Предочистка воды методом ультрафильтрации в схемах водоподготовительных установок

Татаринов Н.А., Самодуров А.Н., Лысенко С.Е., Бобинкин В.В., Громов С.Л., Ковалев М.П., Пантелеев А.А., Сидоров А.Р., Смирнов В.Б.

ЧАСТЬ 1

Введение

Промышленная система ультрафильтрации производства НПК "Медиана-фильтр"
Промышленная система ультрафильтрации производства НПК "Медиана-фильтр"

Технология ультрафильтрации (УФ) стала широко применяться в практике подготовки воды из поверхностных источников для подпитки котлов и системах муниципального водоснабжения в течение последних 15-20 лет. В ряде случаев применение ультрафильтрации может быть обосновано и для подготовки воды из подземных источников. Применение ультрафильтрационных установок (УФУ) позволяет решить задачу удаления из обрабатываемой воды взвешенных веществ, включая коллоидные частицы, а в сочетании с коагуляцией также добиться существенного снижения содержания органических компонентов. Возможность надежного удаления микробиологических загрязнителей, делает этот метод чрезвычайно привлекательным для подготовки питьевой воды. Ультрафильтрация на сегодняшний день признается идеальным методом предподготовки для установок обессоливания, основанных на применении технологий обратного осмоса или противоточного ионного обмена [1-12].

К причинам, ограничивающим повсеместное внедрение технологии ультрафильтрации в настоящее время, относятся:

  • относительно высокие удельные капитальные затраты на кубометр обрабатываемой воды
  • зависимость показателя потребления воды на собственные нужды при работе УФУ от качества исходной воды,
  • отсутствие стандартизации мембранных ультрафильтрационных элементов по типоразмерам
  • в ряде случаев – дефицит квалифицированного персонала, способного обеспечить грамотную эксплуатацию УФУ в сложных условиях работы.

Однако интенсивное развитие технологии ультрафильтрации позволяет надеяться на то, что типоразмеры ультрафильтрационных модулей будут стандартизованы, а рост объемов производства и числа производителей дает основания ожидать существенного снижения стоимости мембранных элементов уже в ближайшее время.

Данная работа посвящена исследованию работы УФУ в условиях широкого изменения параметров исходной воды.

Технологическое проектирование и пилотные испытания.

При проектировании установки ультрафильтрации воды важнейшими параметрами являются:

  • выбор материала мембранных элементов (П1)
  • определение типа и режима коагуляции (П2)
  • выбор технологических режимов работы установки (П3)
  • определение значения удельного съема фильтрата с единицы поверхности мембранного элемента и параметров обратной промывки (П4)

В Таблице 1 приведены технические характеристики мембранных ультрафильтрационных элементов ведущих производителей. В данной работе мы не рассматриваем плоскорамные и рулонные мембраны, так как основная область применимости плоскорамной ультрафильтрации – очистка стоков, пищевые и биотехнологии, а рулонной ультрафильтрации – финишная обработка воды в фармацевтике и микроэлектронике. Наиболее распространенным видом ультрафильтрации в задачах обработки воды из поверхностных источников (морских или пресноводных) являются УФУ на базе половолоконных мембранных элементов. Эти элементы бывают напорными и безнапорными и отличаются по следующим параметрам:

  • материалу, из которого изготовлены волокна
  • диаметру волокна
  • направлению фильтрования в рабочем цикле: снаружи – во внутрь (С – В) или изнутри - наружу (И - Н).

В задачах водоподготовки обычно используют полые волокна с внутренним диаметром 0,8 - 0,9 мм. Этим обеспечиваются высокое значение площади фильтрующей поверхности мембраны в единице объема элемента, технологичность и эргономичность его конструкции. Мембранные элементы с большим диаметром волокон используют, как правило, в установках очистки стоков.

технические характеристики мембранных ультрафильтрационных элементов

Достоинством метода безнапорной (погружной) ультрафильтрации является возможность обрабатывать воду с высоким содержанием взвешенных частиц в исходной воде. Отметим, что термин «безнапорный» - означает отсутствие насоса, осуществляющего подачу воды на мембрану. При этом движущей силой мембранного разделения, как и для «напорной» ультрафильтрации, является трансмембранное давление, которое создается в данном случае за счет разницы между атмосферным давлением и разрежением, возникающем за мембраной, вследствие работы насоса отводящего фильтрат. Возможность применения погружной половолоконной ультрафильтрации для ВПУ промышленных энергетических объектов впервые в России полномасштабным образом исследовалась в ходе пилотных испытаний на Новочеркасской ГРЭС (НчГРЭС) в 2005 г . В пилотной установке использовались промышленные безнапорные мембранные элементы ZeeWeed 500 D (с площадью фильтрующей поверхности 46 м2) компании Zenon , входящей в состав General Electric .

Продолжение - ЧАСТЬ2, ЧАСТЬ3, ЧАСТЬ4

(c) 2010 НПК "Медиана - фильтр"
Все права защищены.