Преимущества ультрафильтрации сточных вод

Суть метода

Ультрафильтрация воды относится к одной из баромембранных технологий. Ее качественные показатели и алгоритм работы находятся в промежутке между обратноосмотичес кой системой и микрофильтрацией. Сверхтонкая (ультратонкая) очистка предполагает пропускное отверстие в фильтре из трубчатого композита (капиллярном) размером 0,002…0,01 мкм. Через фильтрующие элементы микрофильтрации проходят частицы размером от 10 до 0,05 мкм. делает воду почти стерильной, отсекая загрязнения размером до 0,0001 микрон.Сквозь мембрану свободно проходят молекулы воды, ионы, но, в то же время, отсекаются крупномолекулярные примеси-загрязнители. Поэтому мембранные аппараты являются главным звеном ультрафильтрацио нной системы. Метод используется в автоматических водоочистительны х установках для подготовки воды на предварительном уровне:

• морской;
• поступающей из скважин, открытых водоемов;
• подаваемой на обратноосмотичес кие очистители.

В установках обратного осмоса тоже происходит очистка воды – ультрафильтрация же характеризуется более широкими технологическими возможностями. Конструктивно агрегаты выполнены в виде оболочки (корпуса), где ортогонально установлены мембраны – фильтры. Основная конструкция может быть дополнена ультрафиолетовым обеззараживателе м

Система работает с проточной водой в заданном режиме и может монтироваться на вводе водопровода в дом или отдельную квартиру.Важно! Метод ультрафильтрации воды позволяет получать жидкость стабильно высокого качества в постоянном режиме, независимо от того, какой была исходная вода до очистки

Область применения систем ультрафильтрации в водоподготовке:

Водоподготовка в теплоэнергетике

Предварительная очистка перед системами умягчения и глубокого обессоливания

Водоподготовка в пищевой промышленности

Удаление бактерий и вирусов, предварительная очистка перед системами обрaтного осмоса

Очистка воды в муниципальном водоснабжении

Удаление взвешенных веществ, бактерий (Legionella, Cryptosporidium), вирусов

Очистка сточных вод

Доочистка после биологических реакторов

Одним из основных критериев при выборе того ли иного типа ультрaфильтрaционных мeмбран является содержание взвешенных веществ в обрабатываемой воде. Имеющиеся на сегодняшний день мембраны позволяют работать практически с любым содержанием взвешенных веществ.

Качество воды, oчищенной методом ультрaфильтрaции:

по иону Fe3+ стабильно менее 0,1 мг/л; по мутности стабильно менее 0,1 мг/л по каолиновой шкале;

по перманганатной окисляемости, как правило, менее 5 мг/л;

по микробиологическим показателям степень задержания 99,9%.

по взвешенным в

еществам стабильно менее 1 мг/л; 

Обязательное оборудование водоподготовки:

Установка предварительной oчистки воды (блок самопромывных сeтчатых или дисковых фильтров);

Резервуары запаса очищенной воды;

Установка дозирования коагулянта;

Установка обратных промывок блоков ультрaфильтрации;

Установка химическ

ой промывки мембран с использованием гипохлорита натрия, кислоты, щелочи (CEB).

Дополнительное оборудование водоподготовки:

Установка усиленных химических промывок (CIP);

Установка нейтрализации химических сточных вод.

Приложения

В таких отраслях, как химическое и фармацевтическое производство, производство продуктов питания и напитков, а также очистка сточных вод , ультрафильтрация используется для рециркуляции потока или увеличения стоимости более поздних продуктов. В диализе крови также используется ультрафильтрация.

Питьевая вода

Очистка питьевой воды 300 м 3 / час с использованием ультрафильтрации на гидроузлах Grundmühle (Германия)

Ультрафильтрация может использоваться для удаления частиц и макромолекул из сырой воды с целью получения питьевой воды. Он использовался для замены существующих систем вторичной (коагуляция, флокуляция, осаждение) и третичной фильтрации (фильтрация через песок и хлорирование), используемых на водоочистных сооружениях, или в качестве автономных систем в изолированных регионах с растущим населением. При обработке воды с высоким содержанием взвешенных твердых частиц ультрафильтрация часто интегрируется в процесс с использованием первичной (просеивание, флотация, фильтрация) и некоторых вторичных обработок в качестве стадий предварительной обработки. Процессы УФ в настоящее время предпочтительнее традиционных методов лечения по следующим причинам:

• Никаких химикатов (кроме чистки)
• Постоянное качество продукта независимо от качества корма
• Компактный размер установки
• Способен превосходить нормативные стандарты качества воды, достигая 90–100% удаления патогенных микроорганизмов.

