Промывка мембранных фильтров
Промывка мембранных фильтров
Вопрос:
Прошу выложить на веб-сайте либо в почту материал по практической методике промывки мембранных фильтров, мембран оборотного осмоса их чистке при помощи кислот, или особых смесей; пропорции смесей и кислот для промывки, буду очень благодарен за ясный ответ. Дмитрий
Ответ:
Почетаемый Дмитрий! В процессе долговременной работы производительность мембранных фильтров равномерно миниатюризируется, потому что на поверхности и на стенах пор мембраны сорбируются разные вещества из воды и отлагаются частицы загрязнений, увеличивающие общее гидравлическое сопротивление мембранных фильтров.
Для восстановления начальной производительности мембранного фильтра пару раз в год должна проводится хим промывка мембранных фильтров особыми кислотными и щелочными реагентами для удаления скопленных загрязнений.
Для промывки мембранных фильтров можно использовать обыденную воду, раствор трилона Б (хелатообразующий реагент), гипохлорит натрия, либо лимоновую кислоту. Обычная промывка мембранного фильтра осуществляется полосканием его в нефильтрованной воде либо под струей воды (при всем этом нужно вытащить картридж из пенала).
При сильном загрязнении фильтра следует опустить фильтр (прямо в защитном корпусе) в 5% раствор лимоновой кислоты (раствор готовится так: 1 чайная ложка сухой лимоновой кислоты на стакан тёплой (40-50 градусов) воды и подержать фильтр в этом растворе 5-6 часов, потом помыть под струёй воды и высушить. 1-ые 0,5 литра фильтрованной воды, приобретенные после промывки, не использовать. Такую функцию промывки мембранного фильтра рекомендуется проводить один раз в 3-4 месяца зависимо от нагрузки.
Частота регенерации (промывки) мембранного фильтра определяется степенью загрязнения начальной воды, если промывка фильтра фильтра требуется почаще чем через 10-14 дней, нужно проводить предфильтрацию начальной воды.
После использования (перед долгим хранением) фильтр нужно помыть с применением лимоновой кислоты и высушить.
Для более действенного удаления загрязнений с поверхности и из пор мембраны употребляют способ оборотных промывок, при котором чистую воду (фильтрат) пропускают через мембрану в направлении, оборотном направлению фильтрования. Такие промывки выполняются намного почаще, чем промывки обыденных фильтров с зернистой загрузкой — от 1 до 5 раз в час, но их длительность составляет всего 10-30 секунд, потому объем сбрасываемой воды составляет 2-5 % от объема фильтрата.
Эффективность оборотной промывки находится в зависимости от ее интенсивности (при постоянном давлении промывки можно оперировать продолжительностью оборотной промывки) ? и интервала меж промывками (длительность фильтроцикла) t. При данном времени ? эффективность работы установки находится в зависимости от длительности t: чем меньше t, тем эффективнее проходит отмывка мембраны от загрязнений, но тем больше появляется промывной воды. Исследования по оптимизации процесса оборотной промывки ставят целью найти такие значения ? и t для различного состава обрабатываемой воды, которые соответствуют большему количеству чистой воды, приобретенной в течение времени Т. Исследования проводятся на модельных смесях хлорида железа (III). На рис. 1 показано понижение производительности мембранного аппарата со временем для различных концентраций железа в начальной воде.
Рис. 1. Понижение производительности мембранных аппаратов во времени при разных концентрациях железа в начальной воде, мг/л
На практике для определения хороших величин длительности фильтроцикла и промывки проводится несколько серий тестов с различной длительностью оборотной промывки. В каждой серии при фиксированной продолжительности оборотной промывки изменялась продолжительность фильтроцикла. Зависимости объема фильтрата и промывной воды от времени работы установки для одной серии тестов приведены на рис. 2 (длительность оборотной промывки 30 с).
Поиск хороших соотношений продолжительности фильтроцикла и промывки делается по наибольшей полезной производительности мембранного фильтра, которую можно найти как Vполезн = Vф — Vпр.
Рис. 2. Зависимость объема фильтрата (сплошная линия) и промывной воды (пунктирная линия) от времени работы установки при продолжительности промывки 30 с
Кроме обозначенных выше характеристик на эффективность работы мембранных фильтров оказывает влияние величина давления: рабочего и оборотной промывки. При определении точки оптимума необходимо учесть не только лишь полезную производительность, да и объемы начальной и сбрасываемой в сточную канаву воды, при всем этом вычисление хороших соотношений продолжительности промывки и фильтроцикла делается на базе экономических расчетов.
