Барометрические методы очистки воды

Размер пор мембраны увеличивается от обратного осмоса к микрофильтрации, значит, возрастает величина максимального размера удерживаемых частиц на поверхности рабочего слоя мембран. При этом, чем больше размер пор мембраны, тем меньшее сопротивление она оказывает потоку, и тем меньшее давление требуется, чтобы обеспечить процесс фильтрации [7].Рисунок 5 – конструкция мембранного элементаВсеми видами мембран предъявляютсяжесткие требования к качеству первоначально подаваемой на них воды. Наименее требовательнымик качеству водыявляются мембраны микро- и ультрафильтрации. Такими мембранами допускается обработка хлорированной воды, с высоким содержанием взвесей (до 40 000 мг/л в зависимости от типа мембран), при этом они могут работать в достаточно широком диапазоне рН (до 13). Мембранаминанофильтрации и обратного осмоса предъявляются самые жесткие требования к качеству первоначально подаваемой на них воды. В большинстве случаев, предварительно необходимо обработатьтакую воду, чтовключает в себя удаление взвесей, растворенного металла и нейтрализацию окислителей.Обратноосмотические мембраны по селективным свойствам самые избирательные и эффективные по коэффициенту разделения растворов. У них самые малые поры. Средний процент задерживания обратноосмотическими мембранами 97-99% всех растворенных веществ [6]. Они используются в пищевой промышленности, фармацевтике, в системах коммунального хозяйства, а также во многих производственных процессах, где есть потребность в получении воды, повышенного качества. Как правило, они являются финишным этапом очистки природной и сточной воды.Нанофильтрационные мембраны имеют размер пор от 0,001 до 0,01 мкм, они используются для ликвидации пестицидов и уменьшения цветности, а также для очистки водных растворов от минеральных и органических примесей перед заключительной очисткой электродиализом или ионным обменом [7]. Ультрафильтрационные мембраны имеют размер пор от 0,01 до 0,1 мкм. Для проведения процесса ультрафильтрации необходимо избыточное давление от 2 до 10 атм., при этом удаляются эмульгированные масла, гидроксиды металлов, коллоиды, эмульсии, взвешенные частицы и другие высокомолекулярные соединения из воды или иной жидкой среды. Ультрафильтрационные мембраны имеют широкий спектр применения в различных отраслях. Они успешно применяются в процессах очистки сточных вод нефтеперерабатывющих предприятий от эмульгированных нефтепродуктов [8], в системах повторного использования промышленных сточных вод [2; 9]. Ультрафильтрационные мембраны входящие в состав систем повышенного давления или в мембранныйбиореактор, позволяют удалятьвещества находящиеся в воде в коллоидальномсостоянии иливзвешенном, а так же осевшие металлы, органику, бактерии и вирусы.За счет такого метода очистки стоков возможно на предприятиях химической и нефтехимической промышленностиобеспечить высокое качество воды с точки зрения ее замутнения и удаления присутствующих микроорганизмов. Данный метод очень часто используется на стадиях предварительной обработки, перед тем как подать такую воду в систему обратного осмоса [8]. Микрофильтрационные мембраны имеют размер пор 0,1 – 1,0 мкм, работают при относительно низких давлениях и задерживают коллоидные частицы и мелкие взвеси. В основном, они применяются, когда появляется потребность в грубой очистке воды, или предварительной подготовке воды перед более тщательной очисткой [5]. Во всех установках для ведения мембранных процессов могут быть использованы как мембраны с жесткой структурой (керамические), так иуплотняющиеся мембраны (полимерные). Достоинства и недостатки барометрических методов очистки водыПреимущества барометрических методов: • очень высокое качество получаемой воды, которое обусловлено весьма «мягкими» с физико-химической точки зрения условиями проведения процесса; • неограниченная производительность (путем набора стандартных модулей и блоков) и – одновременно – небольшие габариты; • отношение: производительность/габариты – лучшее по сравнению с другими методами обессоливания – дистилляцией, ионообменом, электродиализом; • относительно низкие эксплуатационные расходы; • малый расход ингибиторов отложений и реагентов для отмывки отложений на мембранах; • низкая энергоемкость (процесс осуществляется без фазовых переходов, и, следовательно, энергия требуется лишь для создания градиента давления и рециркуляции раствора); • наличие возможности почти всегда оборудовать систему сброса концентрата в канализационные стоки (вовнешнюю среду) без дополнительной обработки.