Процессы ультрафильтрации в настоящее время ограничены высокой стоимостью, связанной с загрязнением мембраны и ее заменой. Требуется дополнительная предварительная обработка питательной воды, чтобы предотвратить чрезмерное повреждение мембранных блоков.

Во многих случаях УФ используется для предварительной фильтрации в установках обратного осмоса (RO) для защиты мембран обратного осмоса .

Концентрация белка

УФ широко используется в молочной промышленности; особенно при переработке сырной сыворотки для получения концентрата сывороточного белка (WPC) и пермеата с высоким содержанием лактозы. За одну стадию процесс ультрафильтрации позволяет концентрировать сыворотку в 10–30 раз больше, чем корм.
Первоначальной альтернативой мембранной фильтрации сыворотки был нагрев паром с последующей сушкой в ​​барабане или распылительной сушкой. Продукт этих методов имел ограниченное применение из-за его гранулированной текстуры и нерастворимости. Существующие методы также имеют непостоянный состав продукта, высокие капитальные и эксплуатационные затраты и из-за чрезмерного тепла, используемого при сушке, часто денатурируют некоторые белки.
По сравнению с традиционными методами, процессы ультрафильтрации, используемые для этого приложения:

• Более энергоэффективны
• Иметь стабильное качество продукта, 35–80% белкового продукта в зависимости от условий эксплуатации.
• Не денатурируйте белки, так как они используют умеренные условия эксплуатации.

Возможность засорения широко обсуждается, поскольку считается важным фактором снижения производительности. Сырная сыворотка содержит высокие концентрации фосфата кальция, которые потенциально могут привести к отложению накипи на поверхности мембраны. В результате необходимо проводить существенную предварительную обработку, чтобы сбалансировать pH и температуру сырья для поддержания растворимости солей кальция.

Селективно проницаемая мембрана может быть установлена ​​в центрифужной пробирке . Буфер продавливается через мембрану путем центрифугирования , в результате чего белка в верхней камере.

Другие приложения

• Фильтрация стоков с целлюлозно-бумажного комбината
• Производство сыра, см. Ультрафильтрованное молоко
• Удаление некоторых бактерий из молока
• Очистка технологических и сточных вод
• Восстановление ферментов
• Концентрация и осветление фруктового сока
• Диализ и другие методы лечения крови
• Обессоливание и замена растворителей белков (посредством диафильтрации )
• Производство лабораторного уровня
• Радиоуглеродное датирование костного коллагена

Для чего нужна очистка стоков

Цель обеззараживания сточных вод — уничтожение болезнетворных микроорганизмов и предотвращение распространения кишечных инфекций. Дезинфекция — заключительный этап обработки сточных вод.

Предварительная очистка уничтожает до 95 % болезнетворных микробов. Но даже малое количество бактерий, попавших в водоемы, может вызвать вспышку кишечной инфекции.

Дезинфекцию проводят перед выводом канализации в крупные водоемы — реки, озера. Используемые повторно для технических нужд стоки также подвергаются обязательной дезинфекции. Обеззараживание стоков направлено на сохранение экологической безопасности.

Сравнение основных способов дезинфекции: хлорирование, озонирование, УФ-облучение воды

Все методы по своей природе подразделяются на 3 типа: они могут быть химическими, физическими или комплексными (комбинированными). В первую категорию входят те, при реализации которых в H2O добавляют растворимые реагенты, угнетающие или убивающие микроорганизмы.

При этом насыщение потока из источника тем же Cl обладает своими особенностями:

• дозировку приходится строго контролировать – если вещества будет слишком мало, это не принесет эффекта, а когда чересчур много, жидкость станет токсичной;
• эта технология не является экологичной – она загрязняет окружающую среду;
• побочные продукты реакций несут угрозу организму – способствуют образованию раковых клеток и нарушают нормальное функционирование жизненно важных систем;
• при кипячении выделяется диоксин – достаточно сильный яд.

