ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА НАНОФИЛЬТРАЦИИ НА СТАНЦИЯХ ВОДОПОДГОТОВКИ БЕЗ РАСХОДА ВОДЫ НА СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 628.1

doi: 10.55287/22275398 2022 4 87

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА НАНОФИЛЬТРАЦИИ НА СТАНЦИЯХ ВОДОПОДГОТОВКИ БЕЗ РАСХОДА ВОДЫ НА СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ

Д. В. Спицов А. Г. Первов Тет Зо Аунг

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва

Аннотация

Описана новая технология, позволяющая полностью исключить стоки при очистке воды из поверхностных источников. В соответствии с технологической схемой, при очистке природная вода разделяется на поток очищенной воды и обезвоженный осадок влажностью 80%. Описаны эксперименты по очистке фугата (иловой воды) после обезвоживания осадка станции очистки воды из поверхностного источника. Показано, что применение мембранной установки позволяет получить очищенную воду и обеспечить эффективное снижение таких показателей, как ХПК, концентрация алюминия, окисляемость до норм ниже требований к питьевой воде. Представлены экспериментальные кривые, позволяющие проводить подбор мембран на каждой ступени и прогнозировать состав очищенной воды на каждой ступени очистки. Представлена технология не только очистки воды,

но и утилизации концентрата мембранной установки, который направляется на вход в осадкоуплотнитель. По результатам обработки экспериментальных данных представлены балансовые схемы процесса обезвоживания осадка с очисткой фугата на мембранной установке и с добавлением концентрата мембранной установки в осадкоуплотнитель, в соответствии с которой все удаленные мембранами загрязнения выводятся вместе с осадком.

Ключевые слова

природные воды, дезинфекция воды, хлорирование, побочные продукты хлорирования, трига-логенметаны, хлороформ, факторы, влияющие на образование тригалогенметанов

Дата поступления в редакцию

20.11.2022

Дата принятия к печати

30.11.2022

Введение

При строительстве новых жилых объектов часто приходится решать задачи питьевого водоснабжения из источников с повышенным содержанием загрязнений антропогенного происхождения (пестицидами, хлорорганическими загрязнениями и др.) Особую сложность составляет то обстоятельство, что у систем очистки воды имеются собственные стоки, объем которых может

03

г

м О

-I

м

Э СО

х к

I

га

= £

>> ге

I *

О 5

ГО 3 га

I- Л

на I

СО О

а I

ш га

с I

■ га

ч

^ 0

* 2

0 и

1 I

и <и

■ 2 СО 5

■ а НС

составлять от 2 до 15 процентов от общего расхода очищаемой воды (так называемые «расходы воды на собственные нужды станции»), содержащие все удаленные из воды загрязнения. Обычно в городских условиях эти стоки направляются в канализацию и очищаются совместно с бытовыми сточными водами. Часто при использовании для целей питьевого водоснабжения водозаборов из поверхностных источников, задача очистки «вод на собственные нужды» с целью их повторного использования или сброса в водоем не может быть эффективно решена с применением известных технологий. В современной практике питьевого водоснабжения задача очистки стоков систем водоподготовки (концентратов мембранных установок, стоков обезвоживания осадка, «фугатов») пока остается нерешенной проблемой. В настоящей работе автором предлагается новая технология для очистки фугатов после обезвоживания осадков систем очистки воды из поверхностных источников, а также технологии утилизации концентрата систем обратного осмоса. В основе новых разработок лежит использование нового процесса нанофильтрации.

«Расходы воды на собственные нужды» станций водоподготовки — важный экологический параметр, характеризующий эффективность работы промышленных предприятий. Несмотря на обязательный «оборот промывных вод» на станциях подготовки питьевой воды из поверхностных водоисточников, ряд сточных вод традиционно сбрасывается в канализацию. Это объясняется сложностью очистки стоков после уплотнения и обезвоживания осадка водоочистных станций. Утилизация осадка может осуществляться за счет обезвоживания. Однако, влажность обезвоженного осадка составляет порядка 80%. При обезвоживании осадка образуется иловая вода или фу-гат , которая составляет порядка 2 % от общего объема очищаемой воды.

