Системы обратного осмоса

Обратный осмос - мембранный метод очистки воды, один из наиболее перспективных на сегодняшний день. Среди существенных преимуществ этого метода низкие расходы энергии во время эксплуатации, удаление сложных примесей, минеральных солей, мышьяка, нитратов, бактерий и вирусов. Обратный осмос предполагает надёжную элементную базу, компактное оборудование, легкость в эксплуатации, а также возможность применения установки для обессоливания воды.

Автоматические установки, комплексы мембранной фильтрации используются для глубокой водоочистки, а также коррекции минерального состава жидкости.

Установки могут быть с обратноосмотическими и нано-фильтрационными мембранными элементами, всё зависит от модификации. На производстве компании «Уралфильтр» используются уникальные технологии, основанные на глубоких знаниях специфики процессов мембранной фильтрации. Это позволяет достичь высоких показателей очистки, умягчения и деминерализации воды, а также увеличить срок эксплуатации оборудования.

Установки обратного осмоса востребованы во многих областях народного хозяйства. Они обладают большей эффективностью, по сравнению с классическими технологиями очистки воды, основанными на анионном и ионном обмене.

Мембранная фильтрация активно используется для получения деминерализованной, глубоко очищенной воды для узких потребностей производства:

Отрасли применения установок обратного осмоса и нанофильтрации

Задачи, решаемые с помощью применения установок обратного осмоса и нано-фильтрации

1. Производство питьевой и бутилированной воды,  безалкогольных напитков, ликеро-водочной продукции и пива1. Умягчение - в большинстве случаев применение мембранных технологий показывает лучшую экономическую эффективность очистки воды в сравнении с ионным обменом
2. Очистка и подготовка воды для производства мороженного2. Деминерализация воды или частичное снижение уровня ее солесодержания
3. Производство хлебобулочных и кондитерских изделий3. Снижение щелочности воды
4. Водоподготовка для нефтехимии и НПЗ4. Удаление ионов тяжелых металлов и токсичных микроэлементов
5. Водоподготовка для гальванических производств5. Удаление из воды таких элементов, как Бор, Литий, Таллий, Мышьяк, Цианидов и т.д.
6. Микроэлектронная промышленность 6. Удаление растворенной в воде органики (в ограниченных количествах)
7. Химическая промышленность7. Концентрирование рабочих растворов до нужной плотности
8. Водоподготовка для химчисток и прачечных8. Доочистка хозяйственно - бытовых сточных вод и стоков предприятий
9. Водоподготовка для теплоэнергетики и котельных9. Доочистка оборотных вод предприятий при построении замкнутых циклов водооборота
10. Водоподготовка для жилищно-коммунальных хозяйств и при организации питьевого водоснабжения вахтовых поселков10. Опреснение морской воды

Промышленные системы обратного осмоса производятся в различных модификациях. Существуют моноблочные установки производительностью 0,4 - 20 м3/час и модульные установки производительностью свыше 30 м3/час. Второй вариант обладает почти неограниченной производительностью. Добиться этого позволяет принцип модульности.

В основе принципа работы установок нано-фильтрации и обратного осмоса лежит одностороннее поступление воды через полупроницаемую мембрану. Она служит разделителем между растворами с разной концентрации солей. Установка системы обратного осмоса производится на базе баромембранного процесса, принципа термодинамического равновесия. Вода искусственно перегоняется через мембрану - от высококонцентрированного раствора к раствору более низкой концентрации. Этому процессу способствует давление, прилагаемое со стороны концентрированной воды. Чистая вода переходит на другую сторону мембраны, тем самым формируется поток фильтрата (Рис. 1).

reverseosmosis.jpg

Мембранное деление воды на фильтрат и концентрат - основной принцип установок нано-фильтрации и обратного осмоса. Разделение потока жидкости происходит на многослойном мембранном полотне. Оно собрано в рулон, а потому такие элементы называются рулонными.

membrane.gif membrane.jpg

Рис.2 - Конструкция рулонного мембранного элемента

 

Рис.3 - Стандартные типы рулонных мембранных элементов

Нано-фильтрация отличается от обратного осмоса исключительно размерами пор мембранного полотна, что влияет и на селективность, то есть на способность мембраны отсекать соли, растворённые в воде, одно-, двух- и трехвалентные ионы, а также минеральные соединения.

