Ультрафильтрация

Ультрафильтрация — это технология очистки воды, при котором вода пропускается под давлением через мембрану, имеющую поры от 5 нм, до 0,1 мкм. Системы ультрафильтрации воды очищают жидкость от взвешенных частиц, размер которых превышает 0,01 мкм (это бактерии, вирусы, различные микроорганизмы, примеси). 

Ультрафильтрация воды — один из экологичных, недорогих и эффективных методов очистки от механических взвесей. 

Метод ультрафильтрации — это баромембранный процесс разделения на фракции и концентрирования растворов с помощью мембран. 

Очистка осуществляется из-за разности молекулярного веса растворенных веществ и воды, а также из-за разного давления с одной и с другой стороны мембраны. Все соединения, которые необходимо удалить из жидкости, остаются на мембране и не попадают через фильтр. 

Процесс ультрафильтрации отличается от других методов очистки тем, что солевой состав воды не изменяется, а удаляются на 99,9% взвеси, снижается мутность, цветность и окисляемость. Этот метод используют вместо осаждения, отстаивания и микрофильтрации. 

Ультрафильтрация имеет сходство с обратным осмосом, но в этом случае предъявляются более высокие требования отводу от поверхности мембраны концентрата, способного формировать гелеобразные слои и малорастворимые осадки. Установка ультрафильтрации служит для улучшения качества жидкости перед обессоливанием. Чтобы тонкая очистка стала более эффективной, рекомендуют подогреть воду до 20–25 °C. Такая технология занимает место между фильтрованием и обратным осмосом, а ее технологические возможности намного шире, чем у последнего.

Очистке подвергается питьевая и загрязненная вода, из скважин и поверхностей, также вода технологическая, которая используется в различных отраслях промышленности.

Чаще всего системы ультрафильтрации воды применяют:

• На фармацевтических и косметических производства.

• В текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности.

• При производстве разнообразной молочной продукции. Так, при ультрафильтрации обезжиренного молока выходит концентрат, который идет на изготовление многих видов сыров, творожных масс и кисломолочных продуктов, при этом количество готовой продукции увеличивается. 

• При производстве соков. Выход готовой продукции при этом методе увеличивается до 95-99%.

• В пивоварении используют вместо пастеризации пива. После ультрафильтрации в напитке полностью отсутствуют бактерии и вещества, которые снижают качество и стабильность. Этот процесс выгоднее по цене в 2,5 раза, чем пастеризация.

• В металлургической промышленности.

• В водоподготовительных системах умягченной воды, применяемых в тепло- и электроэнергетике (котельных, котлов, теплового оборудования, бойлерных).

• Химической и нефтехимической промышленности.

• При производстве кожи и др.

Ультрафильтрация бывает двух типов — тангенциальная и тупиковая. Чаще всего применяется тупиковая фильтрация (dead-end), так как она более экономична. При тупиковом режиме вся вода, которая подается на мембрану, фильтруется через нее. Все взвешенные частицы и прочие загрязнители скапливаются на мембранной поверхности и удаляются во время промывки обратным потоком

Важный элемент ультрафильтрационной системы очистки воды — это мембранный модуль ультрафильтрации, поэтому так важно подобрать необходимый тип мембран, конструкцию модуля и режим ее работы. От количества модулей и фильтрационной площади зависит производительность установки.

Мембраны ультрафильтрации изготавливают в виде:

• Плоских листов. Выпускаются размером 20 х 20 см, имеют высокую устойчивость к различным загрязнениям.

• Полых одноканальных волокон. Они довольно хрупки к нагрузкам, срок эксплуатации невысокий из-за возможности нарушения целостности.

• Полых многоканальных волокон. Срок эксплуатации высокий, так как волокна имеют 7 капилляров, внутренний диаметр каждого 0.9 мм.  Благодаря этому, они высокопрочные, исключено нарушение целостности мембраны. 

Мембраны изготавливают из различных полимеров — ацетат целлюлозы, полисульфон, полиэтерсульфон, полиамид, полиимид, композитный фторполимер, гидрофобизированный полисульфон поливинилиденфторид, полиакрилонитрил и прочие. Чаще всего используют полиэстерсульфон (PES), его характеристики идеальны для возможного смешивания с другими полимерами. Мембраны из него устойчивы к воздействию хлора (Cl) и могут иметь рН в районе 1-13, подходят для очистки воды от любых вредных веществ.

По способу работы мембраны (подачи исходной воды) делят на:

• Изнутри — наружу. Исходную воду вводят внутрь капилляров волокон, а очищенная жидкость выводится с их внешней стороны. 

• Снаружи — вовнутрь. Это обратный метод, который считается сложнее первого. Подача жидкости происходит снаружи волокна, а фильтрат копится внутри капилляра. При таком способе мембраны плохо восстанавливаются и вновь они засоряются намного быстрее.

