Производство и продажа систем
водоочистки для дома и офиса

8-800-100-99-83

Звонок по России бесплатный



Метод ультрафильтрации: преимущества и обзор технологии

Лого Biokit
Метод ультрафильтрации: преимущества и обзор технологии

Метод ультрафильтрации: преимущества и обзор технологии

Метод ультрафильтрации: преимущества и обзор технологии

Метод ультрафильтрации известен давно. Он успешно применялся в пищевой, химической, биологической и многих других отраслях промышленности. Однако в сфере водоподготовки данная технология считается относительно новой и стала доступной недавно.

Системы водоочистки, основанные на этом методе, отлично подходят для бытовых нужд, успешно справляясь с фильтрацией воды в городах и иных населенных пунктах. Такого рода технологии широко используются в странах Запада и развитых странах Юго-Восточной Азии. В нашем материале мы подробнее расскажем об этом методе и способах комплектации систем, основанных на нем.

Что представляет собой метод ультрафильтрации воды

Метод ультрафильтрации воды представляет собой баромембранный процесс «продавливания» жидкости через полупроницаемую диафрагму. Ультрафильтрационная перегородка имеет отверстия, размер которых колеблется от 5 нм и до 0,05–0,1 мкм.

В настоящее время метод ультрафильтрации признан как экономически эффективный и чрезвычайно результативный процесс очистки воды. Он относится к механическим видам фильтрации, осуществляемой с высокой степенью очистки, при этом из воды не удаляются соли и минералы.

Метод с успехом используется в следующих отраслях:

  • машиностроение;

  • жилищно-коммунальное хозяйство;

  • пищевая промышленность;

  • металлургические производства;

  • электро- и теплоэнергетика;

  • химическая промышленность;

  • иные отрасли народного хозяйства, где есть необходимость в очистке воды.

Метод микро- и ультрафильтрации прекрасно зарекомендовал себя в качестве предварительной обработки воды перед очисткой системами обратного осмоса. Из воды удаляются любые включения, что дает возможность наилучшей реализации последующего метода нанофильтрации и обратного осмоса.

Существует два типа ультрафильтрации – тупиковая и тангенциальная. Чаще всего используется первая, поскольку она проще реализуется и является более экономичной.

В процессе работы модули, входящие в структуру фильтра, накапливают коллоидные элементы органического и неорганического происхождения. Для успешной работы и сохранения высокой производительности изготовитель рекомендует периодически проводить их очистку.

Продлить эксплуатационный период модулей микро- и ультрафильтрации можно, правильно организовав работу системы очистки воды, а также учитывая предполагаемые условия их работы на этапах проектирования или отбора перед покупкой.

Поэтому не рекомендуется приобретать типовые системы, в которых используется метод ультрафильтрации. Они обязательно должны подбираться под состав очищаемой воды и ее различные составляющие – органическую, коллоидную, микробиологическую. Кроме того, объем системы и концентрация должны соответствовать предполагаемым работам, влияя на качество очистки, срок эксплуатации и частоту обработки модулей.

Мембраны в ультрафильтрации

Мембраны в ультрафильтрации

Для изготовления мембран для установок обработки воды методом ультрафильтрации, как правило, берут полимерные вещества, такие как полисульфон, полиамид, ацетат целлюлозы, полиимид, полиэтерсульфон, поливинилиденфторид, полиакрилонитрил, а также производные из них. Производители делают мембраны асимметричными. Их конструкция включает селективный слой, чья толщина не более нескольких десятков микрон, и подложку пористой структуры для механической прочности изделия.

В процессе производства полимерным мембранам придают разные свойства. Это делает их устойчивыми к засорению разными веществами, а также дает возможность максимально использовать их селективные характеристики.

На особом месте стоят трековые мембраны для очистки методом ультрафильтрации. Их изготавливают вытравливанием треков из полимерной пленки. Они остаются на последней в результате облучения ее высокоэнергетическими частицами. Трековые мембраны имеют очень узкий разброс отверстий по размеру и их симметричной структуре. Но есть и существенный недостаток – пористость поверхности достаточно низкая при стоимости изделия выше среднего уровня.

Мембраны из полимерных материалов, производимые в современных условиях, защищены от влияния химических соединений с большим спектром рН, бактерий и микроорганизмов. Они могут выдержать непродолжительное воздействие таких сильнейших окислителей, как озон или свободный хлор. Срок эксплуатации таких устройств достигает 5 лет и более, без серьезного ухудшения их свойств. Характеристики снижаются, поскольку истончается верхний слой мембраны в результате контакта с абразивными и взвешенными веществами, которые находятся в воде, а также с химическими агентами, очищающими ее.

Мембраны для работы методом ультрафильтрации также производятся из неорганических материалов, таких как металлокерамика и керамика, сделанных с применением окислов TiO2, Al2O3, ZnO2. Изготовленные таким образом устройства могут работать в самых агрессивных средах, поскольку отличаются высокой стойкостью (бактериальной, химической и физической), а также долговечностью. Ограничение по их использованию возникает исключительно по двум причинам: сложности получения отверстий меньшего диаметра и низкой плотности упаковки модулей.

