Igor V. Prigun,
Tehnolog-șef „Ecodar-L“
Cu excepția cazurilor în care exotice, principalele surse de apă din România sunt apele de suprafață (râuri, lacuri, și așa mai departe. N.) și acviferele arteziene. Astfel, spre deosebire de o aprovizionare municipale cu apă potabilă, practica industrială de tratare a apei în utilizarea cea mai comună este apă arteziană. Acest lucru se datorează mai multor factori, r. H. Disponibilitatea, indiferent de localizarea întreprinderii, aportul comparativ ușurința, lipsa variațiilor sezoniere în chimia apei și altele asemenea. D.
Cel mai adesea dincolo de valorile admise tehnologic au apă arteziană din compoziția chimică sleduyuschiepokazateli:
În ceea ce privește îndepărtarea fierului și demanganation, atunci aceste procese sunt bine înțelese și a lucrat pe nenumărate producții, atât în România cât și în străinătate. În prezent, există un număr de metode eficiente de reactant profund și oxidarea catalitică a fierului dizolvat și mangan, urmat de retenție floculează oxizi ai acestor substanțe, însă acest lucru nu problemă deosebit de dificilă.
Un alt lucru - ajustarea durității, alcalinității și salinitatea apei sursă - așa-numitele .. „Condiționat“. Reactiv (soda lime) emolient pentru o serie de motive pentru tratarea apei arteziene este ineficient, deci, până la mijlocul anilor '80 ai secolului XX, aproape singura metodă disponibilă pentru tratarea apelor industriale, de schimb ionic a fost condiționat. In acest proces, apa brută este filtrată printr-un pat de material schimbător de ioni, astfel, există un schimb reciproc de ioni prezenți în sursa de apa, grupele active pe ionii materialului conform selectivității rândul respectiv.
Cele mai multe aplicații de masă găsit de realizare a metodei de schimb ionic de sodiu-cationization pe rășini schimbătoare de ioni puternic acide - așa numitul .. "Înmuiere Classic." Mai multe selectivitate pentru rășinile de acest tip sunt după cum urmează:
litiu <Натрий <Калий≈Аммоний <Магний <Цинк <Кальций <Стронций <Барий
Forma părinte a rășinii schimbătoare de cationi este saturată cu ioni de sodiu, care, în conformitate cu o anumită selectivitate în strat conținute au înlocuit, prin care trece ionii sale de duritate a apei. După epuizarea capacității de schimb de material regenerat - se spală cu soluție concentrată de sare obișnuită, care inițiază procesul invers și de a restabili proprietățile sale de schimb ionic.
Problema principală este regenerarea rășinilor schimbătoare de ioni și consumul de reactiv asociat. De exemplu, costul de sare pentru regenerarea rășinii schimbătoare de cationi de un litru cu sodiu-cationization este de 110 - 150 g în anumite capacități moderne de schimb de lucru materiale schimbătoare de cationi puternic acide, ceea ce înseamnă că, de exemplu, atunci când consumul de apă 1000 m3 / zi și scad valorile de rigiditate cu 10 mEq / l la 5 mEq / l, consumul de sare va fi de 550 - 750 kg / zi. Astfel, este necesar să se prevadă condițiile de preparare a unei soluții saturate, ea furnizează peste rezervoare este retras vysokosolenyh apă de spălare și de a rezolva alte probleme. În cazul hidrogenului-cationization situație este complicată, deoarece costurile de operare să fie adăugate la toate problemele de producție reactivi chimici - nevoia de depozitare și manipulare sisteme de organizare reactivilor agresive de neutralizare a apelor reziduale acide etc. etc. Chiar dacă este posibil, pentru a rezolva problema de evacuare a apelor uzate, valoarea costurilor de operare se poate dovedi astfel că societatea ar fi imposibil de realizat punct de vedere economic. Firește, cu creșterea conținutului de sare a apei inițiale probabilitatea unui astfel de rezultat creșteri.
Tehnologiile moderne reprezintă o alternativă la metodele de schimb ionic cu membrana desalinizare în care este trecut apa brută sub presiune prin membrană semipermeabilă special având o selectivitate deosebită pentru substanțele prezente în apă. În acest caz, apa brută este împărțită în două fluxuri - permeat (purificată) și concentrat (chiuveta).
Tabelul 1. Caracteristicile comparative baromembrane Metode de tratare a apei.
