11

Раздел Раздел VIVIМетоди, процеси и съоръжения за пречистване на Методи, процеси и съоръжения за пречистване на

производствени отпадъчни водипроизводствени отпадъчни води

Тема 3Тема 399

Мембранни процеси за пречистване на Мембранни процеси за пречистване на производствени отпадъчни водипроизводствени отпадъчни води

• Ултрафилтрация и хиперфилтрация (обратна осмоза)Ултрафилтрация и хиперфилтрация (обратна осмоза)– Същност на процеситеСъщност на процесите

– Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

• Основни технологични зависимостиОсновни технологични зависимости

22

VIVI. 39. . 39. Мембранни процеси за пречистване на Мембранни процеси за пречистване на производствени отпадъчни водипроизводствени отпадъчни води

39. 1. Ултрафилтрация и хиперфилтрация (обратна осмоза)39. 1. Ултрафилтрация и хиперфилтрация (обратна осмоза)

39. 1. 1. Същност на процесите39. 1. 1. Същност на процесите

• Ултрафилтарцията и хиперфилтрацията са процеси на прецеждане Ултрафилтарцията и хиперфилтрацията са процеси на прецеждане под високо налягане на хетерогенни разтвори през фино-порести под високо налягане на хетерогенни разтвори през фино-порести мембрани (размери на порите 0,001 – 0,2 мембрани (размери на порите 0,001 – 0,2 μμ), които пропускат ), които пропускат водните молекули и задържат хидратираните и по-едрите молекули водните молекули и задържат хидратираните и по-едрите молекули на разтворените вещества на разтворените вещества

• При ултрафилтрацията порите на мембраните са в диапазона 0,005 При ултрафилтрацията порите на мембраните са в диапазона 0,005 – 0,2 – 0,2 μμ , а налягането – 0,2 – 1 , а налягането – 0,2 – 1 MPaMPa

• При хиперфилтрацията порите на мембраните са около 0,001 При хиперфилтрацията порите на мембраните са около 0,001 μμ , а , а налягането достига 10 налягането достига 10 MPaMPa при малки концентрации (20 – 30 при малки концентрации (20 – 30 mg/lmg/l) ) на примесите в разтворана примесите в разтвора

33

39. 1. Ултрафилтрация и хиперфилтрация 39. 1. Ултрафилтрация и хиперфилтрация (обратна осмоза)(обратна осмоза)

• Мембраните се изработват от полимерни материали – Мембраните се изработват от полимерни материали – ацетатцелулоза, полиакриламид и др.ацетатцелулоза, полиакриламид и др.

• Мембраните са обикновено двуслойни, съставени от горен Мембраните са обикновено двуслойни, съставени от горен филтриращ слой с дебелина 0,1 – 0,2 филтриращ слой с дебелина 0,1 – 0,2 μμ и долен поддържащ и долен поддържащ едропорьозен слойедропорьозен слой

• Ефикасността на мембраните е около 99 % и обикновено е Ефикасността на мембраните е около 99 % и обикновено е гарантирана за около 2 години в зависимост от следните фактори:гарантирана за около 2 години в зависимост от следните фактори:– Наличието на микроорганизми (обрастване)Наличието на микроорганизми (обрастване)

– Вида и дисперсността (хидратацията) на разтворените веществаВида и дисперсността (хидратацията) на разтворените вещества

– Температура на водата (до 40Температура на водата (до 40оо СС))

– рН (5 – 7)рН (5 – 7)

– Работното наляганеРаботното налягане

44

39. 1. 1. Същност на процесите39. 1. 1. Същност на процесите

Схема с принципа на мембранните технологииСхема с принципа на мембранните технологии1 – сурова вода; 2 – пречистена отпадъчна вода; 3 – концентрат; 4 – високонапорна 1 – сурова вода; 2 – пречистена отпадъчна вода; 3 – концентрат; 4 – високонапорна

помпа; 5 – мембранен модул; 6 – мембрана; 7 – редуцир-вентилпомпа; 5 – мембранен модул; 6 – мембрана; 7 – редуцир-вентил

55

39. 1. Ултрафилтрация и хиперфилтрация 39. 1. Ултрафилтрация и хиперфилтрация (обратна осмоза)(обратна осмоза)

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

• Процесите на ултрафилтрация и хиперфилтрация се реализиат на Процесите на ултрафилтрация и хиперфилтрация се реализиат на следните основни видове апарати:следните основни видове апарати:– Апарати с плоски филтриращи елементи (от типа на филтърпресите)Апарати с плоски филтриращи елементи (от типа на филтърпресите)