а)

б)

Рис. 1. Схемы образования осадка на станциях подготовки питьевой воды из поверхностных водоисточников и оборота промывных вод с применением мембранной технологии обратного осмоса для доочистки воды: (а) — на станциях с применением схемы с коагуляцией и отстаиванием; (б) — на станциях с применением метода ультрафильтрации. 1 — смеситель; 2 — осветлитель со слоем взвешенного осадка и с тонкослойными блоками; 3 — скорый фильтр; 4—уплотнитель осадка; 5 — промежуточный резервуар; 6 — рабочий насос установки обратного осмоса; 7 — мембранные аппараты обратного осмоса; 8 — промывные насосы; 9 — резервуар чистой воды; 10 — камера хлопьеобразо-вания; 11 — рабочий насос установки ультрафильтрационного мембранного аппарата; 12—ультра-фильтрационные мембранные аппараты

Традиционно очистка осадка осуществлялась за счет естественной сушки на иловых площадках. Иловая вода сбрасывалась в природные водоемы. Состав стоков зависел от состава осадка, погодных факторов и режима грунтовых вод на прилегающих территориях.

В настоящее время эффективно внедряется система механического обезвоживания осадка. В основе работы сооружений по обработке осадка лежит принцип последовательного механического сгущения — вначале в гравитационных уплотнителях, затем на барабанных сгустителях, и далее — механическое обезвоживание на центрифугах до расчетной влажности 80 процентов. На всех стадиях обработки осадка вводится флокулянт. В результате образуется осадок, готовый к вывозу и утилизации на полигонах. Однако, образующаяся после уплотнения и обезводивания осадка иловая вода (фугат), составляющая 2% от объема обрабатываемой воды, сбрасывается в канализацию. Это связано с высоким содержанием в фугате различных загрязнений ( органических веществ, алюминия, бактериальных загрязнений и др.), что делает невозможным оборот этой воды и смешение ее с исходной водой. Качество отстоенной воды после уплотнения осадка обычно имеет следующие показатели:

• Мутность — 68 мг/л (в различных пробах от 25 до 170 мг/л)

• Цветность — 78 градусов (в различных пробах от 30 до 210 мг/л)

• Окисляемость — 35, 2 мг/л

• А1 3+ — 28 мг/л (в различных пробах от 11 до 63 мг/л).

Вследствие постоянных колебаний качества поступающей на водоочистную воды, очень трудно оценить зависимость качества фильтрата от применяемой дозы коагулянта. Лучшие показатели качества очищенной воды при очистке фугата после обработки осадка составили [1]:

• Мутность — 0,6 - 2,1 мг/л ;

• Окисляемость — 6,9 - 8,0 мг О/л;

• А13+ — 0,05 - 0,17 мг/л

• Мп — 2,5 мг/л (превышает норматив в 38 раз)

Кроме того, фугат содержит мышьяк, никель, ртуть, свинец. Принципы очистки стоков при уплотнении и обезвоживании осадка представлены на рис. 2а. Стоки от уплотнителя и сгустителя направляются в оборотную систему. Стоки после конечной стадии центрифугирования (фугат) направляются в канализационную систему. Основная масса стоков образуется на стадии уплотнения и сгущения.

Целью настоящей работы было исследование возможности применения мембранных технологий (нанофильтрации и обратного осмоса) как для очистки природной воды (доочистки после

03

г

м О

-I

м

Э СО

х к

I

га

= £

>> ге

I *

О 5

ГО 3 га

I- л

на I

СО О

а I

ш га

с I

■ га

ч

^ 0

* 2

0 и

1 I

и <и

■ 2 СО 5

■ а НС

проведения коагуляции и удаления ряда антропогенных загрязнений), так и для очистки фугата установки обезвоживания вместе с утилизацией концентрата мембранной установки.