Рис. 3. Определение хорошей длительности промывки для разной длительности фильтроцикла. Длительность оборотной промывки, с: 1 — 15; 2 — 30; 3 — 45; 4 — 60; пунктир — оптимум
При наличии в начальной воде грубодисперсных примесей и песка в начале технологического тракта время от времени устанавливается сетчатый самопромывающийся фильтр с размером ячеек 100200 мкм.
Для предотвращения био зарастания мембран в воду для оборотной промывки мембранных частей добавляют дезинфектант, в большинстве случаев, гипохлорит натрия.
Фильтры на базе оборотного осмоса убирают из воды ионы Na, Са, Cl, Fe, томных металлов, инсектициды, удобрения, мышьяк и многие другие примеси. «Молекулярное сито», которое представляют собой обратноосмотические мембраны, задерживает фактически все примесные элементы, находящиеся в воде, независимо от их природы, что бережет потребителя воды от противных сюрпризов, связанных с неточным либо неполным анализом начальной воды, в особенности из личных скважин.
Эффективность процесса оборотного осмоса в отношении разных примесей и растворенных веществ находится в зависимости от ряда причин: давление, температура, уровень рН, материал, из которого сделана мембрана, и хим состав входной воды, оказывают влияние на эффективность работы системы оборотного осмоса. Степень чистки воды в таких фильтрах составляет по большинству неорганических частей 85%-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются стопроцентно; а с наименьшим — могут просачиваться через мембрану в малозначительных количествах.
В процессе оборотного осмоса вода и растворенные в ней вещества делятся на молекулярном уровне, при всем этом с одной стороны мембраны скапливается фактически совершенно незапятнанная вода, а все загрязнения остаются по другую сторону мембраны.
Таблица. Эффективность работы мембранного фильтра по тестам, проведенным независящими лабораториями
Надежность работы мембранного фильтра обеспечивается правильным выбором материала мембраны, который был бы менее чувствителен к загрязнениям, соответствующим для данного состава начальной воды, и конструкцией аппарата, которая должна позволять проводить гидравлические промывки мембран с наибольшей эффективностью. Не считая того, принципиально уметь предсказывать работу установки в течение долгого периода эксплуатации.
Главным и важнейшим элементом обратноосмотических фильтров является мембрана. Начальная, грязная разными примесями и частичками, вода пропускается через поры мембраны, настолько маленькие, что загрязнения через их фактически не проходят. Для того чтоб поры мембраны не забивались, входной поток направляется повдоль мембранной поверхности, который вымывает загрязнения. Таким макаром, один входной поток делится на два выходных потока: раствор, проходящий через мембранную поверхность (пермеат) и часть начального потока, не прошедшего через мембрану (концентрат).
Обратноосмотическая полупроницаемая мембрана представляет собой композитный полимер неравномерной плотности. Этот полимер образован из 2-ух слоев, неразрывно соединенных меж собой. Внешний очень плотный барьерный слой шириной около 10 миллионных см лежит на наименее плотном пористом слое, толщина которого составляет 5 тысячных см. Осмотическая мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, также органических молекул с молекулярной массой более 100.
В качестве материала для производства ультрафильтрационных мембран в главном употребляются полимерные вещества – ацетат либо нитрат целлюлозы, полисульфон, полиэтерсульфон, полиамид, полиимид, поливинилиденфторид, полиакрилонитрил и их производные. Большая часть ультрафильтрационных мембран — асимметричные, они состоят из узкого селективного слоя шириной несколько 10-ов мк либо наименее и пористой подложки, которая обеспечивает механическую крепкость (рис. 5). Полимерным мембранам при их изготовлении могут придаваться различные характеристики, что позволяет управлять их селективными чертами и устойчивостью к загрязнению разными субстанциями.
Целлюлозные мембраны устойчивы в присутствии окислителей антибактериального происхождения и по существу могут работать в присутствии антисептических веществ, используемых для ликвидирования микробов, ведущих паразитическую деятельность на материале мембран.
Нецеллюлозные мембраны работают при существенно более низких давлениях и в широком спектре значений рН. В почти всех более прогрессивных технических решениях употребляются конкретно нецеллюлозные мембраны.
Набросок 5. Микрофотографии (на сканирующем электрическом микроскопе) полимерных мембран из разных материалов:
а — ацетатцеллюлоза;
б — полиэтерсульфон;
в — высокопористый поликарбонат (трековая мембрана)
Особенное место занимают трековые мембраны (рис. 5в), получаемые методом вытравливания треков, оставшихся в полимерной пленке после ее облучения потоком высокоэнергетических частиц. Эти мембраны характеризуются очень узеньким рассредотачиванием пор по размеру и симметричной структурой. Недочетом таких мембран является низкая поверхностная пористость и относительно высочайшая цена.