SF-mix ручной до 0,8 м3/ч

АМЕТИСТ — 02 М до 2 куб.м./сут.

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Добавление O3 дает более быстрый эффект, ведь газ буквально за минуту обезвреживает бактерии, но и у этого способа есть нюансы, мешающие ему стать повсеместно используемым:

оборудование стоит дорого, а его эксплуатация сопряжена с высокими затратами электроэнергии;
реагент является взрывоопасным, поэтому применять его следует с особой осторожностью;
жидкость приобретает неприятный запах, и ее нельзя сразу подавать к точкам конечного потребления – необходимо отстаивать ее, ожидая, пока распадутся все соединения O3.

А вот ультрафиолетовая обработка воды, как лучший пример физической технологии, лишена этих недостатков. Она доступна, полностью экологична, производится за считаные секунды, не дает побочных эффектов, никак не меняет свойства жидкости. Если сравнивать ее с другими методами, то она дешевле, проще, быстрее и безопаснее в реализации и именно поэтому доминирует, являясь приоритетным вариантом. Такие способы, как кипячение, проигрывают еще больше, так как полный цикл их проведения требует значительных затрат времени. Комбинированные же предусматривают строительство сложных комплексов техники, поэтому подходят лишь для промышленных производств и сходных с ними по масштабам объектов.

Недостатки обеззараживания воды УФ-излучением

• Ультрафиолет обезвреживает все микроорганизмы, кроме тех, у которых есть к нему устойчивость, например, с кишечной палочкой он не справится, в случае с нею придется искать другой метод.
• Для получения результатов жидкость необходимо предварительно очищать – механически удалять из нее крупнодисперсные частицы и другие примеси, а по завершении полного цикла процедуры еще и проводить хлорирование.
• Нужно контролировать уровень железа – следить, чтобы он не превышал допустимую норму, иначе его фракции будут осаждаться на кварцевом чехле и снижать эффективность процесса.
• Отсутствует накопительный эффект – действие одноразовое, и если после него H2O будет какое-то время отстаиваться в резервуаре, вирусы или бактерии могут завестись в ней повторно.

Есть ли требования к подготовке воды?

Безусловно, использовать обеззараживание ультрафиолетом в очень грязной воде не имеет никакого смысла. Поскольку он является по своей природе волной, а значит, способен отражаться, поглощаться или рассеиваться. Поэтому перед обработкой вода должна иметь следующие показатели:

• Содержание солей железа – менее 0.3 мг/л;
• Содержание солей марганца – менее 0.1 мг/л;
• Содержание сероводорода – менее 0.05 мг/л;
• Цветность – менее 35 град;
• Мутность – менее 2 мг/л по каолину.

При этом следует уделить внимание и температурному режиму. Так, воду желательно прогреть до 40 градусов

При меньших значениях эффективность постепенно снижается.

Технологии обеззараживания:

Хлорирование; Озонирование воды; Ультрафиолетовая обработка.

Хлорирование

Метод является самым небезопасным для жизни и здоровья человека. Вызывает мутации и различные тяжелые заболевания.

Хлорирование воды — это химический метод очистки от микробов. Однако, хлор вреден не только для микроорганизмов, но и для человека. Вода с его содержанием может быть причиной серьезных заболеваний и генетических мутаций. Большинство вирусов и простейших бактерий успешно мутировали и приспособились к когда-то вредному для них хлору. Чтобы обезвредить вирусы необходимо повысить количество химикатов, что приведет к ухудшению и самой питьевой воды. Реагенты надо хранить в закрытых специально оборудованных помещениях или складах.

Озонирование

Небезопасный метод для жизни и здоровья человека, однако в отличие от первого метода, для него не требуются опасные реагенты и их не надо хранить в закрытых специально оборудованных помещениях или складах.

И это еще один способ химического обеззараживания. Технология работы такого метода заключается в окислении и ликвидации всей органики при помощи аллотропной модификации кислорода, или иначе говоря с применением озона. Однако, применение озона, так же как и использование хлора, может привести к тяжелым последствиям. Кроме этого, сама технология требует большой расход энергии и денег.

