможете использовать меньшее количество кофе и при этом получать полный аромат напитка. На очищенной воде идеально готовить коктейли, соки, пиво. Производители алкогольной продукции желающие добиться безупречного качества своих напитков используют воду очищенную именно методом обратного осмоса. И естественно Вы забудете про осадок появляющийся после кипячения воды.

Удаляются ли в процессе очистки полезные минералы ?

Почти все минералы требуемые человеку потребляются с пищей. Очень маленький процент полезных минералов потребляется с водой. Не стоит беспокоиться, полезных минералов может Вы и будете потреблять на процент меньше, а вот вредных минералов и химических элементов с водой получать точно не будете. К тому же следует иметь ввиду, что водопроводная вода изначально не минерализирована и берут эту воду в основном из поверхностных источников (реки, водохранилища), в которых больше загрязнений чем полезных минералов.

Где устанавливается обратноосмотическая установки?

Обычно установка очистки воды устанавливается на кухню под раковину. Наружу выводиться отдельный кран для очищенной воды. Все необходимое для монтажа (краны, фитинги, и т.д.) входит в комплект установки.

Как нужно обслуживать систему очистки ?

Необходимо своевременно менять фильтры предварительной очистки (приблизительно один раз в полгода). Данную операцию Вы сможете провести самостоятельно.

Когда необходимо менять мембранный фильтр ?

Замена мембранного фильтра может потребоваться в случае, когда установка станет производить заметно меньше воды или измениться ее вкус. Обычно срок эксплуатации мембранного фильтра при правильной эксплуатации и своевременной замене фильтров предварительной очистки - 2 - 3 года.

Какие факторы влияют на качество и количество чистой воды ?

Есть четыре основных фактора влияющих на качество и количество производимой очищенной воды:1 - Давление. Чем больше давление, тем больше количество и выше качество очистки воды производимой установкой.2 - Температура. Для идеальной очистки вода должна быть определенной температуры. Рекомендуемая температура воды - 24°. Понижение температуры воды до 5° уменьшит производительность вдвое.3 - Загрязненность исходной воды. Чем выше загрязненность исходной воды, тем меньше производительность установки. Высокое загрязнение воды может компенсироваться увеличением давления.4 - Мембрана. Не все мембраны одинаковы: некоторые более производительны, у некоторых повышенная степень очистки, у некоторых увеличенный срок службы за счет повышенного сопротивления трению. Мы используем мембраны только безупречного качества, которые прошли сертификацию в NSF и при эксплуатации показали лучшие характеристики.