Особенности подготовки воды обратным осмосом. Предварительная подготовка воды

Водоподготовка. Проекты водоподготовки для промышленности

 

Исключительной особенностью очистки воды методом обратного осмоса является эффективное удаление всех классов примесей, содержащихся в воде.

Это обусловлено строением мембранных элементов, фильтрующая способность которых основана на наличии пор (полупроницаемый слой) с размером составляет менее 0,1 нм.

Среди примесей, часто встречающихся в воде и эффективно удаляемых обратным осмосом, можно отметить следующие:

  • хлориды,
  • сульфаты,
  • катионы солей жесткости (кальций, магний, стронций, барий),
  • нитраты и нитриты,
  • бор,
  • железо,
  • марганец,
  • органические молекулы,
  • все бактерии и вирусы (в том числе те виды, которые нечувствительны к другим методам обеззараживания),
  • нефтепродукты,
  • поверхностно-активные вещества,
  • минеральные и органические удобрения,>
  • пестициды, гербициды,
  • соли многозарядных катионов, тяжелых металлов,
  • радионуклиды,
  • многие другие примеси.

Благодаря своим фильтрующим свойствам, обратноосмотические мембранные элементы превосходно удаляют низкомолекулярные органические, в том числе гуминовые соединения, которые придают воде желтоватый оттенок («болотная вода») и ухудшают ее вкусовые свойства. Данные соединения другими методами практически не удаляются.

Высокая степень очистки (до 99,7%) позволяет гарантировать высокое качество очищенной воды даже в случае значительного изменения состава исходной воды, что может наблюдаться у поверхностных источников.

Стоит отметить, что высокая фильтрующая способность накладывает ряд ограничений на применение мембранных элементов — некоторые примеси могут блокировать фильтрующую поверхность, что приводит к уменьшению производительности установки и снижению ресурса мембран.
Так взвешенные вещества физически блокируют поверхность мембранных элементов, снижая площадь фильтрации, а растворенные соли вызывают эффект поляризации в примембранном слое воды, что повышает осмотическое давление и снижает эффективность процесса очистки.
При подаче воды с высоким содержанием активного хлора, происходит необратимая деградация мембранных элементов, что проявляется в увеличении пропускной способности (поток через мембрану большой) и, одновременно, снижении селективности мембран.

Снятие описанных выше негативных эффектов может быть осуществлено с помощью грамотно разработанной, в соответствии с анализом исходной воды, и внедренной системой предварительной подготовки воды.

Предварительная подготовка воды перед подачей на установки обратного осмоса.

Предварительная подготовка исходной воды может включать в себя следующие стадии.

1. Грубая механическая очистка.

 Водоподготовка. Проекты водоподготовки. Грубая механическая очистка 

Осуществляется на сетчатых или дисковых фильтрах с различной микронностью. Позволяет защитить оборудование от попадания крупных твердых части.

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

2. Тонкая механическая очистка.

 Водоподготовка. Проекты водоподготовки. Тонкая механическая очистка 

Для тонкой очистки наиболее часто используются осветлительные напорные фильтры с зернистой загрузкой.
Значительный слой (более 1 метра) мелкозернистого (0,6- 1,6 мм) фильтрующего материала эффективно задерживает нерастворимые частицы размером свыше 20 мкм (более мелкие частицы задерживаются с меньшей эффективностью), что позволяет значительно снизить нагрузку на мембранные элементы, обусловленную загрязнением коллоидными примесями.

При подаче высокомутной воды из поверхностного источника или сточной воды наиболее эффективно применение установок ультрафильтрации в качестве предварительной очистки перед обратным осмосом. Преимущество ультрафильтрационных мембранных модулей заключается в возможности проведения промывки обратным током воды, что позволяет удалять даже плотные отложения загрязнений с поверхности мембран. Специальный полимерный материал мембранных элементов выдерживает воздействия концентрированных промывочных растворов.

При незначительных потоках воды можно использовать систему картриджных фильтров с размером пор 5-25 мкм. Данное решение является самым простым, но наименее эффективным и достаточно ресурсоемким при эксплуатации.

 

3. Обезжелезивание.