Устанавливают мембранные модули:

1. Вертикально — все модули устанавливают по отдельности.

2. Горизонтально — устанавливают 2-4 мембраны в одном месте. Применяют реже вертикальной.

Чтобы провести восстановление мембран, применяют специальные растворы. Обратная промывка удаляет отложения с внутренних поверхностей. Применяют растворы перекиси водорода, гипохлорита натрия, соляной кислоты и гидроксида натрия. Все они не оказывают никакого вреда материалу мембран, но при подготовке раствора нужной концентрации, следует учитывать состав и величину отложений.

Что выполняет технология ультрафильтрации в процессе водоочистки.

• Осветление воды. Требуется небольшое количество реагентов, невысокая себестоимость процесса при качественной очистке. Так, если установка имеет производительность более 100 м3/ч, то себестоимость чистой воды составит примерно 0,5-2,0 руб/м3.

• Дезинфекция воды. Поры мембран настолько малы (0,001 мкм), что ни вирусы (0,02-0,004 мкм), ни более крупные вредные бактерии (до 1 мкм) не могут пройти через нее и оседают на ее поверхности.

• Удаление железа и марганца. Высокая степень очистки, этот метод значительно снижает энергопотребление

• Мембранная ультрафильтрация нужна перед системой обратного осмоса. Так как в обратном осмосе самый дорогой элемент это мембрана, то только предварительная очистка воды методом ультрафильтрации сокращает количество промывок мембран, а значит увеличивают их срок эксплуатации.

• Очистка воды способом ультрафильтрации перед системой с ионообменными фильтрами. В этом случае из воды удаляется 95-98 % коллоидов диоксида кремния, не давая закупорить иониты. Ультрафильтрация значительно затормаживает процесс развития био микроорганизмов на поверхности смол.

Качество очищенной воды после этой технологии: 

• мутность менее 0.1 NTU; 

• индекс плотности осадка SDI 15 менее 3.0; 

• содержание вирусов и бактерий уменьшается на 4 и более порядка; 

• окисляемость становится меньше на 65% и более. 

Основные преимущества метода ультрафильтрации.

• Это современный метод, позволяющий очищать и сточные воды, и воды из поверхностных источников.

• Ультратонкая очистка от различных загрязнений.

• Можно отказаться от применения хлора при дезинфекции воды.

• Расход реагентов снижается в десять раз.

• Отлично защищает от засорения оборудование и появления нароста на стенках водопроводных труб.

• Конструкция компактная, занимает небольшую площадь.

• Простота обслуживания.

• Мембраны стойки к воздействию химии и различным температурам.

• Процесс полностью автоматический.

• Заменяет сразу несколько фильтров — механический, осветлитель и обезжелезиватель.

• При нахождении перед осмотическими и ионообменными установками, продлевают срок использования их мембран.

• Отлично устраняет мутность и цветность. Очищает воду даже от масел.

• Удаляет практически на 100% органические вещества, железо, марганец, кремний, вирусы и бактерии.

• Снижает себестоимость очищенной воды, которая выходит высокого качества.

• Требуется значительно меньшее потребление электроэнергии (примерно в два раза).

• Сохраняется природный минеральный состав воды.

• Возможность применения практически во всех отраслях промышленности, при любых условиях, имеет высокую продуктивность, независимо от качества исходной воды.  

Ультрафильтрация воды продолжает развиваться по нескольким направлениям.

• Замена обычных способов обеззараживания.

• Очистка жидкости перед обратным осмосом.

• Замена высокотехнологичного процесса в установках очистки и кондиционирования исходной воды. Этот метод позволяет получить высокоэффективную очистку жидкости, не используя химию и еще одну обработку воды.

На данный момент количество воды, очищенной методом ультрафильтрации, ежегодно увеличивается на 25 %. Этот метод считается надежным и перспективным.

Стандартная установка имеет в составе:

• Блок ультрафильтрации (БУФ) и аэрации,

• модуль дозирования жидкостей,

• фильтр-грязевик,

• адсорбционный модуль и умягчения,

• модуль обеззараживания,

• блок автоматической промывки,

• центр автоуправления,

• запорная арматура и элементы соединения.

На российском рынке представлен широкий ассортимент систем водоочистки. Компания ООО “ТЭХ-Групп” разрабатывает, производит, продает и обслуживает оборудование для водоподготовки и водоочистки.  В каталоге компании вы сможете найти любую продукцию, необходимую вашему предприятию. 

Наши специалисты всегда готовы проконсультировать, сделать анализ исходной воды, оказать помощь в подборе оборудования, произвести доставку в любой уголок России и подключение системы. В наши услуги входит сервисное обслуживание фильтров.