4.5. Технология ультрафильтрационной очистки воды

 

  К оглавлению книги

Процесс очистки воды на установках ультрафильтрации воды состоит из выполняемых последовательно процессов предподготовки воды и непосредственно ее очистки ультрафильтрацией.

Предподготовка включает в себя:

  • очистку от взвесей на сетчатых самопромывных фильтрах-грязевиках или насыпных механических фильтрах;
  • химическую обработку: коагуляцию, флокуляцию, углевание, окисление.

Механическая очистка предотвращает попадание крупных трудноудаляемых взвесей, которые также могут вызвать повреждение разделительного слоя или самих волокон. Перед установкой ультрафильтрации обычно монтируется предфильтр (грязевик) с рейтингом фильтрации, зависящим от качества питающей воды и диаметра волокон мембраны (обычно 80–200 мкм).

Коагуляция необходима для увеличения эффективности извлечения коллоидных частиц, например, кремния и органических веществ с низкой молекулярной массой ( <100–150 кДа), таких как гуминовые и фульвокислоты, которые в большой степени определяют цветность воды, ее окисляемость и в ряде случаев – содержание закомплексованного железа [9–11, 13–25].

Коагулянт (обычно соли железа или алюминия , например, FeCl 3 или Al 2 ( SO4)3 , полиоксихлорид алюминия и т.п.) дозируют в воду, питающую ультрафильтрационную систему. При гидролизе коагулянта происходит образование новой дисперсной фазы, способной к укрупнению и сорбции, при которых идет захват коллоидных частиц и органических веществ, что существенно увеличивает эффективность их извлечения ультрафильтрацией .

Аналогичный результат получается при введении специальных реагентов с большой молекулярной массой, селективно реагирующих с молекулами и/или ионами загрязнений. Такой процесс называется реагентной или мицеллярно-усиленной ультрафильтрацией.

Данный прием особенно эффективен, если имеют место периодические ухудшения качества питающей воды. Действие коагулянта приводит к формированию хлопьев низкомолекулярной органики, которые задерживаются на поверхности мембраны и легко удаляются при обычной обратной промывке. Без использования коагулянта степень извлечения органических веществ системой ультрафильтрации находится на уровне 25%, а при его использовании она может увеличиться до 60%.

Однако при чрезмерном дозировании непрореагировавший коагулянт будет проникать через ультрафильтрационную мембрану. Это может привести к превышению допустимых для питьевого водоснабжения норм или к нежелательным последствиям для установленного после ультрафильтрационной установки оборудования. Например, обратноосмотические и ионообменные водоподготовительные установки обессоливания воды чувствительны к присутствию в питающей воде как соединений железа, так и алюминия. Кроме того, непрореагировавший коагулянт будет осаждаться на ультрафильтрационной мембране во время дезинфекционной обратной промывки, для которой используется фильтрат, собранный в бак обратной промывки.

Процесс коагуляции зависит от многих параметров, включая температуру воды, рН, солесодержание, щелочность, время контакта. Поэтому выбор типа и дозы коагулянта делается на основе пробной коагуляции либо пилотных испытаний и уточняется в процессе эксплуатации системы водоподготовки.

В отличие от обычных систем с отстойниками, при ультрафильтрации нет необходимости выдерживать раствор длительное время в емкости большого объема для формирования крупных хлопьев. При большой длине подводящего трубопровода коагулянт подается непосредственно в него. При этом, естественно, трубопровод снабжается смесительным устройством для равномерного перемешивания раствора с коагулянтом. Однако наличие емкости для формирования хлопьев желательно. Необходимое время для образования хлопьев и объем емкости должны определяться при пилотных испытаниях (раздел 4.7.3).

Дозирование в поток очищаемой воды раствора коагулянта проводится в автоматическом режиме в соответствии с расходом воды, подающейся на установки ультрафильтрации.

Углевание , т.е. ввод в очищаемую воду мелкодисперсного активированного угля практикуется на станциях подготовки питьевой воды [7–11, 15–16] в случаях превышения содержания низкомолекулярной органики , которая не может быть удалена при коагуляции и ультрафильтрации. Для подачи активированного угля предусматривается отдельная система, включающая узлы замачивания порошкообразного угля и его дозирование в поток исходной воды.

Окисление органических загрязнений и предварительная дезинфекция осуществляется путем ввода перед ультрафильтрацией сильных окислителей – гипохлорита натрия или перманганата калия [9–11, 13–25]. Концентрация окислителя не должна превышать предельной для данного типа мембран.

Rambler's Top100 Rambler's Top100