Мембранные установки эффективно удаляют железо в растворенной форме из воды, а современные мембраны являются устойчивыми к соединениям железа. Из многолетнего опыта работы с установками обратного осмоса было установлено, что концентрация двухвалентного железа в исходной воде, без присутствия трехвалентного (при очистки воды из скважин), в количестве до 6-8 мг/л не вызывает затруднений в работе обратноосмотических установок.
Такая вода при определенных условиях может быть подана на вход мембранной установки без предварительного обезжелезивания.
Тем не менее, в некоторых случаях может наблюдаться снижение ресурса мембранных элементов вследствие появления отложений соединений железа на их поверхности (например, при подаче на мембраны окисленного железа в большом количестве).
Необходимость предварительного обезжелезивания для повышения ресурса мембран определяется многими факторами: концентрация железа, его форма, сопутствующие примеси. Немалую роль играет водородный показатель исходной воды.
Для предварительного обезжелезивания в воду, как правило, вводят окислители (наиболее безопасным вариантом является использование кислорода при аэрации воздухом) для перевода двухвалентного железа в трехвалентное состояние, вследствие чего гидроксид железа (III) выпадает в осадок и затем отфильтровывается на поверхности фильтрующей загрузки. Для ускорения процесса перехода в нерастворимую форму и повышения эффективности процесса обезжелезивания в качестве фильтрующей загрузки фильтров-обезжелезивателей используют специальные материалы, обладающие каталитической активностью.
Использовать хлорсодержащие химические реагенты и другие сильные окислители перед подачей на установки обратного осмоса категорически не рекомендуется, т. к. при наличии остаточных концентраций этих веществ может происходить быстрая деградация мембран.

 

4. Умягчение.

 Водоподготовка. Проекты водопоготовки. Обезжелезивание.

Мембранные установки являются действенным способом умягчения и используются для эффективного и стабильного удаления из воды солей жесткости.
Следует отметить, что при подаче жесткой воды на установки обратного осмоса напрямую, на поверхности мембранных элементов происходит сильное концентрирование солей, вследствие чего производительность и селективность мембран снижается, а гидрокарбонаты и сульфаты образуют плотный нерастворимый осадок на поверхности мембраны.
Эффективным и экономичным способом предотвращения отложения солей жесткости на мембранах является дозирование ингибиторов осадкообразования. Механизм действия ингибиторов основан на том, что молекулы или ионы активного реагента сорбируются на поверхности образовавшихся микрокристаллов и препятствуют их дальнейшему росту. С учетом механизма роста кристаллов (послойно или на дефектах кристаллической решетки), торможение роста происходит при блокировке точек, где может происходить присоединение новых атомов, формирующих кристалл, количество таких точек ограничено.
Ингибитор вводится непосредственно в поток исходной воды перед входом на установку обратного осмоса.

При использовании умягчения на ионообменных смолах - натрий-катионирование - очистка воды производится путем ее контактирования с катионитом в Na-форме. В результате этого из воды извлекаются ионы кальция, магния (то есть понижается жесткость) и частично ионы железа (II), замещаясь ионами натрия. При этом солесодержание и pH исходной воды практически не меняется. Однако, что особенно важно для при употреблении воды в питьевых или , умягченная вода характеризуется повышенным содержанием натрия и не всегда является пригодной. После умягчения на ионообменных смолах избыток натрия и других катионов и анионов может быть удален с только помощью установок обратного осмоса.

 

5. Дехлорирование (дегазация).

При наличии в воде свободного активного хлора, что может встречаться в воде из централизованных систем водоснабжения, воду необходимо дехлорировать для предотвращения деградации мембранных элементов. Чаще всего для этого используют сорбционный напорный фильтр с загрузкой активированного угля из скорлупы кокосового ореха.
Активированный уголь не только сорбирует свободный хлор, но и переводит его в безопасно состояние по каталитическом механизму за счет расположенных на его поверхности различных активных групп. Помимо этого, так же удаляются низкомолекулярные органические соединения и растворенные газы, присутствующие в воде, что улучшает вкус и другие органолептические свойства воды.

 

6. Обеззараживание.

 Водоподготовка. Проекты водоподготовки. Обеззараживание.

Обеззараживание перед установкой обратного осмоса применяется крайне редко, только если в исходной воде присутствует большое количество микроорганизмов, вызывающих зарастание мембран биопленками, например, при водозаборе, производимом из открытых водоемов: пруд, река, озеро.

Микробиологическое загрязнение исходной воды не влияет на качество очистки, т. к. мембрана является надежным барьером для бактерий и вирусов. Однако, ресурс мембранных элементов может понижаться.