Различают несколько подходов и рейтингов (степеней селективности) фильтрации, начиная с грубой механической очистки с селективностью 300 микрон, заканчивая деминерализацией воды с использованием электродеионизирующего оборудования. Чем рейтинг выше, тем выше себестоимость водоочистки.

Процесс и подходы водоочистки представлены в таблице:

rating_filtering.jpg

В установках обратного осмоса поры мембранного полотна значительно меньше, по сравнению с порами в мембране нано-фильтрации. Степень водоочистки (селективности) указывается, как правило, в процентах.

Примеси, меняющие вкус и запах воды цвет, удаление загрязнителей %

Хлор (добавляют в воду при водоподготовке)

>98,0

Кальций и магний (жесткость воды)

>99,0

Хлориды (соленость воды - хлорид натрия)

>99,0

Железо, марганец (желтоватая, красноватая вода)

>99,0
Болезнетворные бактерии и вирусы удаление загрязнителей %

Палочки E.coli колиформные бактерии

>98,0

Криптоспоридиум, джорджия лямблия

>99,0

Салмонела (тифоидная лихорадка)

>99,0

Шигелла (дизентерия)

>99,0

Холерный вибрион и вирус полиомиелита

>99,0
Примеси, особенно опасные, для здоровья детей удаление загрязнителей %

Нитраты и нитриты (вызывают цианоз и опухоли)

>97,5

Фториты (болезни зубов)

>95,0

Сульфаты (нарушения в деятельности кишечника)

>98,0

Тяжелые металлы (медь, свинец, ртуть и т.д.)

>99,4

Натрий (высокое кровяное давление)

>97,5

Радон (радиоактивный газ)

>95,0

Цезий и стронций (радиоактивные металлы)

>98,0
Токсины и хлоруглеводороды (рак, аллергия) удаление загрязнителей %

Пестициды, инсектициды (атразин, ДДТ, РСВ)

>99,0

Бромхлорметаны, трибромметан

>99,0

Хлороформ

>71,0

Галометаны, галоэтаны

>99,0
Углеводороды удаление загрязнителей %

Октан, декан, бензол, толуол и другие нефтепродукты

>98,0

Полиароматические углеводороды (РАН)

>99,0

Производители установок нано-фильтрации и обратного осмоса используют целую линейку мембранных элементов, различающихся селективностью и типоразмером. Разница в показателе селективности даже в десятых долях процента может влиять на качество водоочистки в 1,5-2 раза.

Установки успешно используются в сложных условиях, в частности, там, где применение классических технологий невозможно, но требуется коррекция параметров воды. При необходимости устанавливаются системы обратного осмоса без предварительной водоподготовки.

Параметры обратноосмотических и нано-фильтрационных мембранных установок:

НаименованиеЗначение

Тип / размер мембранных элементов

Высокоселективные и энергосберегающие рулонные обратноосмотические и нано-фильтрационные мембранные элементы стандартных типоразмеров 4040 и 8040

Соотношение очищенной воды к сбросу концентрата

От 60% до 95% в зависимости от модели и модификации

Базовая расчетная и максимально допустимая рабочая температура воды

+10 оС (расчетная) и +35 оС (предельно допустимая)

Расчетное солесодержание

1000 и 2000 мг/литр по NaCl

Селективность (задерживающая способность) мембранных элементов

Обратноосмотические рулонные мембранные элементы с селективностью от 98,0% (ультра-низконапорные) до 99,9% (Высоконапорные) и нанофильтрационные рулонные мембранные элементы с селективностью от 60% по NaCl и 98% по MgSO4