При очистке питьевой воды чаще всего используют метод ультрафильтрации с мембранным оборудованием, имеющим полые волокна или капилляры. Значительно реже применяют трубчатые мембранные установки или рулонные элементы. Каждое изделие имеет как достоинства, так и недостатки.

На особом месте находятся погруженные мембраны для метода ультрафильтрации. В них очистка происходит под влиянием вакуума, создающегося в фильтратном тракте, а не при избыточном давлении, как в иных. Блоки мембран без корпуса, имеющие полые волокна или рулонные элементы, опускаются в емкость с водой или канал. В него же подают воздух, который очищает поверхность мембран. Загрязнения оседают на дно емкости после обратной промывки, а затем уходят в дренажные отверстия. Такой метод фильтрации имеет ряд преимуществ: экономичность – потребление энергии от 0,05 до 0,1 кВт*ч/м3, возможность чистки даже сильно мутной воды без подготовки и значительно меньший объем арматуры и распределительных трубок.

Совмещение метода ультрафильтрации с другими технологиями водоочистки

Совмещение метода ультрафильтрации с другими технологиями водоочистки

  • Осветление воды.

В процессе внедрения нового метода водоочистки важными аспектами являются показатели качества и стоимости работ. Высокое качество осветленной воды и ее невысокая себестоимость достигаются за счет небольшого расхода реагентов, легкости обслуживания оборудования для очистки методом ультрафильтрации и его компактности. Конечная стоимость осветленной воды, которую очищали ультрафильтрационным методом, в большой степени зависит первоначального состояния источника и производительности оборудования.

Себестоимость воды, очищенной небольшим коммерческим аппаратом, чья производительность менее 100 м3/час, – от 1,5 до 3,5 руб. за 1 м3. Аппаратура с производительностью более 100 м3/час очищает воду, себестоимость которой – от 0,5 до 1,0 руб. за 1 м3.

Рассмотрим преимущества мембран для очистки воды методом ультрафильтрации (фильтров с данной мембраной) над альтернативными методами:

  • качественная фильтрация (ультратонкая), которая может быть проведена при низком давлении в 1-2 атм;

  • себестоимость чистой воды ниже в 5 раз;

  • площадь, занимаемая оборудованием, меньше в 3 раза;

  • химических реагентов используется меньше в 10 и более раз;

  • объем потребляемой воды уменьшается в 2 раза;

  • энергозатраты снижаются в 2 раза;

  • автоматизация процесса чрезвычайно проста;

  • взвесь полностью удаляется из воды;

  • абсолютная дезинфекция, т. е. удаление вирусов и бактерий на 99,99 %;

  • железо и марганец прекрасно удаляются из воды;

  • вода осветляется, т. е. происходит уменьшение цвета и мутности;

  • органические вещества и коллоидный кремний удаляются более эффективно;

  • ультратонкая (со степенью в 0,01 микрон) очистка воды;

  • сохранение природного содержания солей в воде;

  • капитальные затраты на постройку сооружений для размещения установки ниже.

  • Дезинфекция воды.

Стандартное оборудование для проведения очистки воды рассматриваемым методом способно убрать не менее 99,99 % вирусов и бактерий. Это говорит о высокой санитарной и технологической надежности данного метода.

При проведении сравнения с ранее используемыми методами, такими как хлорирование, обеззараживание ультрафиолетом, дозация диоксида хлора, озонирование и пр., выяснилось, что рассматриваемый метод практически полностью физически убирает вирусы и микроорганизмы. Объясняется это размером отверстий в мембране фильтра, которые меньше размеров бактерий. Рассмотрим сравнение: отверстие мембраны – 0,01 мкм, вирус – от 0,02 до 0,4 мкм, а бактерия – от 0,4 до 1,0 мкм. Они просто не могут протиснуться через отверстия. Физическое устранение их из воды дает возможность не использовать предварительное хлорирование, а проводить обеззараживание жидкости при подаче ее потребителю.

Дезинфекция воды

  • Обратный осмос.

Фильтры, используемые в традиционных устройствах, работающих методом обратного осмоса, – это патронные и мешочные виды со степенью фильтрации 5 мкм. При замене их на экземпляры, работающие методом ультрафильтрации, снизятся расходы на эксплуатацию оборудования за счет увеличения срока службы последних. Модули ультрафильтрации дают возможность зафиксировать SDI коллоидный индекс на уровне 1-2. Это уменьшит частоту смены мембран для обратного осмоса и количество промывок в единицу времени.

Перед обработкой воды методом обратного осмоса часто используют подготовительную фильтрацию, включающую осветление и коагуляцию. Для этого необходимо тщательно отобрать коагулянты и флокулянты. Использование катионных флокулянтов не допускается, поскольку мембраны для метода обратного осмоса отрицательно заряжены. Неионогенные и анионные флокулянты могут быть применены в минимальном количестве. Если флокулянты забили отверстия мембраны, то восстановить ее уже чрезвычайно сложно. Метод ультрафильтрации исключает такую проблему.

