Мембранная очистка воды: эффективен ли данный метод?

Эта категория объединяет в себе подобные, но при этом обладающие существенными различиями технологии. Мембранная очистка воды применяется в научных лабораториях, для обработки небольшого количества жидкости.

Основные методы и их отличия

Технологии данного типа основаны на использовании материалов с порами разных размеров. Однако не стоит думать, что здесь главную роль играют физические размеры отверстий. Конечно, они используются в качестве ограничителей, но на микроскопическом уровне пользу способны принести и другие принципы.

К первой группе методов относят оборудование, работающее с применением микрофильтрации. В таких технологиях используют лавсан и полипропилен, фторопласт и керамические материалы. Из них создаются наполнители и элементы в виде рулонов, трубок, полых объемных волокон. Размер отверстий в установках колеблется от 0,015 до 5 мкм, а рабочее давление в области с загрязненной жидкостью составляет не более 2-3 бар.

При прохождении потока воды через такой фильтр производится механическое задержание сравнительно крупных примесей. В некоторых изделиях предусмотрена возможность их удаления с использованием промывки в обратном направлении, или при облучении волнами ультразвуковой частоты. Отдельные модели созданы таким образом, что производительность их падает при загрязнении вплоть до практически полной потери работоспособности. Накопленные загрязнения не могут проникать далее, в трубопроводную систему. Такие конструкции используются при создании сменных модулей, картриджей одноразового употребления.

Ультрафильтрация. Она характеризуется меньшим размером отверстий (не более 0,015-0,02 мкм) и большим напором (до 10-ти бар). Для изготовления пористых элементов используются те же материалы, что и при микрофильтрации. Данная мембранный метод очистки воды применим не только для отделения механических примесей. Он вполне эффективно действует в отношении отдельных растворов. При расчете параметров конкретного элемента учитываются характеристики загрязнений, нормальная и максимальная  загруженность оборудования, требуемая производительность и другие важные факторы.

Еще мельче размеры пор используются в нанофильтрации. Здесь применяется биологический метод очистки воды, вплоть до 30 бар давление для обеспечения приемлемой производительности. Для создания мембран применяются полиамидные соединения, ацетаты целлюлозы, керамические материалы. Такие элементы способны производить задержание ионов с разными зарядами.

Высшую степень очистки позволяет получить обратный осмос. Размеры пор используемых для создания установок мембран сопоставимы с размерами молекулы воды, что и определяет основные возможности фильтрации. Обычный осмос определяется, как явление перемещения жидкости через полупроницаемую преграду из области с низкой концентрацией раствора в ту, где сравнительное содержание примесей выше. Чтобы произвести обратное действие и получить на выходе оборудования очищенную воду используют подачу давления в обратном направлении (до 65-70 бар).

Современные требования к качественным мембранным технологиям очистки воды

Мембранная технология очистки воды производится с учетом конкретных условий и требований, но чаще всего в состав оборудования включаются следующие основные элементы:

• Магистральный фильтр. Наличие такого блока снижает нагрузку на мембраны, позволяет промывать их реже с сохранением рабочих характеристик. Иногда, при наличии хлора и других примесей, производится их предварительное удаление. Некоторые мембраны, созданные на основе целлюлозных материалов, могут быть испорчены при наличии таких химических соединений;
• Помпа (или набор насосов). Эти устройства предназначены для создания нужного для эффективной работы установки давления;
• Набор мембран. Необходимое количество пористых элементов включается последовательно, или параллельно. Последний вариант технологии применяется для повышения производительности;
• Контрольно-измерительные приборы. Блоки электроники и управления. Электромагнитные клапаны, приводы, запорная арматура. Все эти части используются для автоматизации процессов, поддержания работоспособности техники на высоком уровне в течение длительного времени, предотвращения аварийных ситуаций. Так, например, можно запрограммировать выключение мембранной технологии очистки воды при повышении напора в трубопроводе после мембраны выше допустимого уровня.
• Устройство очистки. Оно подбирается с учетом особенностей определенной мембранной технологии. В большинстве случаев используется бытовой фильтр для умягчения воды, либо автоматическая регулярная промывка, удаляющая воду с загрязнениями в систему канализации.

При разработке систем данного типа конструкторы обязательно учитывают следующие составляющие:

• Характер примесей, температуру, давление, производительность;
• Рабочую площадь мембран по отношению к общим размерам установки;
• Сложность производства монтажных работ. Процессы последующего обслуживания системы;
• Равномерность распределения нагрузок на все мембраны (группы этих элементов);
• Уменьшение напора в общей системе при использовании установки;
• Запас по прочности. Герметичность соединений. Устойчивость к коррозийным и иным разрушительным процессам.

Различают оборудование, использующее мембранную технологию с  неизменной структурой (керамика) и те, которые уплотняются в процессе эксплуатации (отдельные полимерные материалы).

Сферы применения мембранных фильтров для очистки воды

Микро- и ультрафильтрация применяются самостоятельно и в составе иных более сложных систем. Они пригодны для работы со сточными, сильно загрязненными водами. С их помощью производится механическая и биологическая очистка промышленных отходов разного типа. Их применяют в качестве подготовительных ступеней для последующего обеззараживания УФ-излучением высокой интенсивности, или химическими соединениями, уничтожающими микроорганизмы.

Мембранные фильтры для очистки воды пригодны для воспроизведения методик диализа. Этот процесс характеризуется наличием разных скоростей проникновения химических соединений (растворов) через соответствующую преграду. Чтобы задержать и удалить определенные загрязнения производится индивидуальный расчет такого фильтрующего элемента.

Обратный осмос известен многим пользователям по одноименным бытовым установкам. С их помощью в домашних условиях удаляется широкий спектр самых разных примесей, способных причинить вред здоровью человека. Однако мембраные фильтры для очистки воды применяется и в промышленных масштабах. Она подойдет для снижения жесткости до безопасного уровня, полного удаления солей. Такую воду можно далее использовать для работы бойлерного и отопительного оборудования, в том числе и того, где планируется использование высокой температуры, и большого давления.

Следует тщательно изучать конкретные требования и условия будущей работы при проектировании систем, работающих на основе принципов мембранной очистки воды. Это позволит включить в состав оборудования компоненты, необходимые для его добротного функционирования в течение длительного срока службы.