Применение мембранных технологий обратного осмоса для очистки природных и сточных вод ведется на протяжении последних 40 лет [2]. За последние годы возрос интерес к нанофильтрации как к методу подготовки питьевой воды из поверхностных водоисточников [3 - 6], благодаря высокой эффективности задержания этими мембранами органических веществ, образующих цветность воды [7, 8]. Благодаря «универсальности» мембран в задержании органических веществ различной природы и молекулярного веса, обратноосмотические и нанофильтрационные мембраны уже широко применяются в процессах доочистки бытовых сточных вод для целей их повторного использования [2 - 8]. Кроме того, благодаря различной селективности мембран (эффективности задержания) по одновалентным и многовалентным ионам, а также органических веществ, в процессах очистки производственных сточных вод используется разделение растворов и выделение из растворов различных компонентов [7 - 23]. И, наконец, благодаря разработке нанофильтрационных мембран оказалось возможным глубокое многократное концентрирование сбросных рассолов, эффлюентов и концентратов для целей их дальнейшей утилизации [19 - 21]. В частности, имеется много информации по применению нанофильтрации для очистки фугатов после обезвоживания минерализованных осадков природных и сточных вод [9 - 20]. Автором настоящей статьи был выполнен анализ исследований, уже проводившихся в НОЦ МГСУ на базе кафедры ВиВ [27] по применению процессов обратного осмоса и нанофильтрации не только для очистки фугатов (иловых вод) обезвоживания осадков сточных вод и очистки фильтратов полигонов ТБО [24], но и для утилизации концентратов мембранных установок и удаления всех задержанных мембранами загрязнений вместе с обезвоженным осадком [25, 26]. Новая разработка заключается (рис. 2б) в применении мембранной установки для одновременной очистки фугата и утилизации концентрата установки обратного осмоса с гарантированным получением очищенной воды высокого качества. Концентрат мембранной установки направляется в бак уплотнителя осадка.

Установка на основе мембран обратного осмоса и нанофильтрации (рис. 3а) для очистки фугата после обезвоживания осадка на центрифуге работает по двухступенчатой схеме [24, 25]. На рис. 3а показана схема подключения мембранных аппаратов и направления основных потоков пермеатов и концентратов. Каскадное подключение нанофильтрационных аппаратов на первой ступени позволяет добиться высоких значений кратности концентрирования К мембранной установкой и минимального значения расхода концентрата [26]. Разработки кафедры Водоснабжения и водоотведения в области радикального сокращения расходов концентратов (в 100 - 500 раз по объему) представлены в ряде публикаций [25 - 27] и в настоящей статье не рассматриваются. При сокращении расхода концентрата могут применены специальные технологии, состоящие в высаживании малорастворимых в воде солей (в основном, карбоната кальция) из концентрата в целях повышения надежности работы установки и сокращения общего солесодержания концентрата [27]. При очистке вод из поверхностных источников для целей питьевого водоснабжения применяются нанофильтрацион-ные мембраны [2], имеющие селективность по солям не выше 70%. Поэтому для рассматриваемого случая при величине общей минерализации исходной природной воды 500 мг/л (рис. 2) величина общего солесодержания концентрата при сокращении расхода концентрата в мембранной установке в 250 раз ( с 1000 куб.м в час до 4 куб.м в час) принята 50000 мг/л (рис. 2б).

а)

и г

м О

-I

м

Э СО

> <

о

го

н

ш

н

б)

Рис. 2. Балансовые схемы очистки фугата станции очистки природных вод и утилизации концентрата мембранных установок: (а) — при использовании «классической» технологии коагуляции-фильтрования или технологии ультрафильтрации; (б) — при использовании для доочистки метода обратного осмоса с «глубоким» сокращением расхода концентрата.

