преимущества характерны так же для аппаратов обратноосмотической очистки воды.
Обратный осмос (гиперфильтрация) – метод разделения малоконцентрированных растворов (в частности питьевой воды), заключающийся в том, что очищаемая вода под давлением от 2,5 до 6 МПа подается на полупроницаемую мембрану, пропускающую только воду (диаметр пор ~ 15 Аº – сопоставим с размером молекулы воды) и задерживающую полностью молекулы или ионы растворенных веществ.
Как известно, самопроизвольный переход воды в раствор через полупроницаемую перегородку обусловлен движущей силой, называемой осмотическим давлением. Если в растворе повысить давление сверх осмотического, то наблюдается переход растворителя в обратном направлении — обратный осмос (ОО). Схема процесса очистки воды обратным осмосом представлена на Рис.3.1.
Опреснение воды методом обратного осмоса (гиперфильтрации) происходит без фазовых превращений. Энергия при этом в основном расходуется на создание давления исходной воды — среды, практически несжимаемой. Осмотическое давление растворов, близких по составу к природным водам, даже при их небольшой минерализации достаточно велико, например для морской воды, содержащей до 3,5 % солей, оно составляет примерно 2,5 МПа. Рабочее давление в установках по опреснению поддерживается не менее 5 МПа, так как производительность их определяется разностью между рабочим и осмотическим давлениями.
Мембраны для ОО изготавливаются из различных материалов. Чаще всего для этого применяют полимерные материалы, однако иногда используют пористые стекла и металлическую фольгу. Наиболее широко используются ацетатцеллюлозные мембраны, изготовленные коагуляционным методом.
Эффективность ОО оценивают по селективности и проницаемости обратноосмотической мембраны. Значения этих показателей изменяются в пределах от 75% до 99,9% и зависят от свойств материала мембраны, давления, температуры и гидродинамических условий проведения процесса в мембранном аппарате.
Для очистки воды обычно используют рулонные, трубчатые аппараты, и патронные элементы с обратноосмотическими мембранами в виде полых волокон.
Следует отметить, что в обратноосмотических фильтрах возможен рост бактерий несколько больший, чем в остальном водопроводе, в силу падения скорости движения воды и весьма развитой поверхности наполнителей и мембран, поэтому заградительными биологическими фильтрами они, соответственно, не являются, если не предусмотрены дополнительные специальные меры.
Не смотря на то, что на мембране обратного осмоса задерживается 100% бактерий, поступающих с подводимой водой, только наличие рабочего омывающего потока не позволяет аккумулировать на мембране бактериальную флору в катастрофическом объеме.
В случаях, если мембрана обратного осмоса не имеет разрывов, говорить о микробном заражении сектора кондиционированной воды не приходится, однако, известно, что при развитии микроорганизмов на поверхности мембраны происходит изменение рН структуры вещества мембраны в точках роста колоний, и, в конечном итоге, возможно разрушение мембраны в этих местах.
Обычно в «прямоточных» установках очистки воды в режиме ожидания на рабочей поверхности мембраны поддерживается поток, предохраняющий ее от высыхания и смывающий бактериальную флору.
Обратный осмос является экологически чистым и экономичным методом очистки и кондиционирования воды. Количество реагентов, употребляемых для периодической промывки мембран (проводимой один раз в месяц или реже), в несколько раз ниже, чем при применении ионного обмена.
Расходы электроэнергии при переработке маломинерализованных вод составляют около 1,5 кВт-час/м3 при степени обессоливания 90-99 %. Удельные расходы электроэнергии при ОО сопоставимы с расходами при электродиализном обессоливании.
Расходы на замену мембран и на обслуживание установки составляют около 0,15 $/м3, что определяет эксплуатационные расходы примерно в 0,2-0,3 $/м3. Заметим, что приведенные оценки касаются установок с высокой единичной производительностью (около 10 м3/час), при уменьшении производительности до 1 м3/час удельные эксплуатационные затраты могут возрастать в несколько раз.
Таким образом, обратный осмос обладает несомненными преимуществами перед всеми известными способами при кондиционировании мало-. средне- и сильноминерализованных вод. Однако, для обработки воды обратным осмосом ее необходимо предподготовить, т.е. провести предварительную очистку.
В установках малой и средней производительности наиболее часто для этой цели применяется ионный обмен, поэтому к эксплуатационным затратам на ОО необходимо добавить затраты на предподготовку, которые в случае ионного обмена могут составлять около 1 $/м3.
К другому недостатку обратного осмоса следует отнести низкую степень конверсии исходной воды. Обычно объем обессоленной воды составляет не более 50-60 % от объема исходной (степень конверсии 50-60 %).
При высокой стоимости исходной воды (в Европе стоимость 1 м3 водопроводной воды составляет 2-3 $/м3, в России - 0,2 $/м3) этот недостаток может привести к заметному росту удельной себестоимости обработанной воды.
Физико-химические методы кондиционирования питьевой воды
Физико-химические процессы, используемые в практике водоподготовки
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
