CC BY
47ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2019. № 6-2(93)
УДК 665.662
М.А. Прищепа
МЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
В данной работе рассмотрена возможность применения мембранных технологий для очистки вод, а также зависимость мембранных процессов от размера типа мембран - материала и конфигурации мембран. Установлено, что мембранные технологии являются реальной альтернативой традиционным технологиям подготовки питьевой воды и очистке индустриальных сточных вод.
Ключевые слова: мембранные системы, промышленность, очистка воды, фильтрация.
Мембранная очистка воды - это процесс, который удаляет нежелательные составляющие из воды. Мембрана - это барьер, который позволяет определенным веществам проходить через них, блокируя другие. Водоочистные сооружения используют различные типы мембран и процессов для очистки поверхностных, подземных и сточных вод, чтобы производить воду для промышленности и для питья. Это многомиллиардная индустрия, которая растет в результате растущей озабоченности по поводу загрязнителей воды и сокращения количества безопасных, чистых, легко доступных существующих источников воды.
Существует два класса мембранных систем обработки, которые следует обсудить: мембранные системы низкого давления (такие как микрофильтрация и ультрафильтрация) и мембранные системы высокого давления (такие как нанофильтрация и обратный осмос). Мембраны низкого давления, в том числе микрофильтрации и ультрафильтрации, эксплуатируются при давлениях в диапазоне от 70 тыс. до 207 тыс. паскаль, тогда как мембраны высокого давления, в том числе нанофильтрация и обратный осмос, эксплуатируются при давлениях в диапазоне от 515 тыс. до 1725 тыс.паскаль [1].
Мембранная фильтрация - микрофильтрация и ультрафильтрация. Мембранная фильтрация использует мембраны для удаления частиц из воды. Процесс аналогичен обычным песочным или фильтрующим средам в том, что взвешенные твердые частицы удаляются, но обычно растворенные твердые вещества не удаляются. Мембранные процессы фильтрации могут работать под давлением или в вакууме [1]. Мембранная фильтрация обычно используется для очистки сточных вод от бактерий и некоторых вирусов.
Обратный осмос - нанофильтрация / размягчение мембран. Осмос - это естественная тенденция нейтрализации двух растворов различной солености. Обратный осмос использует давление, чтобы преодолеть естественную тенденцию и проталкивать чистую воду через полупроницаемую мембрану, концентрируя соли и другие растворенные твердые вещества на стороне подачи мембраны [1]. Нанофильтрация (также называемая мембранным размягчением) работает так же, как обратный осмос, однако полупроницаемая мембрана «более рыхлая» и пропускает некоторые соли, отбрасывая при этом большие растворенные молекулы, такие как жесткость, органика и цвет. Опреснение морской воды осуществляется с помощью обратного осмоса с использованием особо «плотных» мембран, которые отбрасывают практически всю соль в питательной воде [2]. Опреснение морской воды идеально подходит для районов с очень небольшим количеством поверхностных или подземных вод.
Почти все мембранные системы фильтрации подвергаются загрязнению, при котором осажденные материалы собираются вдоль поверхности мембраны, снижая ее эффективность и увеличивая потребление энергии. Это одна из самых распространенных проблем.
В зависимости от того, являются ли материалы, загрязняющие мембрану, органическими, биологическими, коллоидными или чешуйчатыми по природе, в целом будет определяться, какое решение лучше, но существует множество других факторов, которые могут влиять на количество мембран. Эти факторы могут включать давление и скорость, с которой жидкость проталкивается через мембрану, и другие условия эксплуатации.
Когда в мембранах происходит биологическое, органическое или коллоидное загрязнение, это происходит главным образом из-за переизбытка биологического, органического или коллоидного
© Прищепа М.А., 2019.
Научный руководитель: Сабитова Резеда Наилевна - кандидат педагогических наук, Казанский Государственный энергетический университет, Россия.
Вестник магистратуры. 2019. № 6-2(93)
ISSN 2223-4047
материала, присутствующего в воде, наряду с неправильной предварительной обработкой. Поскольку исходный раствор разделяется на две части, загрязнители будут концентрироваться и, как правило, приводят к падению давления при одновременном содействии низкому потоку пермеата.
Некоторые возможные решения включают в себя [2]:
•химическая очистка с использованием различных чистящих растворов или моющих средств, включая щелочную / кислотную обработку, дезинфекцию хлором или антискаланты / диспергаторы.
•обеспечение надлежащей предварительной обработки с помощью седиментации или предварительных методов фильтрации.
•механические воздействия, такие как обратная промывка, очистка от воздуха и вибрация, чтобы ослабить и смыть загрязнения.
•запланированные режимы очистки должны быть включены в систему. Надежная система будет включать быструю обратную промывку в течение дня с помощью химической помощи. Это может включать воздушную чистку и добавление хлора или кислоты. Такая очистка может применяться нечасто.
Постоянно растущие экологические федеральные правила ведут промышленность к обращению к мембранной обработке для технологических решений.
Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации отвечает за выявление загрязнителей воды и регулирование питьевой воды в России. Категории регулируемых загрязняющих веществ с примерами включают [3]:
•микроорганизмы (лямблии, бактерии, водоросли, вирусы);
•дезинфицирующие средства (хлор и аммиак);
•побочные продукты обеззараживанием (бромат, полные тригалометаны);
•неорганические химикаты (кальций, магний, сульфаты, азбест, медь, цианид, фторид, руководство);
•органические химические вещества (акриламид, глифосат, стирол, винилхлорид).
Исторически сложилось так, что водная индустрия постепенно адаптировалась к новым технологиям. В течение последних двух десятков лет происходило быстрое внедрение новых технологий, которые продолжают разрабатываться, тестироваться, демонстрироваться и внедряться на рынке очистки воды. Одна из этих технологий - мембранная фильтрация. Это, безусловно, не единственная технология, котораяприменяется в отрасли очистки воды. Тем не менее, она прошли долгий путь, чтобы продемонстрировать свою надежность и применимость к крупным водоочистным сооружениям. Поскольку стоимость этой технологий продолжает снижаться, их применимость будет постоянно увеличиваться.
Почти нет загрязнений, которые нельзя удалить из воды. Вопрос становится вопросом стоимости. По мере того, как альтернативные водные ресурсы становятся все менее доступными, потребность в инновационных и экономически эффективных технологиях очистки будет постоянно расти.
Библиографический список
¡.Харитонов А.С., Селезнев В.А., Филенков В.М. Применение технологии мембранной очистки воды в качестве альтернативы классической технологии водоподготовки // Вестник НГИЭИ. - 2014. - №№ 12 (43). - С. 103-107.
2.Повеквечнов А.С. Мембранные технологии в очистке сточных вод // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2010. - № 6. - С. 51-52.
3.Подкользин А.Г., Мостовая А.В. Мембранные технологии очистки воды // Материалы: Международной научно-практической конференции обучающихся, аспирантов и ученых. Опыт, актуальные проблемы и перспективы развития нефтегазового комплекса материалы.- 2017. - С. 379-382.
ПРИЩЕПА МАРИНА АНАТОЛЬЕВНА - студентка, Казанский Государственный энергетический университет, Россия.