х к

I

га н

и

га

I

га а н .о

СО О

а I

ш га

с I

■ га

ч

^ 0

м 2

0 и

1 I

и <и

■ 2 со 5

■ а НС

Применение мембранных аппаратов обратного осмоса на второй ступени очистки позволяет сократить концентрацию органических веществ в обрабатываемой на второй ступени воде и повысить производительность по очищенной воде [24] На рис. 2б представлена балансовая схема проведения процесса обезвоживания осадка для случая, когда концентрат установки обратного осмоса, использующейся для очистки природной воды, направляется в бак уплотнителя осадка и утилизируется в процессе обезвоживания осадка. Поскольку концентрат установки обратного осмоса содержит растворенные в воде соли, солевая «нагрузка» на схему обработки осадка увеличивается и для очистки фугата применяется трехступенчатая схема очистки методом обратного осмоса (рис. 3б).

а)

б)

Рис. 3. Схемы обработки фугата установки обезвоживания осадка с применением метода обратного осмоса и нанофильтрации: при очистке фугата станции обезвоживания осадка при использовании «классической» технологии коагуляции и фильтрования (а); и при очистке фугата установки обезвоживания осадка при использовании установки обратного осмоса для доочистки воды (б): 1, 3, 5 насосы соответственно первой, второй и третьей ступеней; 2 — нанофильтрационные аппараты первой ступени; 4 — нанофильтрационные аппараты второй ступени; 6 — обратноосмотические аппараты третьей ступени; 7—нанофильтрационные аппараты четвертой ступени для «дожима» (глубокого сокращения объема) концентрата первой ступени; 8 — вентиль регулировки давления

Принципы балансового расчета потоков и концентраций, показанных на схеме рис. 3 основываются на соблюдении материального баланса. При обезвоживании осадка водопроводных станций расход фугата составляет порядка 2% от расхода исходной воды, а расход воды, удаляемой вместе с осадком (составляющий влажность осадка) составляет 0,4% от расхода исходной воды. В рассматриваемом примере расход исходной воды составляет 1000 куб.м в час, соответственно расход фугата составляет 20 куб.м в час, а расход воды, удаляемой с осадком, составляет 4 куб.м. Для того, чтобы все удаленные в процессе очистки загрязнения удалялись с осадком, необходимо соблюдать материальный баланс: количество солей, направляемых на установку обезвоживания вместе с концентратом, должно равняться количеству солей, выводимых вместе с осадком. Таким образом, при расходе концентрата 4 куб.м и при его общем солесодержании 50 граммов на литр общее количество удаляемых из установке обратного осмоса солей в час составит 200 кг. Такое же количество солей должно отводиться с водой в осадке. При расходе удаляемой с осадком воды 4 куб. м в час солесодержание этой воды должно также сотавить 50 граммов на литр. Кроме того, величина общего солесодержание воды, поступающей из осадкоуплотнителя на центрифугу должна также составить 50 граммов на литр. В осадкоуплотнитель поступают два потока: 4 куб.м в час концентрата и 24 куб.м в час осадка с величиной общего солесодержания 500 мг/л. Следовательно, используемая в оборотной системе установка обратного осмоса должна разделить смесь этих потоков (4 плюс 24) на концентрат с солесодержанием 50 граммов на литр (с расходом 4 куб.м в час) и пермеат (24 куб.м в час) с солесодержанием 500 мг/л (рис. 2б).

Дренаж

Рис. 4. Экспериментальная установка для определения параметров работы мембран при разделении фильтрата ТКО: 1 — бак исходной воды; 2 — насос; 3 — мембранный элемент в напорном корпусе; 4 — бак фильтрата; 5 — теплообменник; 6 — манометр; 7 - 9 — расходомеры; 10 — кран байпаса; 11 — вентиль регулировки расхода исходной воды; 12 — вентиль регулировки рабочего давления и расхода концентрата; 13 — кран регулировки расхода охлаждающей воды; 14, 15 — пробоотборники

Экспериментальная установка представлена на рис. 4. Объемы воды (фугата и пермеата) составляли по 20 литров. Исходная вода помещалась в бак исходной воды 1, откуда насосом 2 пода-

