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 элемента.
Всеми видами мембран предъявляютсяжесткие требования к качеству первоначально подаваемой на них воды. Наименее требовательнымик качеству водыявляются мембраны микрои 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 воды.
Преимущества 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].
Заключение
.
На 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 источников
1. 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.
