В каждом кране вашего дома безупречно чистая и вкусная вода
О компании
Статьи
Каталог
Сервис
Фотогалерея
Наши партнеры
Советы по подбору оборудования
Комплексные решения
Интересно о воде
Дилерам
FAQ
Полезная информация о нашей компании
Ультрафильтрационные мембраны и аппараты
Ключевым элементом любой ультрафильтрационной системы очистки воды являются мембранные аппараты, поэтому от выбора типа мембран, конструкции мембранных модулей и режима их работы будет зависеть успех работы всей установки.
Что понимают под мембранной ультрафильтрацией применительно к очистке природных вод?
Ультрафильтрация - это баромембранный процесс, заключающийся в том, что жидкость под давлением "продавливается" через полупроницаемую перегородку. Размер отверстий (пор) ультрафильтрационных мембран лежит в пределах от 5 нм до 0,05-0,1 мкм. Главное отличие мембраной фильтрации от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением.
Наиболее экономичный режим работы ультрафильтрационных установок - "тупиковый", когда вся исходная вода пропускается через мембрану. В ряде случаев для борьбы с ростом осадка над поверхностью мембраны создают дополнительный поток из обрабатываемой жидкости, который размывает накапливающийся осадок. Жидкость, 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 намного чаще, чем промывки обычных фильтров с зернистой загрузкой - от 1 до 5 раз в час, но их продолжительность составляет всего 10-30 секунд, поэтому объем сбрасываемой воды составляет 2-5 % от объема фильтрата.
Для предотвращения биологического зарастания ультрафильтрационных мембран в воду для обратной промывки мембранных элементов добавляют дезинфектант, чаще всего, гипохлорит натрия.
В процессе длительной работы производительность мембранных аппаратов постепенно уменьшается, т. к. на поверхности и в порах мембраны сорбируются различные вещества и отлагаются частички загрязнений, увеличивающие общее гидравлическое сопротивление мембранных аппаратов. Для восстановления первоначальной производительности несколько раз в год проводится химическая промывка мембранных аппаратов специальными кислотными и щелочными реагентами для удаления накопленных загрязнений.
Таким образом, основные задачи при проектировании мембранных установок - это подбор оптимального типа мембран в зависимости от состава исходной воды и определение оптимального режима эксплуатации мембранной установки, при котором загрязнение мембран было бы минимальным. Надежность работы обеспечивается правильным выбором материала мембраны, который был бы наименее чувствителен к загрязнениям, характерным для данного состава исходной воды, и конструкцией аппарата, которая должна позволять проводить гидравлические промывки мембран с максимальной эффективностью. Кроме того, важно уметь прогнозировать работу установки в течение длительного периода эксплуатации.
В качестве материала для изготовления ультрафильтрационных мембран в основном используются полимерные вещества - ацетат целлюлозы, полисульфон, полиэтерсульфон, полиамид, полиимид, поливинилиденфторид, полиакрилонитрил и их производные. Большинство ультрафильтрационных мембран - асимметричные, они состоят из тонкого селективного слоя толщиной несколько десятков мк или менее и пористой подложки, которая обеспечивает механическую прочность (рис. 1). Полимерным мембранам при их изготовлении могут придаваться разнообразные свойства, что позволяет управлять их селективными характеристиками и устойчивостью к загрязнению различными веществами.

Рисунок 1.
Микрофотографии (на сканирующем электронном микроскопе) полимерных мембран из различных материалов
а - ацетатцеллюлоза;
б - полиэтерсульфон;
в - высокопористый поликарбонат (трековая мембрана)