Большая часть современных полимерных мембран устойчивы к воздействию микробов и хим соединений в широком спектре рH, владеют высочайшей селективностью и производительностью, допускают краткосрочное воздействие сильных окислителей: свободного хлора, озона. Характеристики мембран только некординально ухудшаются в течение всего срока службы, который составляет 5 и поболее лет. Старение мембран может происходить из-за истончения верхнего слоя при содействии с взвешенными и абразивными субстанциями, содержащимися в обрабатываемой воде, либо очистительными хим агентами.
Обратноосмотические мембраны употребляются в почти всех отраслях индустрии, где есть необходимость в получении воды высочайшего свойства (разлив воды, создание спиртных и безалкогольных напитков, пищевая индустрия, фармацевтика, электрическая индустрия и т. д.).
Обратноосмотические мембраны отличаются универсальностью: они отлично убирают из воды сразу в одну ступень большая часть разных загрязнений (железо, ионы жесткости, фториды, органические загрязнения), бактерии и вирусы.
Обратноосмотическая мембрана — это красивый фильтр и на теоретическом уровне содержание растворенных минеральных веществ в приобретенной в итоге фильтрации незапятанной воде должно составлять 0 мг/л (другими словами их совершенно не должно быть!), независимо от их концентрации во входящей воде.
Сама обратноосмотическая мембрана устроена таким макаром, что величина ее пор очень приближена к величине самых малеханьких в природе молекул воды, потому через обратноосмотическую мембрану могут проходить только мелкие незаряженные молекулы минеральных веществ, а самые небезопасные большие молекулы, к примеру, солей томных металлов, не сумеют просочиться через нее.
Неорганические вещества прекрасно отделяются мембраной оборотного осмоса. Зависимо от типа используемой мембраны (ацетатцеллюлозная либо тонкопленочная композитная) степень чистки составляет по большинству неорганических частей 85%-98%.
Мембрана оборотного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. При всем этом органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются стопроцентно; а с наименьшим — могут просачиваться через мембрану в малозначительных количествах. Большой размер вирусов и микробов фактически исключает возможность их проникания через мембрану оборотного осмоса. Но производители говорят, что большой размер вирусов и микробов фактически исключает возможность их проникания через мембрану.
В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В итоге, на выходе системы оборотного осмоса выходит свежайшая, смачная, так незапятнанная вода, что она, строго говоря, даже не просит кипячения.
Правда, при эксплуатации в быту мембранных установок появляются свои технические трудности. Дело в том, что разработка водоподготовки с внедрением мембранных установок должна включать несколько дополнительных операций:
дозирование в начальную воду особых ингибиторов осадкообразования в количестве 1-5 мг/л;
обработку воды на мембранных установках; постоянные гидравлические промывки мембранных фильтров со сбросом давления;
постоянные хим промывки (регенерации) мембранных фильтров при помощи особых щелочных и кислотных реагентов (лимоновой кислоты, трилона Б и т. д.);
в ряде всевозможных случаев на выходе чистой воды из установки предусматриваются ультра-фиолетовые антибактериальные лампы.
Не считая перечисленных технических проблем есть и личные предпосылки, препятствующие использованию мембранных установок в домах, которые основаны на устаревших взорах и предубеждениях в итоге плохого опыта применении забугорных и российских установок в практике водоподготовки. К личным трудностям можно отнести и то, что обычно считается, что обратноосмотические установки создают «дистиллят», т. е. воду с очень низким солесодержанием, в то время как современные требования к качеству чистой воды предполагают нужное присутствие в питьевой воде ионов солей: кальция, магния, хлоридов, фторидов.
Применение мембранной технологии предъявляет высочайшие требования к соблюдению заложенных в проекте норм технологического режима, аналитического контроля и правил промывки. Первым условием надежной работы систем мембранной чистки является неизменный расход воды, выражаемый в литрах на квадратный метр площади мембраны в день (ЛМС). Также очень принципиально повсевременно в процессе использования держать под контролем давление и расход воды через мембранную систему, так как конкретно эти два параметра определяют соблюдение критерий всепостоянства технологического режима и отражают все отличия от него. Нужно повсевременно выслеживать свойства чистой воды на выходе из системы чистки. Высококачественный контроль состоит из действий, направленных на соблюдение всех отмеченных выше критерий работы мембранной системы. Температура — очень принципиальный фактор, определяющий вязкость воды и, как следствие, скорость ее фильтрации через мембрану. Промывка мембран отфильтрованной водой и хим реагентами является неотъемлемой частью устранении загрязнения и предотвращения отложений на мембранах.
К.х.н. О.В. Мосин