Mărimea particulelor îndepărtate A O (10 -4 microni)
substanțe solide în suspensie, microorganisme, soluți organice, 90-95% substanțe anorganice dizolvate
Spectrum baromembrane Metode de tratare a apei este destul de diverse, dar numai nanofiltrare si osmoza inversa sunt adecvate pentru a reduce rigiditatea, alcalinitatea și TDS (vezi. Tabelul 1). De fapt, în stadiul actual de dezvoltare a tehnologiilor de membrană de frontieră între nanofiltrare și separarea osmoza inversa a dispărut practic. Înțelegerea modernă a nanofiltrare - o presiune scăzută proces de separare prin osmoză inversă, realizată pe celule cu membrană cu redus, în special în ceea ce privește ionii (sodiu, potasiu, amoniu, clorură) selectivitatea monovalente. De exemplu, gradul de extracție din apă a cantității de clorură de calciu la sistemele de nanofiltrare 75-85% Clorură de sodiu - 50 - 65% (în funcție de producător și condițiile de aplicare), în timp ce aceste valori sunt pentru procesul de osmoza inversa 98.0 - 99,8%. Dar, în general, proiectarea hardware a nanofiltrare și plante de osmoza inversa este aproape identic.
Membrane desalinizarea are un număr de avantaje în comparație cu metodele de schimb de ioni, inclusiv reducerea cantității de reactivi utilizat de 20 de ori sau mai mult, respingerea întreprinderilor acide alcaline, securitatea apelor reziduale, o scădere semnificativă a spațiului ocupat - toate acestea conduc la scăderea costurilor de exploatare cu 70% sau chiar mai mult. Dar, din păcate, costul de capital al unui astfel de sistem este mult mai mare, care crește perioada de recuperare, astfel încât alegerea celor două metode ar trebui să fie ghidate de oportunitate economică. În general, atunci când conținutul de sare originală de apă mai mic de 200 mg / l metode de schimb ionic au avantajul, între 200 și 600 mg / l necesar un calcul tehnico-economic separat, iar când conținutul de sare originală a apei mai mare de 600 mg / l au tehnologia distincte cu membrană avantaj. Pe de altă parte, aerul condiționat nu este de obicei necesară pentru apă salmastră, deci nu este surprinzător faptul că popularitatea și răspândirea metodelor de membrană în tratarea apei industriale este în creștere.
O parte semnificativă a costului sistemelor cu membrană desalinizare direct în sus elemente de membrană, viața care este limitată, deci trebuie să reducă costurile pentru a avea grijă de un anumit preparat de apă brută - pentru îndepărtarea solidelor în suspensie, fier, oxidantii puternici și ulei mineral. dozat substanțe speciale pentru reducerea ratei de formare a depozitelor în apă - inhibitori. Cu toate acestea, cu timpul membranele de suprafață sedimente conținute în săruri de duritate a apei, fier rezidual, compuși de siliciu și substanțe organice contaminate. Pentru a curăța elementele de membrană se realizează cu soluții slabe de curățare chimică a acidului citric, fosfat trisodic, și altele. Reactanți. Această procedură permite eliminarea depunerilor de pe suprafața membranei, dar nu prezintă siguranță pentru materialul polimeric din care sunt realizate, ceea ce duce la o deteriorare progresivă a performanțelor sale. În timpul funcționării normale, frecvența de curățare chimică pentru funcționarea continuă a plantelor nu trebuie să depășească de șase ori pe an, în general, asigură durata de viață a elementelor de membrană timp de cel puțin 3 ani. Acest lucru nu este întotdeauna realizabil pentru desalinizare osmoza inversa de apă, cu rigiditate ridicată, iar în acest caz, se recomandă utilizarea nanofiltrare.
Poate cea mai importantă caracteristică pozitivă a elementelor de membrană de nanofiltrare - este abilitatea de a opera în apele cu o rigiditate ridicată. Acest lucru permite menținerea frecvenței de tratament blând de spălare chimică a elementelor de membrană, simplifica foarte mult pre-stadiu de tratare a apei. La acel moment, pentru o funcționare stabilă și continuă a elementelor de osmoza inversa sunt extrem de dorit să adere la valorile durității apei netratate nu mai mult de 4,0-5,0 mEq / L, practica utilizării instalării nanofiltrare a funcționat cu succes timp de mai mulți ani pe apă cu magnitudinea de rigiditate 15 mEq / l și mai sus.
Conform experienței de lucru cu diferiți consumatori atunci când apa de curățare cu o valoare duritate de 10,0 mEq / l nanofiltrare este de preferat, și de multe ori singura metodă posibilă. Tabelul 2 prezintă un exemplu al unui rezultat tipic de tratare a apei, în care metoda optimă de purificare este nanofiltrare. Metoda clasică de emoliere de sodiu cationization în acest caz nu a fost t aplicabil. K. Această metodă nu rezolvă problema reducerii conținutului de sare, în timp ce înmuierea la o valoare a rigidității 7,0 mEq / l în apă sunt depășite parametrii normative de sodiu. In plus, sistemul a fost echipat cu o linie de by-pass, care permite permeat amestecarea în apa brută, reglați rigiditatea apei potabile tratate în cadrul regulilor - de la 1,5-2,0 mEq / L până la 6,5-7,0 mEq / l. În plus față de reducerea consumului de reactivi, o astfel de realizare permite selectarea modului optim de funcționare la consumul maxim de apă.