03

г

м О

-I

м

Э СО

х к

I

га

= £

>> ге

I *

О 5

ГО 3 га

I- л

на I

СО О

а I

ш га

с I

■ га

ч

^ 0

* 2

0 и

1 I

и <и

■ 2 СО 5

■ а НС

валась в мембранный аппарат 3, в котором разделялась на пермеат (очищенную воду) и концентрат. Концентрат возвращался в бак 1, а пермеат направлялся в бак 4. Использовался роторный насос Ргосоп составлял 180 - 200 литров в час при давлении 16 Бар. Эксперименты проводились с использованием серийных мембранных элементов стандарта 1812 модели производства корейской компании С8М с обратноосмотическими мембранами модели БЬЫ (значением селективности по солям 95 - 96 %) и нанофильтрационными элементами модели с мембранами типа 70 ЫБ селективностью 70%). Площадь мембран в мембранном аппарате модели 1812 составляла 0,5 квадратного метра. По мере накопления пермеата в баке 4 объем исходной воды в баке 1 уменьшался, при этом концентрации загрязнений — растворенных солей и органических веществ, обобщенно оцениваемыми показателем ХПК — повышались, а производительность мембранного аппарата по очищенной воде снижалась. Проведение экспериментов позволило определить эффективности задержания мембранами различных загрязнений и производительность мембран для разработки установки. Эксперименты состояли в работе экспериментальной установки в циркуляционном режиме, при котором моделировались работы мембранных аппаратов на первой и на второй ступени (Рис. 3). При этом определялись показатели селективностей мембран по различным загрязнениям и производительности мембран в зависимости от величины выхода фильтрата установки на каждой ступени (отношения расхода пермеата к расходу исходной воды, поступающей в мембранные аппараты Qп/Qи). В процессе экспериментов определялись зависимости эффективности очистки воды по различным загрязнениям от величины К, которая представляет собой отношение объема исходной воды к объему концентрата в баке в конце эксперимента и названа коэффициентом концентрирования или коэффициентом уменьшения объема исходной воды в мембранной установке. Величина К соответствует показателю величины выхода пермеата установки, которая равна отношению расхода пермеата к расходу исходной воды Qп/Qи, соотношением: Qп/Qи = 1 - 1/К. На первой стадии экспериментов моделировалась работа аппаратов первой ступени мембранной установки (рис. 3), при этом в процессе эксперимента объем исходной воды снижался с 20 л до 0,5 л. На второй ступени пермеат первой ступени (объемом 16 л) помещался в бак 1 и эксперимент повторялся. На второй ступени использовался мембранный аппарат с низконапорными обратноо-смотическими мембранами.

Результаты экспериментов

Результаты экспериментов представлены на рис. 5, 6 и 7 показаны концентрации загрязнений, а также зависимости селективности (рис. 8) от К, позволяющие вести расчет установок. На рис. 9 показано изменение производительности нанофильтрационных и обратноосмотических мембран мембран в течение эксперимента в зависимости от величины К.

и г

м О

-I

м

Э СО

Рис. 5. Зависимости концентраций ионов алюминия, кальция, хлоридов и сульфатов, а также значений ХПК от К в концентрате (а) и пермеате (б) первой ступени установки с нанофильтрационными мембранами

■ го

I- ч

^ 0

< I, щ вТ 2

0 и

1 I

и <и

■ 2 СО 5

■ а НС

Рис. 6. Зависимости концентраций ионов алюминия, кальция, хлоридов, сульфатов, а также значений ХПК от значения К в пермеате (а) и концентрате (б) второй ступени мембранной установки с обратноосмотическими мембранами

Рис. 7. Зависимости концентраций хлорид- и сульфат- ионов ,а также значений ХПК и величины общего солесодержания (TDS) от К; при обработке фугата после добавки концентрата установки обратного осмоса в бак уплотнителя (рис.Зб): 1 — в пермеате нанофильтрационного аппарата первой ступени; 2 — в пермеате обратноосмотического аппарата третьей ступени