Стоит отметить, тот факт, что озонирование имеет большое преимущество перед хлором, так как хранить опасные реагенты на складах нет необходимости.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Ультрафиолетовое обеззараживание воды — это обработка без химических веществ. Этот метод обработки для человека намного безопаснее, чем два ранее описанных методов по обеззараживанию воды. Фотохимическая реакция, создаваемая ультрафиолетом, безвозвратно изменяют ДНК и РНК микробов, вследствие чего у них пропадает способность к регенерации и размножению. Кроме очистки, ультрафиолетовое излучение используется на различных промышленных объектах.

Таблица воздействия ультрафиолета на микроорганизмов

Норма ультрафиолета

Для воды разного назначения используется абсолютно разный ультрафиолет. Положенная норма Ультрафиолета для обеззараживания воды разного типа:

Сточная вода — расход не меньше 30 мДж на см. кв; Питьевая вода – расход не меньше 25 мДж на см. кв.

В чем недостатки УФ-обработки очищаемой воды?

Есть у данной методики и некоторые недостатки:

1. Метод недостаточно эффективен, если в воде имеются резистентные к УФ-лучам бактерии. Такие микроорганизмы достаточно редкие, но если они есть в очищаемой воде, УФ-обработка подойдет только как подготовительная мера.
2. Может понадобиться предварительная очитка воды от крупных примесных частичек и железа.
3. Ультрафиолет воздействует на воду только в момент ее прохождения через установку, после чего обеззараживание прекращается. Поэтому в дальнейшем своем пути вода может снова обсемениться патогенными микроорганизмами. Эта проблема несущественна, если вы уверены в чистоте и герметичности вашей системы водоочистки.

Для чего нужна очистка стоков

Цель обеззараживания сточных вод — уничтожение болезнетворных микроорганизмов и предотвращение распространения кишечных инфекций. Дезинфекция — заключительный этап обработки сточных вод.

Предварительная очистка уничтожает до 95 % болезнетворных микробов. Но даже малое количество бактерий, попавших в водоемы, может вызвать вспышку кишечной инфекции.

Дезинфекцию проводят перед выводом канализации в крупные водоемы — реки, озера. Используемые повторно для технических нужд стоки также подвергаются обязательной дезинфекции. Обеззараживание стоков направлено на сохранение экологической безопасности.

Источник бактерицидного излучения

Это прибор или элемент, продуцирующий волны в диапазоне 205-215 нм. Получил общее название «бактерицидная лампа», самая распространенная разновидность которой – разрядная ртутная низкого давления. Она под действием электричества испаряет смесь из металла и аргона, и свыше 60% данного вещества преобразуется в УФ со спектром в 253,7 нм, то есть с максимальной эффективностью действия против бактерий.

Среди других преимуществ, обеспечивающих широкое использование, – большой ресурс, от 5 до 8 тысяч часов. Срок службы аналогов примерно в 10 раз короче. Еще одно достоинство – значительная единичная мощность, достигающая 1000 Вт, благодаря чему число источников в системе можно сократить до минимума.

И, наконец, еще один плюс – колба из увиолевого или другого специального стекла, блокирующего выход волн до 185 нм и таким образом не дающего O3 попадать в жидкость. Особенности исполнения таких ламп мы рассмотрим ниже.

Ультрафиолетовое очищение как новейший метод очистки воды

Рассмотрим принципы очистки воды в ультрафиолетовых фильтрационных системах. Сначала в специальный резервуар, где находятся патрубки и УФ-лампы, поступает вода. Когда резервуар заполняется, лампы включаются, и происходит обработка жидкости. Обеззараженная вода выходит через специальные трубки.

UV лампа убивает патогенную микрофлору, но перед тем как вода попадет в УФ-фильтр, она должна быть очищена другими способами. Почему? Потому что главный принцип обработки ультрафиолетом состоит в удалении микробиологических загрязнений – лучи воздействуют непосредственно на хромосомы содержащихся в жидкости микроорганизмов, в результате чего те теряют способность к размножению и погибают. Механические частички УФ-лампа не удаляет – их нужно будет убрать другим способом.

