Ультрафильтрация

Ультрафильтрация — процесс удаления взвешенных и коллоидных частиц в диапазоне размеров от 0,03 до 0,1 мкм на полимерных половолоконных мембранах низкого давления.

Назначение установки ультрафильтрации в составе системы очистки воды — по качественным показателям подготовить воду перед стадией обессоливания.

Природные воды представляют собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят соли (преимущественно в виде ионов, молекул и комплексов), органические вещества (в молекулярных соединениях и в коллоидном состоянии), газы (в виде молекул и гидратированных соединений), диспергированные примеси, бактерии и вирусы. Таким образом, чрезвычайно сложный молекулярный состав поверхностных вод, а также сезонные изменения таких параметров как мутность, цветность и окисляемость не позволяют точно рассчитать работу ультрафильтрационной установки и предсказать режим её работы. Для определения эффективного режима работы ультрафильтрационной установки, правильного расчета схемы ультрафильтрации и проведения проектных работ необходимо проведение пилотных испытаний.

Для улучшения работы ультрафильтрационной установки (увеличение удельной производительности фильтрования), стоит предусмотреть предварительный нагрев исходной воды до 20–25 °С.

Состав установки ультрафильтрации

Установка ультрафильтрации состоит из следующих блоков:

  • предварительной очистки,
  • фильтрующих модулей,
  • системы дозирования коагулянта,
  • промывки установки.

Принципиальная схема установки ультрафильтрации

Блок предварительной очистки установки ультрафильтрации (ПУФ) состоит из насоса исходной воды, обычно Grundfos, и фильтра предварительной очистки с отсечкой 200 мкм для предотвращения загрязнения мембран грубой взвесью.

Блоки фильтрующих модулей предназначены для проведения процесса фильтрации.

Блок дозирования коагулянта предназначен для укрупнения примесей и облегчения их удаления. Блок дозирования коагулянта состоит из дозирующих насосов и емкости приготовления коагулянта. В качестве коагулянта при ультрафильтрации обычно применяется полиоксихлорид алюминия, например, «Аква-Аурат 18».

С целью хранения часового запаса исходной воды и обеспечения независимости работы установки очистки по гидравлическим параметрам, перед установкой очистки предусмотрен бак исходной воды.

Для обеспечения требуемых гидравлических параметров работы установки, в составе установки ультрафильтрации предусматривается насосная станция исходной воды.

Исходя из описанного предназначения элементов ниже приведён алгоритм работы установки ультрафильтрации.

Вода из баков исходной воды насосами забирается для очистки. Перед насосами исходной воды в очищаемую воду насосом-дозатором подаётся коагулянт с расходом, пропорциональным расходу исходной воды. Расход коагулянта определяется в процессе пилотных испытаний установки ультрафильтрации.

Дозирование коагулянта способствует эффективному снижению органических и железосодержащих соединений, позволяет укрупнить содержащиеся частицы коллоидных веществ, тем самым повысить эффективность процесса очистки воды.

Исходная вода после обработки коагулянтом подаётся на фильтр предварительной очистки, а затем на фильтрующие модули ультрафильтрации.

Вода после ультрафильтрационных модулей направляется в бак осветлённой воды.

Обратная и химически усиленная промывка фильтрующих модулей проводится с помощью блока промывки установки ультрафильтрации, состоящего из насосов промывки, фильтров грубой очистки с отсечкой 200 мкм для предотвращения попадания крупных включений из емкости, дозирующих насосов серной кислоты, дозирующих насосов и емкости дозирования биоцида. Обратная промывка проводится 3–5 раз в час для удаления взвешенных веществ, накопленных за время фильтрации, обратным током осветлённой воды. Химически усиленная промывка проводится 1–3 раза в день и позволяет провести очистку ультрафильтрационных мембран от органических (щелочная промывка) и неорганических (кислотная промывка) загрязнений.

Все переключения потоков в установке производятся автоматически системой автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП). Параметры процесса осветления (давление, расход, рН) контролируются по показаниям установленных приборов.

Основные параметры использования ультрафильтрационных установок

Качество очищаемой воды: Взвешенные вещества в исходной воде до 1 000 мг/л

Снижение по основным показателям в % от исходных:

  • Взвешенные вещества: до 100 %
  • Окисляемость: до 70 %
  • Железо: до 97 %
  • Цветность: до 96 %
  • ОМЧ: до 99,9%

Сравнение ультрафильтрации и традиционной очистки

Под традиционной очисткой будем понимать осветлители и механические фильтры.

Ультрафильтрация:

  • возможность получить воду питьевого качества
  • компактность
  • полная автоматизация и автономность работы
  • в большинстве случаев не требуется первичное хлорирование
  • низкие эксплуатационные затраты

Традиционная очистка:

  • качество воды не всегда удовлетворяет питьевым нормам
  • громоздкость
  • сложность автоматизации (осветлители)
  • требуется первичное хлорирование
  • высокие эксплуатационные затраты

Краткое описание блоков ультрафильтрационной установки

а) Блок коагуляции предназначен для укрупнения примесей и лучшего их удаления на установки ультрафильтрации. Блок коагуляции комплектуется баками дозирования коагулянта, насосами-дозаторами (срезервированием), КИП, трубопроводами и необходимой арматурой. Предполагается использовать жидкий коагулянт — полиоксихлорид алюминия (тип и доза реагента уточняется на пилотных испытаниях).

По желанию заказчика можно использовать существующий на производстве коагулянт и систему приготовления рабочего раствора реагента. Ориентировочный годовой расход 100 % коагулянта может составить около 135 тн.

б) Блок насосов исходной воды предназначен для подачи воды на мембранные блоки установки. Комплектуется насосами «Sulzer» с частотным приводом, КИП, трубопроводами и необходимой арматурой. Каждый мембранный блок укомплектовывается своим насосом исходной воды.

в) Блок фильтров грубой очистки для защиты ультрафильтрационных мембран от грубодисперсных взвесей предусматривается защитный барьерный самопромывной фильтр с тонкостью фильтрования 200 мкм. Промывка фильтров осуществляется автоматически по времени или по перепаду давления. Блок промывки укомплектован насосами исходной воды, подающими воду на мембраны. Все насосы оснащены частотными приводами.

г) Блок фильтрующих модулей. Установка ультрафильтрации укомплектовывается блоками мембранных элементов, в том числе 1 резервный блок на каждые 10 рабочих (примерная производительность одного блока, в зависимости от задачи — 50–150 м3/ч).

Во время нормальной эксплуатации установки работают все блоки. Удельный поток фильтрования на воде поверхностного водоисточника составляет обычно 50–70 л/м2×ч и уточняется во время пилотных испытаний и ПНР.

д) Блок промывки мембран функционирует в двух режимах:

  • обратная промывка;
  • химически усиленная промывка.

Во время химически усиленной промывки в обратный ток фильтрата на мембранный блок подаются растворы гидроксида натрия и окислителя (гипохлорит натрия), серной кислоты.

Химически усиленная щелочная промывка производится 30 % NaOH, и 14 % NaOCl в пропорции 3:1. Химически усиленная кислотная промывка производится концентрированной серной кислотой. Все переключения потоков производятся автоматически.

Примерная периодичность обратной промывки — раз в 20–60 минут (длительность 1 минута); химической промывки — раз в сутки. Гидравлические режимы работы установки уточняются при проведении пилотных испытаний.

Блок промывки комплектуется сетчатыми фильтрами и насосами промывки (рабочим и резервным) с частотными приводами.

Презентация в формате PDF

Для предоставления технико-коммерческого предложения необходимо заполнить форму заказа.