Z н

Û -I н

D CD

R,% 100

95

90

85

80

75

70

65

3.7341п(х) + 96.94 3

1 V: (х) + 96.5

у = -4.69) 1п(х) + 94,554

у=-2 2551п(х) +74,254

23456789 10 11

-CL

-ХПК

-AL

SQ4

Рис. 8. Зависимости величины селективности И по ионам алюминия, хлорид-ионам, сульфат-ионам и по величине ХПК от К: в зависимости от качества фугата можно определить качество очищенной воды на каждой ступени, требуемое количество ступеней, тип мембран на каждой ступени и необходимой количество мембранных аппаратов на каждой ступени очистки (рис. 3)

X к s

I

га

= S

>> ге

I *

О s

ГО J i_ га

Ё* I- л

m s

S®

CÛ о

IL I

ш га

С I

■ га ^ 0

, « m 2

0 и

1 а

и (U

■ Z CQ s

■ а ESC

Скудельная производительность, л/мЛ2/час 60

50 »

40

0 5 10 15 20 25 30 35

—•—2,5 —»—3 —•— 4 —•—1

Рис. 9. Изменение величины удельной производительности нанофильтрационных и обратноосмо-тических мембран в процессе эксперимента в зависимости от К (рис. 3): 1 — нанофильтрационный аппарат на первой ступени очистки; 2, 5 — обратноосмотический аппарат на второй ступени очистки; 3 — нанофильтрационный аппарат первой ступени (рис. 3б); 4—обратноосмотический аппарат третьей ступени (рис. 3б)

На основании полученных результатов могут быть определены типы мембран и параметры установки. Обработка результатов позволила определить зависимости селективно стей мембран по различным ионам и загрязнениям. Как видно из рис. 7, зависимости величины селективности мембраны 70 NE от величины К имеет вид натуральной логарифмической функции, что облегчает расчеты по прогнозу качества очищенной воды на разных ступенях очистки [26].

Представленные на рис. 2 (а, б) балансовые схемы составлены по результатам проведенных экспериментов. На основании балансового расчета определены требуемый расход фильтрата и концентрата установки, а также концентрация солей в концентрате установки, возвращаемому в приемный резервуар уплотнителя осадка при величине выхода фильтрата установки 0,95. Очищенная вода может быть добавлена в очищенную питьевую воду или использоваться в качестве технической воды.

Выводы

1. Предложена технология, позволяющая получить стабильный эффект очистки, несмотря на колебания показателей ХПК, окисляемости, алюминия.

2. Для очистки фугата после обезвоживания осадка методом обратного осмоса может быть эффективно применена двухступенчатая схема для достижения эффекта очистки.

Библиографический список

1. М. Н.Козлов, О. Е.Благова, В. П. Подковыров, И. Ю. Арутюнова, С. Ю. Ягунков. Повторное использование сливной воды, образующейся при обработке водопроводного осадка. ВСТ, 2010, №10 ч. 1, стр. 20 - 26.

2. Wilf M. The guidebook to membrane for wastewater reclamation. Balaban Desalination Publishing, 2010, 788 p.

3. Yinping Zheng, Sanchuan Yu, Shi Shuai, Qing Zhou, Qibo Cheng, Meihong Liu, Congjie Gao. Color removal and COD reduction of biologically treated textile effluent through submerged filtration using hollow fiber nanofiltration membrane. Desalination, 2013, v. 314, pp. 89 - 95.

4. B. M. Watson, C. D. Hornburg. Low-energy membrane nanofiltration for removal of color, organics and hardness from drinking water supplies. Desalination, 1989, v. 72, pp. 11 - 22.

5. Cristiane N. Lopes, José Carlos C. Petrus, Humberto G. Riella. Color and COD retention by nanofiltration membranes. Desalination, 2005, v. 172, Issue 1, pp. 77 - 83.

6. Rosa Maria Ribeiro, Rosângela Bergamasco, Marcelino Luiz Gimenes. Membranes synthesis study for colour removal of a textile effluent. Desalination, 2002, v. 145, Issue 1 - 3, pp. 61 - 63.

7. I. Koyuncu, F. Yalcin, I. Ozturk. Color removal of high strength paper and fermentation industry effluents with membrane technology. Water Science and Technology, 1999, V. 40, Issues 11 - 12, pp. 241 - 248.