Такой метод очистки является достаточно эффективным в борьбе с возбудителями всех известных сегодня инфекционных заболеваний. Не забывайте о необходимости своевременной замены ламп – они с течением времени изнашиваются, что негативно влияет на эффективность очистки. Средний срок службы лампы составляет 1500 часов. Также следует своевременно производить очистку ультрафиолетовых фильтров. Конструкция систем продумана таким образом, что прочистку отделов можно производить без снятия ламп.

Химические методы очистки сточных вод

В основе химической очистки лежит процесс добавления в сточные воды химикатов, которые уничтожают вредные микроорганизмы. Есть несколько общепринятых способов, которые получили широкое распространение.

Хлорирование

Хлорирование – самый распространённый метод химической очистки, может осуществляться с помощью следующих реагентов:

Газ

Метод заключается в воздействии на сточные воды газом, который способствует процессу окисления с образованием хлорноватистой кислоты. Эффективность процедуры находится в зависимости от следующих факторов:

• Температура. Чем ниже температура сточных вод, тем лучше результат.
• Давление. Чем выше давление воды, тем эффективнее.
• Соблюдение определённой дозировки. Для подземных вод оптимальной дозировкой считается 1 мг/л, для поверхностных – 3мг/л.

Сложности: хлор должен находиться в газообразном состоянии в резервуаре с определённым давлением.

Хлорная известь и гипохлорит натрия

Хлорирование с помощью хлорной извести – не новый и не самый эффективный способ, к тому же для процесса нужна сложная конструкция из затворных баков, растворных ёмкостей и дозирующего резервуара. Сегодня на смену этому способу приходит другой: хлорирование с помощью гипохлорита натрия. Это вещество, получаемое с помощью электролиза поваренной соли. Реагент не нуждается в специальных условиях хранения, а по окислительным свойствам не уступает чистому хлору.

Хлор

Использование хлора – эффективный и не слишком затратный способ. В ёмкость со сточными водами помещается специальный фильтр с реагентом. Реагент меняет структуру вредных микроорганизмов и разрушает болезнетворные бактерии.

При всей экономичности и распространённости хлорирования стоит заметить, что помимо дезинфекции сточных вод, соединения хлора сами способствуют нарушению состава воды. Поэтому нельзя признать их абсолютно безвредными для природы.

Принципы

Основной принцип работы ультрафильтрации основан на разделении под давлением растворенных веществ от растворителя через полупроницаемую мембрану. Связь между приложенным давлением к разделяемому раствору и потоком через мембрану чаще всего описывается уравнением Дарси:

Jзнак равноТMпμрт{\ displaystyle J = {TMP \ over \ mu R_ {t}}}

где J – поток (скорость потока на площадь мембраны), TMP – трансмембранное давление (разница давлений между исходным потоком и потоком пермеата), μ – вязкость растворителя, R _t – общее сопротивление (сумма сопротивления мембраны и сопротивления загрязнению).

Недостатки обеззараживания воды УФ-излучением

• Ультрафиолет обезвреживает все микроорганизмы, кроме тех, у которых есть к нему устойчивость, например, с кишечной палочкой он не справится, в случае с нею придется искать другой метод.
• Для получения результатов жидкость необходимо предварительно очищать – механически удалять из нее крупнодисперсные частицы и другие примеси, а по завершении полного цикла процедуры еще и проводить хлорирование.
• Нужно контролировать уровень железа – следить, чтобы он не превышал допустимую норму, иначе его фракции будут осаждаться на кварцевом чехле и снижать эффективность процесса.
• Отсутствует накопительный эффект – действие одноразовое, и если после него H2O будет какое-то время отстаиваться в резервуаре, вирусы или бактерии могут завестись в ней повторно.