Базовое рабочее давление

4,5-16,0 Бар

Электропитание

3 х 380-400В, 50 Гц или 220В, 50 Гц

Удельный расход электроэнергии

0,1-1,2 кВт/ч на 1м3 полученной очищенной воды в зависимости от температуры потока и исходного солесодержания

Рекомендуемое давление входящего потока воды

1,0 – 3,0 бар

Тип трубопроводной обвязки

ПВХ / Х-ПВХ / Нержавеющая сталь AISI-316 (304)

Тип рамной конструкции

Несущая конструкция из высокоуглеродистой стали с полимерным порошковым покрытием или нержавеющая сталь AISI – 304 (316)

Система управления насосами

Частотное управление с поддержанием постоянного рабочего давления в установке

Система управления установкой

Электронная с автоматическим управлением потоками и контролем  баланса потоком пермеата / концентрата

Тип управляющего процессора

Цифровой программируемый контроллер SIEMENS LOGO-7 или SIEMENS Simatic в зависимости от модели и комплектации

Габаритные характеристики и присоединительные размеры мембранных установок обратного осмоса и нано-фильтрации.

  1. Моноблочные мембранные комплексы.
  2. Модульные мембранные комплексы.

Мембранные установки и комплексы могут быть исполнены в следующих вариантах:


Ст-1

Стандартное моноблочное исполнение на основе 1 местных мембранных корпусов

Ст-2

Стандартное моноблочное исполнение на основе 2-х местных мембранных корпусов

Ст-3

Стандартное моноблочное исполнение на основе 3-х местных мембранных корпусов

Ст-4

Стандартное моноблочное исполнение на основе 4-х местных мембранных корпусов

М.х-хх.Д

Модульное исполнение комплекса, где М.х - количество модулей, а хх.Д - количество мембранных элементов и тип модуля (Д- дискретный, С-стандартный без централизации)

Зачастую системы обратного осмоса применяются на этапе доочистки воды в бытовых условиях для дальнейшего питья, приготовления пищи и прочих целей. Предварительная очистка в данном случае проводится муниципалитетом, а значит, химический и бактериологический состав воды соответствует нормам ГОСТ. Качественные системы обратного осмоса выводят из воды до 99,9% примесей, предотвращают появление накипи. Во время фильтрации вода обогащается кислородом, за счет чего получает мягкий вкус. Обратный осмос исключает использование для очистки воды химикатов, водоочистка производится исключительно под давлением воды через мембранное полотно.

Фильтры рекомендуется устанавливать под мойкой на кухне.

Популярные модели установок:

  1. Мембранные установки обратного осмоса нового поколения в модификации PRO.

    Профессиональные автоматические комплексы работают на технологии обратного осмоса с АСУ. Установки состоят из мембранных нано-фильтрационных или осмотических модулей, а также блоков дозирования реагентов и автоматической мойки мембран.

  2. Опреснители морской воды серии PRO.

    Профессиональные высокоавтоматизированные установки для опреснения воды. Установки имеют возможность модульного расширения, могут быть встроены в автоматические комплексы водоочистки.

Технологии мембранной очистки позволяют избавиться от примесей, органики, бактерий, вирусов, коллоидов, минеральных солей, нитратов, мышьяка и других загрязнений. Очистка мембранным методом умягчает воду благодаря выведению избытков солей жесткости.

По сравнению с технологиями ионного обмена, мембранные установки более экономичны в своем использовании. Как показывает опыт, текущие расходы на ремонт ионно-обменных фильтров могут превысить, в конечном счете, все затраты на покупку и внедрение комплексов обратного осмоса.

Если обслуживание установленного оборудования производится регулярно и на высоком уровне, комплексы водоочистки могут эксплуатироваться до 5 лет без замены мембран, а в ряде случаев и до 7 лет. Это еще больше увеличивает экономию при использовании такого оборудования относительно ионно-обменных фильтров.