8. C. A. Quist-Jensen, J. M. S0rensen, A. Svenstrup, L. Scarpa, T. S. Carlsen, H. C. Jensen, L.Wybrandt, M. L. Christensen. Membrane crystallization for phosphorus recovery and ammonia stripping from reject water from sludge dewatering process. Desalination. 2018, V. 440, pp. 156 - 160.

9. Jouni Havukainen, Ali Saud, Thomas Fruergaard Astrup, Petteri Peltola, Mika Horttanainen. Environmental performance of dewatered sewage sludge digestate utilization based on life cycle assessment. Waste Management, 2022, V. 137, pp. 210 - 221.

10. Roscoe F. Ward, Billy Huston. Wastewater sludge dewatering for Champion-Hamilton treatment facility. Water Science and Technology, 1999, V. 40, Issues 11 - 12, pp. 155 - 162.

11. Claire Gourdet, Romain Girault, Sarah Berthault, Marion Richard, Julian Tosoni, Marilys Pradel. In quest of environmental hotspots of sewage sludge treatment combining anaerobic digestion and mechanical dewatering: A life cycle assessment approach. Journal of Cleaner Production, 2017, V. 143, pp. 1123 - 1136.

12. Dalong Hu, Zhen Zhou, Tianhao Niu, Haijuan Wei, Weixiao Dou, Lu-Man Jiang, Yan Lv. Co-treatment of reject water from sludge dewatering and supernatant from sludge lime stabilization process for nutrient removal: A cost-effective approach. Separation and Purification Technology, 2016, V. 172, pp. 357 - 365.

13. Daria Podstawczyk, Anna Witek-Krowiaka, Anna Dawiec-Lisniewska, Przemyslaw Chrobot, Dawid Skrzypczak. Removal of ammonium and orthophosphates from reject water generated during dewatering of digested sewage sludge in municipal wastewater treatment plant using adsorption and membrane contactor system. Journal of Cleaner Production, 2017, V. 161, pp. 277 - 287.

14. Katarzyna Kolecka, Magdalena Gajewska, Hanna Obarska-Pempkowiak, Dariusz Rohde. Integrated dewatering and stabilization system as an environmentally friendly technology in sewage sludge management in Poland. Ecological Engineering, 2017, V. 98, pp. 346 - 353.

15. Veera Koskue, Stefano Freguia, Pablo Ledezma, Marika Kokko. Efficient nitrogen removal and recovery from real digested sewage sludge reject water through electroconcentration. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021, V. 9, Issue 5.

z

H Û -I H

D

CÛ

x к s J I

ro

= S

>> re

I *

О s

ГО J 1_ го

I- Л m s

S®

CÛ о IL I

Ш ГО

С I

■ го ^ 0

, « CÛ 2

0 и

1 I

и (U

■ 2 со s

■ а ESC

16. Xavier Flores-Alsina, Elham Ramin, David Ikumi, Theo Harding, Damien Batstone, Chris Brouckaert, Sven Sotemann, Krist VI Gernaey. Assessment of sludge management strategies in wastewater treatment systems using a plant-wide approach. Water Research, 2021, V. 190.

17. Dong Xu, Jun Liu, Ting Ma, Yongqing Gao, Shujun Zhang, Jun Li. Rapid granulation of aerobic sludge in a continuous-flow reactor with a two-zone sedimentation tank by the addition of dewatered sludge. Journal of Water Process Engineering, 2021, V. 41.

18. Wan-Jun Duan, Jing-Feng Gao, Wen-Zhi Zhang, Yu-Wei Wang, Jie Liu. Elimination of antibiotic resistance genes in waste activated sludge by persulfate treatment during the process of sludge dewatering. Bioresource Technology, 2020, V. 311.

19. Maria Elisa Magri, Joceli Gorrezen Zaguini Francisco, Pablo Heleno Sezerino, Luiz Sergio Philippi. Constructed wetlands for sludge dewatering with high solids loading rate and effluent recirculation: Characteristics of effluent produced and accumulated sludge. Ecological Engineering, 2016, V. 95, pp. 316 - 323.

