Особенности технологии мембранной сепарации сточных вод

22 Июня 2015
Особенности технологии мембранной сепарации сточных вод

     На сегодняшний день во многих странах мира очистка сточных вод осуществляется при помощи ультрафильтрации. Данный способ разделения растворов хорошо зарекомендовал себя в самых разных отраслях — включая пищевую, химическую и микробиологическую. Также ультрафильтрация позволяет эффективно очищать хозяйственно-бытовые стоки.

Модуль мемос.png

Таблица 1

Микро- (МФ) и ультрафильтрация (УФ)
Аэробная биологическая очистка Мембраны служат для разделения очищаемой сточной воды от активной биомассы — процесса работы активного ила. Система мембранной сепарации может быть погруженной в биореактор, а также вынесенной отдельно.
Анаэробная биологическая очистка Мембраны используются для разделения очищаемой сточной воды от активной биомассы в анаэробном биореакторе.
Мембранная экстракция в биологической очистке Мембраны используются для извлечения разлагаемых органических молекул из неорганических, таких как кислоты, щелочи и соли, для последующей биологической очистки сточной воды.
Предочистка для эффективной дезинфекции Используется для удаления взвешенных частиц после вторичного осаждения стока или после глубокой / поверхностной фильтрации для достижения эффективной дезинфекции хлором или ультрафиолетовым излучением и последующего использования.
Предочистка для нанофильтрации и обратного осмоса Микрофильтры используются для удаления коллоидных составляющих стока и взвешенных частиц — как стадия предочистки для последующих процессов.
Нанофильтрация (НФ)
Вторичное использование Используется для очистки предварительно фильтрованного стока (стандартная микрофильтрация) с целью непрямого вторичного использования или последующей дезинфекции.
Умягчение воды Используется для снижения концентрации мультивалентных ионов, создающих жесткость.
Обратный осмос (ОО)
Вторичное использование Используется для очистки предварительно фильтрованного стока (стандартная микрофильтрация) с целью непрямого вторичного использования или последующей дезинфекции.
Очистка из 2 стадий для использования в бойлерах Две стадии обратного осмоса применяются для очистки воды с целью использования в бойлерах высокого давления.

     Метод сепарации начал применяться в России совсем недавно и в настоящее время окружен большим количеством мифов из-за недостатка фактической информации. Область применения ультрафильтрации сегодня ограничена преимущественно сферой аэробной биологической очистки.

     Компания «Эко-Потенциал» впервые испытала метод мембранной сепарации в 2008 году в ходе разработки систем очистки сточных вод кондитерского предприятия «Ликонф», расположенного в Липецке. В 2012 году заработала станция глубокой очистки стоков госпиталя «Лапино», в которой используется мембранный биореактор. Относительно большой популярностью в России и в Украине пользуются установки «Янтарь», позволяющие осуществлять комплексную очистку хозяйственно-бытовых стоков.

В чем заключаются преимущества мембранной технологии очистки по сравнению с классическими способами?

16528.jpg

Требования к качеству водоочистки непрерывно повышаются. Учитывая, что это происходит на фоне постоянного удорожания площадей, пригодных для строительства очистных сооружений, компаниям, занимающимся разработкой систем очистки, приходится прибегать к гораздо более экономичным и эффективным технологиям фильтрации. Основные достоинства и недостатки мембранной системы фильтрации вы найдете в таблице 2.

Таблица 2

Преимущества Недостатки
Повышенная устойчивость системы к колебаниям концентрации загрязнений благодаря адаптации биоценозов Высокие капитальные вложения
Низкая выработка осадка и более долгая задержка активного ила в биореакторе Относительно высокое электропотребление (напорные мембранные модули потребляют больше электроэнергии в сравнении с погружными)
Работа при низкой концентрации растворенного кислорода с потенциалом проведения одновременной нитрификации / денитрификации при повышенном удержании активного ила в биореакторе Необходимость контролировать засоренность пор
Высокое качество фильтрата: - по мутности; - содержанию бактерий; - содержанию взвешенных веществ; - БПК Потенциально высокие затраты на замену мембранных модулей
Значительное сокращение площади очистной станции Ограниченность данных долговечности использования мембран

     Способ ультрафильтрации обеспечивает полное удаление из стоков взвешенных веществ, а также микроорганизмов. К важным преимуществам мембранной фильтрации следует отнести возможность менять конфигурацию биореактора, что позволяет:

  • Увеличить процент содержания активного ила, повышая тем самым эффективность окисления. Таким образом, достигается высокая степень очистки даже высококонцентрированных стоков.
  • Уменьшить размер активного ила (до 10 раз по сравнению с классическими биореакторами), создав тем самым увеличенную площадь контакта с микроорганизмами. При помощи данного метода можно добиться очистки сточных вод от тяжелых металлов и инертных веществ различного происхождения.
  • Устранить вынос активного ила из биореактора.