Особое место занимают трековые мембраны (рис. 1в), получаемые путем вытравливания треков, оставшихся в полимерной пленке после ее облучения потоком высокоэнергетических частиц. Эти мембраны характеризуются очень узким распределением пор по размеру и симметричной структурой. Недостатком таких мембран является низкая поверхностная пористость и относительно высокая стоимость.
Большинство современных полимерных мембран устойчивы к воздействию микроорганизмов и химических соединений в широком диапазоне рH, обладают высокой селективностью и производительностью, допускают кратковременное воздействие сильных окислителей: свободного хлора, озона. Свойства мембран лишь незначительно ухудшаются в течение всего срока службы, который составляет 5 и более лет. Старение мембран может происходить из-за истончения верхнего слоя при взаимодействии с взвешенными и абразивными веществами, содержащимися в обрабатываемой воде, или очищающими химическими агентами.
Для производства ультрафильтрационных мембран также используют неорганические (керамические и металлокерамические) материалы на основе окислов Al2O3, TiO2, ZnO2. Керамические мембраны характеризуются долговечностью, высокой физической, химической и бактериальной стойкостью, что позволяет им работать в самых жестких условиях. Их применение сдерживается невысокой плотностью упаковки в мембранных модулях и трудностями получения пор меньшего диаметра.
В питьевом водоснабжении наибольшее распространение получили мембранные аппараты с полыми волокнами, или капиллярами, намного реже используются рулонные элементы и аппараты с трубчатыми мембранами. Каждой конструкции присущи свои достоинства и недостатки.
Капиллярные или половолоконные элементы состоят из пучков тонких полимерных трубчатых мембран диаметром 0,7-2,0 мм, фильтрование может производится "изнутри-наружу" или "снаружи-вовнутрь" (рис. 2). Они характеризуются довольно высокой плотностью "упаковки" мембран (площадь мембран в одном модуле может достигать 50-60 м2), высокими удельными потоками и хорошей гидродинамикой внутри волокон, что выражается в меньшей склонности к засорению внутренних напорных каналов мембран. Мембранные аппараты с полыми волокнами производятся зарубежными фирмами Norit, Aquasource, Inge, Koch, Hydranautics и др.

Рисунок 2
Устройство и внешний вид половолоконного ультрафильтрационного аппарата

Рулонные элементы изготавливаются из плоских мембран, для формирования напорного и фильтратного каналов используются различные дренажные материалы - сетки (рис. 3). Рулонные элементы просты в эксплуатации, также обеспечивают высокую плотность "упаковки" мембран, достаточно устойчивы к загрязнению и гидравлическим нагрузкам. Существуют также аппараты с плоскими фильтрационными модулями, позволяющие получить лучшие гидравлические условия и упростить замену дефектных мембран. Производители рулонных аппаратов с плоскими мембранами: ЗАО НТЦ "Владипор", TriSep, Koch, General Electric (Osmonics), Alfa-Laval, Rochem (плоские фильтрационные элементы).

Рисунок 3
Устройство и внешний вид рулонного мембранного элемента

Особое место занимают так называемые погруженные мембраны, в которых процесс ведется не под действием избыточного давления, а под действием вакуума, который прикладывается к фильтратному тракту. Безкорпусные мембранные блоки с полыми волокнами (производители - Zenon, Koch) или рулонные элементы (TpiSep) погружаются в резервуар или канал исходной воды, туда же подается воздух для очистки поверхности мембран (рис. 4). Задержанные загрязнения удаляются с поверхности мембраны с помощью обратных промывок, осаждаются на дно резервуара и выводятся в дренаж. Преимущество таких систем: возможность обрабатывать без предварительной очистки воду с высокой мутностью, низкое энергопотребление (0,05-0,1 кВтoч/м3), меньшее количество распределительных трубопроводов и арматуры.

Рисунок 4.
Внешний вид погружных модулей с половолоконными а - и рулонными; б - мембранными элементами

<<Назад
Карта сайта На главную Написать письмо


Контакты

ООО "Евразия Групп-7"
официальный дилер
GE Homespring
на территории России

Россия, г. Москва,
123154, ул. Маршала
Тухачевского
д.16 корпус 1, 1-й этаж,

Тел.\факс:
+7-495-944-82-58
+7-499-946-73-97

Тел.:
+7-926-549-3735
+7-926-558-4010
+7-916-397-5155
+7-903-538-9003

E-mail:
info@euroasiagroup-7.ru
О компании