Глава 4. Современные методы механической очистки сточных вод

Традиционные способы очистки воды – механические или химические - не обеспечивают в большинстве случаев необходимую эффективность очистки. Особый интерес вызывают мембранные методы разделения - обратный осмос, ультрафильтрация и микрофильтрация, позволяющие очищать воду от солей, органических веществ, коллоидов и взвесей.

Мембранные системы водоподготовки, промышленное освоение которых началось примерно с 1985 года, в настоящее время применяются практически во всех отраслях, потребляющих очищенную воду.

Основное отличие мембран от обычных фильтрующих сред состоит в том, что они тонкие, и удаляемые примеси задерживаются не в объеме, а только на поверхности мембраны.

Трубчатые мембраны представляют собой трубки диаметром от нескольких миллиметров до 1-2 см, изготовленные из пористого материала, например керамики. При этом они могут быть симметричными или асимметричными. Симметричная мембрана имеет одинаковую пористость по всему объему материала. У асимметричной же трубки на одной из поверхностей – наружной или внутренней – при изготовлении формируют тонкий слой такого же или другого материала с гораздо большей плотностью. Этот слой и является работающим, так как именно он определяет задерживающую способность мембраны. Более крупнопористый материал играет роль подложки - носителя с дренажными свойствами. Подача очищаемой воды осуществляется со стороны рабочей поверхности.

Плоские мембраны - производят в виде пленок, которые могут быть бесподложечными (однородное вещество), армированными (с тканевой основой и нанесенным пористым материалом) и подложечными (с подложкой из крупнопористого материала и нанесенным рабочим слоем).

Метод микрофильтрации позволяет задерживать взвешенные и коллоидные частицы размером крупнее 0,1 мкм и обеспечивает довольно высокую степень осветления воды. Методом микрофильтрации из воды удаляются взвешенные частицы, коллоиды, бактерии и крупномолекулярные органические вещества. Коагулирование воды перед мембраной очисткой существенно увеличивает эффект осветления и степень извлечения органических соединений.Процесс мембранной фильтрации осуществляется в так называемом "тупиковом" режиме, т.е. вся вода, которая поступает на блок проходит через поры мембраны, на поверхности которой остаются все задержанные вещества (рис.5).

Рис. 5 Блоки мембранной фильтрации

Качество мембранной очистки сточных вод зависит от качества мембран. Характеристиками, на которые ориентируются специалисты при установке очистительной системы, являются селективность, химическая стойкость и прочность материала, его проницаемость, а также срок эксплуатации. При использовании мембранных систем очистки воды следует иметь в виду следующее. Обратноосмотическая мембрана полностью задерживает вредные примеси, которые нельзя задержать другими видами фильтров. Однако срок службы мембраны сильно зависит от состава исходной воды. Особенно пагубно сказываются на мембране соли жесткости, растворенное железо, органические соединения. Поэтому, фильтр будет служить долго только в том случае, если вода будет предварительно подготовлена. В конечном счете, это обойдется дешевле, чем частая замена мембран, особенно при большом среднем расходе воды [3, 4].

Преимущества и недостатки мембранной очистки сточных вод.

Одним из главных преимуществ мембранной очистки сточных вод является решение проблемы оседания отфильтрованного вещества на поверхности фильтра, в отличие от очистки воды аэрацией (флотацией). Подобные явления, вскоре снижают продуктивность работы очистительной установки, поскольку фильтр попросту забивается, и его пропускная способность резко снижается.

Недостаток мембранной очистки сточных вод состоит в концентрационной поляризации. Это явление заключается в том, что в непосредственной близи к месту разделения отделяемые компоненты образуют концентрированный слой, который приводит к ухудшению проницаемости и селективности перегородки.

К существенным недостаткам также следует отнести высокую стоимость мембран - почти 96000 рублей и короткий срок их эксплуатации менее 5 лет [3].

.