Онлайн-подбор оборудования для очистки воды по результатам анализа

Кроме того, у мембран, применяемых при обратноосмотическом методе очистки, существует проблема с биообрастанием. Они возникают при большом содержании органических веществ (> 3,0 мг О2/л), большой температуре и высокой обсемененности очищаемой воды, а также длительных межпромывочных циклах.

При использовании традиционного метода осветления большое значение имеет вода, которая может включать множество высокомолекулярных органических веществ. Они засоряют отверстия мембран для обратноосмотического метода. В то время как ультрафильтрация дает возможность системам обратного осмоса очищать жидкость, у которой высока вероятность биообрастания – примером может служить бытовая хозяйственная сточная вода.

Варианты комплектации ультрафильтрационных установок

Варианты комплектации ультрафильтрационных установок

Оборудование для применения метода ультрафильтрации имеет различную комплектацию. Заказчику оно поставляется с учетом его требований к автоматизации и составу.

В комплектацию оборудования входит:

  • Ультрафильтрационный модуль.

  • Промывной насос, имеющий частотный привод.

  • Насос для закачки исходной воды.

  • Емкость для промывной воды.

  • Блок дозировки коагулянта.

  • Устройство дозировки флокулянта.

  • Агрегат, осуществляющий химическую промывку оборудования.

  • Блок управления и автоматизации.

  • Арматура электроприводная и ручная (комплект).

  • Датчики: давления, расхода, температуры, кислотности (аппаратура для измерения и контроля).

  • Рамы для монтажа.

Оборудование для применения метода ультрафильтрации может иметь различную степень автоматизации. От контроля базовых режимов, то есть самой первой ступени, и до использования компьютера или пульта диспетчера для контроля более 50 показателей и режимов.

Системы, работающие по методу ультрафильтрации, могут иметь разные варианты комплектации.

Вариант 1:

  • Аппарат ультрафильтрации.

  • Фильтры для грубой очистки воды.

Когда может применяться данное оборудование:

  • Для очистки воды из скважин.

  • Для фильтрации жидкости с большим содержанием мути и взвеси.

  • Когда остальные показатели воды нормальные.

Вариант 2:

  • Фильтры для грубой очистки воды.

  • Аппарат ультрафильтрации.

  • Фильтры сорбционные.

  • Фильтры засыпные механические.

Данное оборудование может применяться:

  • Для очистки воды озер, рек или иных водоемов, то есть открытых источников.

  • Для очищения жидкости повышенной мутности и взвеси, а также с большим содержанием железа.

  • Для фильтрации воды, имеющей ярко желтый цвет и высокую окисляемость.

Вариант 3:

  • Фильтры для грубой очистки воды.

  • Аппарат ультрафильтрации.

  • Фильтры сорбционные.

  • Умягчающие фильтры.

Когда может применяться данное оборудование:

  • Для очистки воды из открытых источников: озер, рек и пр.

  • Для фильтрации жидкости с большим содержанием взвеси, железа и высокой мутности.

  • Для очищения воды с высокой окисляемостью и яркого желтого цвета.

Вариант 4:

  • Фильтры для грубой очистки воды.

  • Аппарат ультрафильтрации.

  • Фильтры сорбционные.

  • Обратноосмотическая установка.

Данное оборудование может применяться:

  • Для очистки воды из открытых источников: реки, озера и пр.

  • Для фильтрации жидкости с повышенной жесткостью.

  • Для очищения воды с высокой окисляемостью и яркого желтого цвета.

  • Для очистки исходной жидкости, в которой много взвеси, железа и высокая мутность.

  • Для фильтрации воды, в которой обнаружены соли тяжелых металлов и высокие органолептические показатели.

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

  • подключить систему фильтрации самостоятельно;

  • разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

  • подобрать сменные материалы;

  • устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

  • найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!



Получить консультацию
нашего эксперта

ПОЛУЧИТЬ КОНСУЛЬТАЦИЮ

Подобрать оборудование,
ответив на 4 вопроса

ПОДОБРАТЬ СИСТЕМУ ПОД КЛЮЧ

Подобрать систему по результатам
анализу вашей воды

ОТПРАВИТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА

Рекомендуемые статьи

Эффективная очистка воды: обзор методов и решений Эффективная очистка воды: обзор методов и решений

Требования к питьевой воде: нормы СанПиН и ГОСТа Требования к питьевой воде: нормы СанПиН и ГОСТа

Трехступенчатая очистка воды в бассейне: состав системы и особенности работы Трехступенчатая очистка воды в бассейне: состав системы и особенности работы

Средства для очистки воды в бассейне: зачем нужны и как пользоваться Средства для очистки воды в бассейне: зачем нужны и как пользоваться

Возврат к списку

(Голосов: 2, Рейтинг: 3.44)