Преимущества ультрафиолетового обеззараживания воды

Основные плюсы заключаются в следующем:

• Используемые лампы достаточно мощные и способны стабильно поддерживать подходящую длину волны, чтобы обезвреживать до 99% существующих сегодня бактерий.
• Метод полностью безопасен для здоровья человека, даже в долгосрочной перспективе – доказано еще в XX веке.
• Технология позволяет обезвреживать возбудителей инфекций и переносчиков заболеваний, то есть самые опасные бактерии.
• В ходе воздействия волны не меняют структуру жидкости, не вносят в нее инородные вещества и не провоцируют их образование; органолептические свойства тоже сохраняются.
• Систему очистки не составляет труда оборудовать выключателями, с которыми запуск оборудования будет осуществляться автоматически, и выбор необходимой дозировки излучения – тоже без участия человека.
• Процесс функционирования аппаратуры легко контролируется, а изменение норм ультрафиолета (как в большую, так и в меньшую сторону от рекомендуемых величин) не несет угрозы конечным потребителям.
• Полный цикл выполнения задачи длится до 10 секунд – за это время волны из ламп способны пройти сквозь весь объем жидкости; аналогов по быстроте у способа просто нет.
• Прошедшую подобную подготовку H2O можно использовать сразу же – ее необязательно хранить, что вычеркивает из бюджета расходы на обустройство резервуаров или каких-либо других хранилищ.

Отдельным преимуществом является совместимость с другими технологиями. На практике все перечисленные плюсы однозначно доминируют над минусами, которые тоже есть и объективности ради нуждаются в рассмотрении.

Озонирование

Воздействие озона считается самым эффективным и безопасным среди всех естественных окислителей. Происходит процесс следующим образом. Должна быть специальная камера для подвода сточных вод. В эту камеру с помощью насоса-дозатора подается воздушно-озоновый состав. Время воздействия от 5 до 20 минут. Озон разрушает патогенные микроорганизм и сам распадается на кислород и неопасные соединения.

При всей безопасности озонирования данный метод всё же рекомендуется использовать в качестве вспомогательного. По причине быстроты действия озона некоторые соединения не успевают вступить в реакцию.

Когда можно пользоваться УФ-обеззараживателем

Только в случае предварительно и правильно проведенной подготовки, иначе результат будет или недостаточно эффективным, или вовсе нулевым. Необходимо физически очистить поток от посторонних предметов, железа, солей жесткости, крупных фракций, кишечной палочки

При этом важно, чтобы корпус ламы оставался незагрязненным, иначе волны испарений просто не будут сквозь него проходить

Упростить выбор системы поможем вам мы, . В нашем каталоге представлено большое разнообразие установок для дезинфекции, и мы в рамках консультации определим, какая из них лучше всего подходит для ваших задач. Обращайтесь, вместе мы сделаем УФ-обеззараживание питьевой воды максимально эффективным, в том числе и с экономической и бытовой точки зрения.

Дезинфекция стоков при помощи хлорирования

Установка для хлорирования воды Хлорирование сточных вод – метод обеззараживания, получивший наиболее широкое распространение, поскольку при своей доступности и довольно низкой стоимости он показывает довольно высокие результаты.

Данный метод также имеет ряд недостатков, к которым относится, например, низкая эффективность хлора с борьбе с вирусами: вода, содержащая энтеровирусные инфекции, после обеззараживания хлором продолжает оставаться опасной в плане распространения заболеваний, вызываемых данными вирусами.

Кроме того, существенным недостатком хлорирования является образование органических соединений хлора при обработке, таких как хлорфенол, четыреххлористый углерод, хлороформ и т.д.

Данные соединения после сброса в натуральные водоемы оказывают отрицательное влияние на обитающие там флору и фауну.

Данные соединения также скапливаются в водорослях, планктоне и отложениях ила, откуда, путем прохождения пищевой цепочки, могут проникнуть и в человеческий организм.

Наконец, не в пользу применения метода хлорирования говорит тот факт, что сам хлор в жидком состоянии является высокотоксичным веществом, требующим особых мер предосторожности при транспортировке и складировании. Очистные сооружения сточных вод на территории крупных городов, в которых происходит хранение существенных запасов хлора, также признаются объектом повышенной опасности, подвергая риску здоровье и жизни населения в случае возникновения чрезвычайной ситуации

Очистные сооружения сточных вод на территории крупных городов, в которых происходит хранение существенных запасов хлора, также признаются объектом повышенной опасности, подвергая риску здоровье и жизни населения в случае возникновения чрезвычайной ситуации.