К основным недостаткам данного метода относят: • необходимость тщательной предподготовки воды, для обеспечивания повышенной производительности мембран и увеличения их срока службы; • повышенное количество сброса концентрата (за счетрешений в компоновке расход пермеата (фильтрата) способен достичь порядка 80% первоначально заправляемой воды, а концентрата –25%) а, значит, происходитповышенная трата исходной воды; • вложение больших капитальных затрат; • для установки требуется соблюдение непрерывного режима работы [3].ЗаключениеНа основе мембран,возможно, создавать, как небольшие, так и весьма крупные сооружения по очистке сточных вод и системы оборотного водоснабжения. Стоимость их монтажа и эксплуатации значительно ниже по сравнению с традиционными системами очистки сточных вод, т.к. мембранные технологии менее энергозатратны, не требуют больших зданий и площадей. Мембранные технологии постоянно совершенствуются, полностью автоматизированы, поэтому не требуют большого обслуживающего персонала, что значительно снижает эксплуатационные расходы. Высокое качество очистки и ужесточение норм на сброс сточных вод значительно ускорило применение технологий мембран в очистке вод, что сбрасываются на предприятиях химической и нефтехимической промышленности в окружающую природу.Успехи развитияэтой технологии и новые возможности, появившиеся в связи с разработкой мембран из неорганических материалов, а так жеуниверсальных мембранных аппаратов следующего поколения, которые обеспечивают решение актуальной проблемыпо созданию локальных систем очистки, установкамиразличной конструкции, сочетающих в себестарые иновые процессы по разделению жидкостей.Список использованных источников1. Андрианов А.П. Исследование и оптимизация работы установок очистки воды методом ультрафильтрации: автореф. дис… М.: МГСУ. 2003. –22 с.2. Баландина А.Г. Развитие мембранных технологий и возможность их применения для очистки сточных вод предприятий химии и нефтехимии. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. №5. – С. 336-375.3. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2006. – 201 с.4. Водоподготовка: Справочник. /Под ред. д.т.н., действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с. 5. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. – 272 с.6. Кокотов Ю.А. Иониты и ионный обмен. Л., 1980. – 152 с. 7. Комягин, Е.А.Пути решения проблемы очистки сточных вод от тяжелых и радиоактивных металлов / Е.А. Комягин, В.Н. Мынин, И.Ф. Ляпин, Ю.М. Аверина, Ю.Ю. Лопатюк, Г.В. Терпугов, Д.Г. Терпугов// Экология и промышленность России ЭКиП . – 15/11/2008 . – N 11 . – С. 21-23. 8. Кутепов А.М. Общая химическая технология: Учеб.для вузов/А. М. Кутепов, Т. И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. – 3-е изд., перераб. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 528 с9. Мулдер М. Введение в мембранную технологию. Пер. с англ. М.: Мир, 1999. –513 с. 10. Опыт использования мембранных технологий для очистки и опреснения воды/ А. В. Десятов, А. Е. Баранов, Баранов Е. А., Какуркин Н. Н., Асеев А.В. М.: Химия, 2008. – 240 с.11. Орлов Н.С.Ультра - и микрофильтрация. Теоретические основы. М.: МХТИ им. Д.И.Менделеева,1990. – 174 с.12. Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии. М.: ДеЛипринт, 2007. – 280 с.13. Тверской В.А. Мембранные процессы разделения. Полимерные мембраны. М.: МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2008. – 59 с.14. Умягчение воды ионообменным и барометрическим методами. Клапшин Ю.П. Электронное учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2011. – 29c.