     Полное удаление взвешенных веществ дает возможность отказаться от стадии дополнительной очистки, тем самым радикально снизив площадь, занимаемую системой водоочистки. Уменьшение размеров системы несет в себе непосредственную экономическую выгоду.

Область применения мембранных систем фильтрации описана в таблице, представленной ниже.

Таблица 3

Тип фильтрации Размер пор Стандартный рабочий диапазон, μм Фильтрат после использования мембраны Стандартные загрязнения, удаляемые мембраной
Микрофильтрация Макропоры (> 50 нм) 0,08-2,0 Вода + растворенные частицы ВВ, мутность, некоторые бактерии и вирусы
Ультрафильтрация Мезопоры (2-50 нм) 0,005-0,2 Вода + низкомолекулярные частицы Макромолекулы, коллоидные частицы, большинство бактерий, некоторые вирусы и протеины
Нанофильтрация Микропоры (< 2 нм) 0,001-0,01 Вода + ионные растворы Малые молекулы, жесткость, вирусы
Обратный осмос Плотный (< 2 нм) 0,0001-0,001 Вода + ионные растворы Микромолекулы, цветность, жесткость, сульфаты, нитраты, соли, другие ионы

     Как показывают таблицы 1 и 3, наиболее распространенными способами очистки хозяйственно-бытовых и промышленных стоков являются системы микро- и ультрафильтрации. Технологии нанофильтрации и обратного осмоса применяются для смягчения воды, а также в качестве дополнительной очистки при необходимости максимально обеззаразить жидкость. Два последних способа характеризуются достаточной высокой стоимостью, обусловленной сложностью производства и обслуживания мембран.

Классификация процессов мембранной фильтрации осуществляется в соответствии со следующими критериями:

Материал мембраны.

  • Мембранные элементы, применяемые для водоочистки, обычно представляют собой слой толщиной 0,20–0,25 µм, который поддерживается пористой мембранной структурой большей толщины (в 4–5 раз).

  • Разновидность мембран: плоские, половолоконные и трубчатые.

  • Плоские мембранные элементы состоят из чрезвычайно тонкого (менее 1 µм) слоя, усиленного более толстым (до 100 µм). Данная конструкция способна выдерживать сравнительно высокое давление воды.
  • Половолоконная мембрана состоит из тысяч полых волокон, помещенных в особую герметизированную конструкцию. Данная система также рассчитана на большое давление.
  • Для производства мембран применяются органические материалы, в состав которых входят полипропилен, ацетилцеллюлоза и полиамид.

         В настоящий момент наиболее распространены мембранные элементы трубчатого и плоского типа. Сравнительные характеристики различных мембран вы найдете в таблице 4.

    Таблица 4

    Тип мембран Трубчатые Плоские
    Материал мембраны Полимерный Полимерный
    Плотность упаковки мембран, м2 / м3 300–600 50–150
    Материалоемкость Минимальная Максимальная
    Удельная производительность мембран   Средняя Высокая
    Склонность к загрязнению Низкая Максимальная
    Устойчивость к обратным промывкам Высокая Низкая

         Компания «Эко-Потенциал» применяет трубчатые погружные модули MEMOS MEMSUB немецкого производства. Фильтрация в трубках направлена изнутри наружу. Верхние концы мембранных элементов закрыты и могут свободно двигаться — благодаря этому удается предотвратить засорение мембран.

         Оборудование оптимизировано таким образом, чтобы обеспечить наилучшее качество фильтрации при минимальных энергозатратах. Фильтрация в погружных мембранах осуществляется безнапорным способом. Необходимого для работы системы перепада давлений удается достигнуть благодаря гидростатическому давлению воды, проходящей очистку, и разряжению, которое создает насос при откачивании фильтрата.

         Элементы MEMSUB отличаются крайне высокой производительностью, прочной конструкцией и большим сроком службы. Трубчатые элементы крепятся в нижней части модуля. Важное преимущество устройства — возможность обратной промывки мембран.

    << Назад к списку

    Спасибо!
    Ваша заявка успешно отправлена.