Tabel 2. Performanță instalare linie nanofiltrare companie de alimentare cu apă menajeră, permeat productivitatea de 14,0 m3 / h, presiunea de lucru 9 bari.
Tabelul 3. Performanță linie de pregătire instalare nanofiltrare pentru umplerea cu apă. Permeat 4,0 m3 / h, presiunea de 7 bar.
Produs (e amestecarea)
Duritatea totală, mEq / l
O altă utilizare a nanofiltrare - în sistemele de producere a apei ultrapure ca un prim pas, înainte de purificare prin desalinizare prin osmoză inversă, foarte selectiv. Astfel de sisteme sunt utilizate în medicină, putere grele, microelectronicii, uzine chimice, etc.
Când se utilizează nanofiltrare există o serie de caracteristici specifice care trebuie luate în considerare atât în proiectarea cât și pentru întreținerea acestor plante. Principalul lucru - este un conținut extrem de ridicat valori rigiditate și sare în concentrat. De exemplu, în exemplul de mai sus (tabl.№2) suprasaturată concentrat de sulfat de calciu la un nivel de 147% din limita de solubilitate a substanței în condiții normale. Prin urmare, o serie de măsuri pentru a preveni pierderea de carbonat de calciu și sulfat de calciu precipitarea în tractul concentrat, inclusiv oferind o rata destul de mare de curgere (nu mai puțin de 2,5 m / sec), absența zonelor stagnante, iar în unele cazuri - și reactivul suplimentar sau tratament magnetic. De asemenea, creșterea cerințelor de rezistență la coroziune - țevi, fitinguri, supape și alte elemente ale instalațiilor de nanofiltrare posibil ar trebui să fie realizate din oțel inoxidabil sau din materiale plastice.
Un alt punct care trebuie trase din aceleași caracteristici - acest lucru este absolut inacceptabil de exploatare a sistemelor de nanofiltrare fără a inhiba apa inițială. Alegerea corectă a tipului de inhibitor și dozajul este de asemenea foarte importantă. În cazul în care sistemele clasice de osmoza inversa, o scurtă întrerupere a furnizării de inhibitor a avut un impact semnificativ asupra funcționării instalației, când nanofiltrare se întâmplă depozite de sare ascuțite pe suprafața elementelor de membrană care. în cele din urmă duce pentru a finaliza călătorii lor. În același timp, de la sfârșitul inhibării la imposibilitatea utilizării în continuare poate fi doar câteva ore, și pe deplin restabili performanța nu este întotdeauna posibil.
În al treilea rând, este necesar să se acorde o atenție deosebită prevenirii contaminării microbiene a suprafeței elementelor de membrană. In sistemele de osmoza inversa pentru acest scop sunt utilizate în general înainte de dezinfectare UV a apei sursă. În prelucrarea apei cu rigiditate ridicată, această metodă nu este destul de aplicabil ca o contaminare rapidă a sărurilor elementelor membrane de suprafață uv duritate conduce la necesitatea spălării frecvente, ceea ce atrage după sine probleme suplimentare în exploatare. Unele îmbunătățiri pot furniza utilizarea dispozitivelor de dezinfecție UV cu cavitație bloc (cu ultrasunete), dar numai în cazul în care apa brută funcție suficient de sigură și este în principal microbiologica de decontaminare profilactică. În cazul în care apa brută are o contaminare microbiologică pronunțată, este foarte reactiv de dezinfecție (introducerea de hipoclorit de sodiu, ozonizare, etc.), urmată de îndepărtarea agentului antiseptic în exces (de exemplu cărbune activat sau introducerea unor agenți cum ar fi bisulfit de sodiu reducere) recomandată. Acest lucru complică funcționarea, dar este o măsură necesară, deoarece dezinfecția elemente diafragmă proces necesită o precizie complexă și silitor posibil altfel distrugerea ireversibilă a suprafeței de lucru a membranelor.
În prezent, tehnologiile de nanofiltrare încercat deja să crampe cu încredere în liniile de epurare a apelor industriale ale sale „fratele mai mare“ - metoda de desalinizare osmoza inversa. O gamă largă de elemente ale membranei respective, a acumulat o experiență considerabilă în proiectarea, fabricarea și exploatarea sistemelor reale nanofiltrare. Și, deși, desigur, nanofiltrare - nu este un panaceu pentru toate relele, dar sarcina se comporta ca „excelent“.