На что способны мембранные установки очистки воды?

Очистка воды в мембранных установках, широко применяемых сейчас в промышленности и быту, происходит за счет пропускания исходной воды через полупроницаемую мембрану в процессе обратного осмоса.

В блоках мембранного отделения примесей используются два типа технологий: баромембранная (обратный осмос, нано-, ультра- и микрофильтрация) и электромембранная (электродиализ). К примеру, технологический процесс обратного осмоса заключается в том, что под воздействием определенного давления вода «продавливается» через полупроницаемую мембрану, где часть растворенных ионных и органических примесей задерживается. На выходе образуются два потока: концентрат/рассол (сконцентрированный раствор примесей и солей) и фильтрат/пермеат (очищенная вода). Фильтрат подается потребителю, а концентрат сливается в дренаж. Другими словами суть мембранного отделения примесей заключается в том, что вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону.

Доля пермеата варьируется в зависимости от производительности установки, состава исходной воды, типа используемых рулонных мембранных элементов и некоторых других показателей, поэтому степень использования исходной воды в среднем составляет 60-80%.

Все четыре баромембранных способа (обратный осмос, нано-, ультра- и микрофильтрация) обеспечивают практически полное удаление микроорганизмов и бактерий, а также соединение железа и механических примесей. Степень очистки по раствору соли NaCl в ряду Микрофильтрация (МФ)- Ультрафильтрация (УФ)- Нанофильтрация (НФ)- Обратный осмос (ОО) крайне высока: МФ – 0%; УФ-10-20%; НФ – 20-80%; ОО – 80-99,5%.

Мембрана в отличие от реагентных систем очистки воды (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает примеси внутри себя, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду.

Размер задерживаемых частиц определяется структурой мембраны, то есть размером ее пор. Обратноосмотические мембраны имеют минимальный размер пор (до 1 нм), соизмеримый с размером одиночных ионов, и потому являются самыми селективными и извлекаются 97-99% всех растворенных в воде примесей (растворенные соли; органические и патогенные вещества: бактерии, вирусы; железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность). В процессе фильтрации происходит концентрирование веществ, которые не проходят через мембрану, а собираются у ее поверхности.

Очищение воды в мембранных установках часто называют обессоливанием воды. Суть этого процесса заключается в уменьшении содержания в ней растворенных солей. Обессоливание называют также деионизацией, или деминерализацией. Для морских и засоленных (солоноватых) вод такой процесс называют опреснением.

Более глубокое обессоливание (по сравнению с другими методами) обеспечивает обратный осмос. Максимальная эффективность этого метода обессоливания обеспечивается обратноосмотическими мембранами, работающими при высоком давлении. Суммарная степень обессоливания зависит от катионного и анионного состава воды и ориентировочно составляет: для низконапорного обратного осмоса 80-95%, для высоконапорного 98-99%.

При использовании метода очистки с помощью обратного осмоса происходит практически полная деменирализация воды. Поэтому очищенную воду рационально использовать для приготовления напитков и пищи.

Обратный осмос – наиболее экологически безопасный способ снижения избыточных концентраций фтора, бора, брома, ионов натрия и хлора.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются мембраной обратного осмоса. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или полиамидная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-99%.

Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим – могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану обратного осмоса.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, проще говоря, даже не требует кипячения.

В последние годы начался настоящий бум в мембранной технологии на основе обратного осмоса. Такие системы востребованы на предприятиях розлива воды, для производства алкогольных и безалкогольных напитков, в пищевой и химической промышленности, в фармацевтике, электронике, на энергетических предприятиях. Обратноосмотические мембраны широко применяются и в быту – системы обратного осмоса позволяют получить чистейшую воду, удовлетворяющую СанПиН «Питьевая вода» и европейским стандартам качества для питьевого водопользования, а также всем требованиям для использования в бытовой технике, системе отопления и сантехнике.

Мембранная технология очистки воды получила широкое распространение, как в промышленном, так и в бытовом использовании благодаря ряду неоспоримых преимуществ:

Стабильно высокое качество очищенной воды;

Мембрана в отличие от накопительных водоочистных систем (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает внутри себя примеси, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду;

Низкие эксплуатационные затраты;

Экологическая безопасность – отсутствие химических сбросов и реагентов;

Минимальное внимание со стороны пользователя за счет высокой степени автоматизации;

Компактность.

Таким образом, основные достоинства обратноосмотических систем – такие как высокая степень очистки, стабильное качество очищенной воды, универсальность метода, небольшие габариты установок, длительный срок службы мембран (до 7 лет) – обеспечивают данной технологии все большую популярность.