2). Мембранные методы водоподготовки

Мембранные технологии основаны на разделении водного потока при продавливании его через полупроницаемую перегородку – мембрану - за счет прилагаемого извне давления. Этот процесс позволяет получить воду с высокой степенью очистки (устранение растворенных в воде примесей может доходить до99,8). 1. Метод обратного осмоса

Обратный осмос – это процесс перехода растворителя (воды) из раствора через полупроницаемую мембрану под действием внешнего давления. Избыточное рабочее давление солевого раствора в этом случае намного больше осмотического. Движущей силой обратного осмоса является разность давлений. Для получения воды методом обратного осмоса, нужно создавая избыточное давление, превышающее осмотическое, «заставить» молекулы диффундировать через полупроницаемую мембрану в направлении, противоположном прямому осмосу, т.е. со стороны высокоминерализованной воды в отсек чистой воды, увеличивая ее объем

Рис.8. Принцип обратного осмоса

Обратный осмос обеспечивает самый тонкий уровень фильтрации.

Метод применим как для водопроводной воды, так и для воды любых подземных и поверхностных источников с повышенной минерализацией.

Обратноосмотическая мембрана действует, как барьер для всех растворимых солей, неорганических молекул, органических молекул с молекулярной массой более 100, а также для микроорганизмов и пирогенных веществ. В среднем содержание растворенных веществ после стадии обратного осмоса снижается до 1-9%, органических веществ – до 5%, коллоидные частицы, микроорганизмы, пирогены отсутствуют. Вода, получаемая обратным осмосом, содержит минимальное количество общего органического углерода.

(+) обратного осмоса: простота и независимость от солесодержания исходной воды, низкие энергетические затраты и значительно невысокие затраты на сервис и технический уход. Система водоподготовки достаточно легко подвергается мойке, дезинфекции и очистке, не требует использования сильных химических реагентов и необходимости их нейтрализации.

При осуществлении осмотического процесса определенную проблему представляет выбор мембран. Он должен быть основан на требованиях, предъявляемых к водоподготовке, рабочим условиям и характеристикам, условиям санации, безопасности, источнику подаваемой в систему воды.

Недостатки метода (-):

1.Обратный осмос не способен полностью удалять все примеси из воды и обладает низкой способностью к удалению растворенных органических веществ с очень малым молекулярным весом.2.По сравнению с системами ионного обмена обратный осмос не позволяет значительно снизить удельную электропроводность, в частности из-за высокого содержания углекислого газа в воде. 3.Материал мембран является достаточно хрупким, возможно нарушение его целостности, и, вследствие этого, нарушение работы всей обратноосмотической установки. 4.Обратноосмотические мембраны не устойчивы к воздействию высоких температур. 5. Мембраны могут накапливать грязь. Поэтому их следует эксплуатировать в перекрестном потоке, т.е. вдоль поверхности мембраны всегда должен идти поток, который уносит отделенный материал, в связи с чем, наряду с фильтратом (пермеатом), образуется концентрат.

Химическая очистка мембран состоит в обеспечении рециркуляции кислотного раствора, щелочного раствора при необходимости и дезинфицирующего раствора. Получаемая этим методом вода холодная (большинство систем используют воду с температурой от 5 до 28 ^оС), что увеличивает возможность микробной контаминации.

2. Микрофильтрационные мембраны задерживают частицы от 1 до 0,1 микрона. Удаляют бактерии, масляные эмульсии, снижают цветность.

3. Ультрафильтрация разделяет частицы в размерах от 0,01 до 0,1 микрона. Удаляет крупные органические молекулы, коллоиды, микробиологические загрязнения, что в настоящее время актуально при очистке поверхностных вод.

4. Нанофильтрация используется для разделения частиц с молекулярной массой от 250 до 1000. Растворенные соли удаляются в пределах 20 – 80%.

Эти методы имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными технологиями: при высокой жесткости воды, использование мембранных технологий для уменьшения содержания солей жесткости в воде экономически более оправдано, чем ионитов.