4.4.2. Вакуумная фильтрация

 

  К оглавлению книги

Движущей силой вакуумной фильтрации служит перепад давления, возникающий на мембране при создании разрежения (вакуумирования) в линии фильтрата. Применяемые для этих целей модули водоподготовки чаще всего представляют собой бескорпусные кассеты из блоков полых волокон, трубок или плоскорамных элементов, которые погружаются в емкости с исходной водой (рис. 4.17).

Система вакуумной фильтрации воды

Рис. 4.17. Система вакуумной фильтрации

В процессе фильтрования насос создает вакуум внутри волокон и откачивает фильтрат из модуля при открытых клапанах 1 и 4 . Для заполнения бака обратной промывки открывается клапан 3 (рис. 4.17).

При вакуумной фильтрации воды существует естественное ограничение по максимально возможному перепаду давления – 0,7–0,9 атм. В силу этого для увеличения производительности по фильтрату с единицы площади поверхности (удельного съема) вакуумные мембраны изготавливают с порами, размер которых находится в диапазоне 0,08–0,1 мкм, что соответствует пограничной области между ультрафильтрацией и микрофильтрацией. С другой стороны, невысокие значения удельного съема погружных вакуумных ультрафильтрационных модулей обеспечивают возможность работы в условиях высокого содержания взвешенных веществ в исходной воде. Для уменьшения загрязнения мембран под них вводят воздух. Поднимаясь вдоль мембран, пузырьки воздуха организуют и турбулизируют поток воды, смывая с мембран загрязнения.

Для обратной промывки используется фильтрат. Насос откачки фильтрата включают на его подачу в мембранный модуль. Для этого открываются клапаны 2 и 5 и обратный поток из бака обратной промывки подается изнутри волокон, очищая таким образом, их внешнюю поверхность. Загрязнения уносятся пузырьками воздуха и остаются в емкости Дополнительные очищающие реактивы используются в качестве опции. Их выбор производится на основе предварительных испытаний.

Для обеспечения одинаковой производительности вакуумных мембран требуется больше, чем напорных. Мембраны стоят дороже, чем оболочка мембранных корпусов, поэтому стоимость вакуумной ультрафильтрационной установки оказывается, как правило, выше, чем напорной.

С другой стороны, в силу низкого трансмембранного давления для погружных мембран, а следовательно, и низких энергозатрат существуют условия, при которых эксплуатационные затраты при вакуумной ультрафильтрации могут оказаться ниже, чем при напорной. Кроме того, если у потребителя уже существуют емкости, в которых можно разместить погружные мембранные модули, то вакуумная ультрафильтрация может оказаться дешевле напорной, т.к. потребует меньшего объема капитальных затрат и занимаемых площадей.

При определенных условиях (когда минимальная температура превышает 0 °С) возможно размещение мембранных модулей непосредственно в водоеме. Как правило, блоки половолоконных элементов, используемые при вакуумном методе фильтрации, подвергаются постоянной очистке от загрязнений путем подачи воздуха с внешней стороны мембран. Так предотвращение отложения нерастворимых соединений в системе ZeeWeed компании «Zenon» [6] осуществляется восходящим водо-воздушным потоком вдоль внешней стороны волокон мембраны. Восходящий воздушный поток вызывает колебания волокон мембраны, что приводит к «обдирочной» очистке внешней стороны мембраны и уносу загрязнений (рис. 4.18). Благодаря такому приему мембраны могут работать с сильно загрязненной водой.

Производством элементов из полых волокон занимается большое количество фирм из разных стран. Характеристики мембран для очистки поверхностных вод основных производителей, удерживающих более 80   % рынка, приведены в таблице.

Схема организации вакуумного фильтрования воды с введением воздуха

Рис. 4.18. Схема организации вакуумного фильтрования с введением воздуха

 

4.7. Сравнительная характеристика мембран для очистки поверхностных вод

Марка мембраны

XIGA SXL -225

Aqua Flex 0.8 мм

dizzer ® 5000MB

dizzer ® 5000 SB

Aqua Flex
1.5 мм

ZW500C

SFP2860,

Om

Фирма-производитель

Norit, X-Flow

Norit, X-Flow

Inge

Inge

Norit,
X-Flow

GE,
Zenon

Dow,
Omexell

Направление фильтрации

In-out

In-out

In-out

In-out

In-out

Out-in

Out-in

Внутренний диаметр капилляра , мм

0,8; 1,5

0,8

0,9

1,5

1,5

0,9

0,7

Количество капилляров в волокне

1

1

7

1

1

1

1

Площадь фильтрующей поверхности, м 2

40

40

50

30

20

61

51

Материал мембраны

ПЭС

ПЭС

ПЭС

ПЭС

ПЭС

ПВДФ

ПВДФ

Режим фильтрования

Тупиковый

Тупиковый/тангенциальный

Тупиковый/ тангенциальный

Тупиковый/ тангенциальный

Тупиковый/тангенциальный

Тупиковый

Тупиковый

Расположение модулей

Горизонтальное

Вертикальное

Вертикальное

Вертикальное

Вертикальное

Вертикальное

Вертикальное

Предельное содержание взвешенных веществ, мг/л

30

100

100

200

200

500

300

Rambler's Top100 Rambler's Top100