20. S. V. Jadhav, S. S. Haramkar, A. R. Kamble, B. N. Thorat. Insights into dewatering and characterization of the waste activated sludge. Journal of the Taiwan Institute of Chemical, 2019, V. 94, pp. 81 - 87.

21. Samuel Bunani, Eren Yorukoglu, Gokhan Sert, Umran Yuksel, Mithat Yuksel, Nalan Kabay. Application of nanofiltration for reuse of municipal wastewater and quality analysis of product water. Desalination, 2013, V. 315, pp. 33 - 36.

22. S. T. Nguyen, F. A. Roddick. Pre-treatments for removing colour from secondary effluent: Effectiveness and influence on membrane fouling in subsequent microfiltration. Separation and Purification Technology, 2013, V. 103, pp. 313 - 320.

23. Maria Cristina Collivignarelli, Alessandro Abba, Marco Carnevale Miino, Silvestro Damiania. Treatments for color removal from wastewater: State of the art. Journal of Environmental Management, 2019, V. 236, pp. 727 - 745.

24. Pervov A. G., Shirkova T. N., Tikhonov V. A. Design of reverse osmosis and nanofiltration membrane facilities to treat landfill leachates and increase recoveries. Membranes and Membrane Technologies, 2020, v. 2, no 5, pp. 296 - 309.

25. Первов А. Г., Ширкова Т. Н., Спицов Д. В. Экономические аспекты очистки фильтратов полигонов хранения твердых коммунальных отходов с применением мембран // Вестник МГСУ 2021. № 6. С. 698 - 719.

26. Первов А. Г., Ширкова Т. Н. Сокращение расходов концентратов установок обратного осмоса, используемых для очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. № 4 (132). С. 36 - 50.

27. Первов А. Г. Удаление карбоната кальция из концентратов установок обратного осмоса, содержащих ингибирующие вещества. Мембраны и мембранные технологии, том 7, № 3, 2017, стр. 192 - 205.

APPLICATION OF THE NANOFILTRATION METHOD AT WATER TREATMENT PLANTS WITHOUT WATER CONSUMPTION FOR THEIR OWN NEEDS=

D. V. Spitsov А. G. Pervov Tet Zo Aung

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва

Abstract

A new technology is described that makes it possible to completely eliminate runoff during water purification from surface sources. In accordance with the technological scheme, during purification, natural water is divided into a stream of purified water and dehydrated sediment with a humidity of 80%. Experiments on the purification of fugate (silt water) after dewatering the sediment of a water treatment plant from a surface source are described. It is shown that the use of a membrane installation allows to obtain purified water and ensure an effective reduction of such indicators as COD, aluminum concentration, oxidizability to standards below the requirements for drinking water. Experimental curves are presented that allow the selection of membranes at each stage and predict the composition of purified water at each stage of purification. The technology of not only

water purification, but also utilization of the membrane plant concentrate, which is directed to the entrance to the sedimentation tank, is presented. According to the results of experimental data processing, the balance schemes of the sludge dewatering process are presented with the purification of the fugate on the membrane unit and with the addition of the membrane unit concentrate to the sediment compactor, according to which all the impurities removed by the membranes are removed together with the sediment.

The Keywords

natural waters, disinfection, water, chlorination products, trihalomethanes, chloroform, factors affecting the formation of trihalomethanes

Date of receipt in edition

20.11.2022

Date of acceptance for printing

30.11.2022

О

z

H Û -I H

D

CÛ

х

Ссылка для цитирования: 5

Д. В. Спицов, А. Г. Первов, Тет Зо Аунг. Применение метода нанофильтрации на станциях водоподготовки без I

расхода воды на собственные нужды. — Системные технологии. — 2022. — № 4 (45). — С. 87 - 101.

га

= S

>> ге

I *

О s

ГО J 1_ га

Ё* I- л

m s

S®

CÛ о

IL I

ш га

с I

■ га

ч

^ 0

, « m 2

0 и

1 I

и (U

■ Z со s

■ а ESC