– Апарати с тръбни филтриращи елементи (с относителна повърхност Апарати с тръбни филтриращи елементи (с относителна повърхност на мембраните 100 – 200 на мембраните 100 – 200 mm22/m/m33))

– Апарати с мембрани навити като руло (с относителна повърхност 300 Апарати с мембрани навити като руло (с относителна повърхност 300 – 800 – 800 mm22/m/m33))

– Апарати с мембрани от кухи влакна с диаметър 45 – 200 Апарати с мембрани от кухи влакна с диаметър 45 – 200 μμ (с (с относителна повърхност на мембраните до 20 000 относителна повърхност на мембраните до 20 000 mm22/m/m33))

• Ефикасността на мембранните апарати зависи от правилния Ефикасността на мембранните апарати зависи от правилния подбор на вида на мембраните и работното наляганеподбор на вида на мембраните и работното налягане

• Мембранните технологии се прилагат както за пречистване на Мембранните технологии се прилагат както за пречистване на производствени отпадъчни води, така и за обезсоляване на производствени отпадъчни води, така и за обезсоляване на морска вода с цел питейно водоснабдяване и напояванеморска вода с цел питейно водоснабдяване и напояване

66

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Технологични схеми с мембранни Технологични схеми с мембранни апаратиапарати

а)а) Инсталация с паралелно свързани Инсталация с паралелно свързани

мембранни апаратимембранни апарати

б) Инсталация с последователно свързаниб) Инсталация с последователно свързани

мембранни апаратимембранни апарати

1 – сурова вода1 – сурова вода

2 – концентрат2 – концентрат

3 – пречистена вода3 – пречистена вода

4 – високонапорна помпа4 – високонапорна помпа

5 – мембранни модули5 – мембранни модули

77

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Схема на мембранен модул от кухи влакнаСхема на мембранен модул от кухи влакна1 – подаване на сурова вода; 2 – опорна шайба; 3 – уплътнителен пръстен; 4 – 1 – подаване на сурова вода; 2 – опорна шайба; 3 – уплътнителен пръстен; 4 –

водоплътен диск; 5 – порьозен диск; 6 – ограничителна шайба; 7 – изход за водоплътен диск; 5 – порьозен диск; 6 – ограничителна шайба; 7 – изход за пречистената отпадъчна вода; 8 – порьозна разпределителна тръба; 9 – кухи пречистената отпадъчна вода; 8 – порьозна разпределителна тръба; 9 – кухи

филтърни влакна; 10 – концентрат; 11 – водоплътна тръбафилтърни влакна; 10 – концентрат; 11 – водоплътна тръба

88

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Общ вид на тръбни мембранни елементиОбщ вид на тръбни мембранни елементи

99

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Общ вид на модули с тръбни мембранни елементиОбщ вид на модули с тръбни мембранни елементи

1010

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Общ вид на рулонни мембранни елементи (развити)Общ вид на рулонни мембранни елементи (развити)

1111

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Общ вид на мембранни инсталацииОбщ вид на мембранни инсталации

1212

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Общ вид на нисконапорен мембранен модул с кухи мембранни Общ вид на нисконапорен мембранен модул с кухи мембранни влакна, предназначен за разделяне на суспензията в биобасейнивлакна, предназначен за разделяне на суспензията в биобасейни

1313

39. 1. 2. 39. 1. 2. Основни технологични модификацииОсновни технологични модификации

Схема на инсталация с нисконапорни плоскостни мембранни Схема на инсталация с нисконапорни плоскостни мембранни модули, предназначена за разделяне на суспензията в биобасейнимодули, предназначена за разделяне на суспензията в биобасейни

1414

VIVI. 39. . 39. Мембранни процеси за пречистване на Мембранни процеси за пречистване на производствени отпадъчни водипроизводствени отпадъчни води

39. 2. Основни технологични зависимости39. 2. Основни технологични зависимости

• Количествата на водата -Количествата на водата - QQ и на примесите - и на примесите - MM , преминали през , преминали през мембранните модули се определят съответно по следните мембранните модули се определят съответно по следните формули:формули:

Q = KQ = K11(p – (p – ΔΔp) ; p) ; M = KM = K22. . ΔΔCC

pp – работно налягане– работно налягане

ΔΔpp – разлика в осмотичното налягане на повърхността на мембраната и в – разлика в осмотичното налягане на повърхността на мембраната и в

разтвораразтвора

KK11 , , KK22 – емпирични константи– емпирични константи

• Производителността на мембранния модул се определя с израза:Производителността на мембранния модул се определя с израза:

q = V/f.tq = V/f.t

VV – обем на филтрата преминал през площта – обем на филтрата преминал през площта ff на мембраната за време на мембраната за време tt

1515

Лекционен курс Лекционен курс попо

“Пречистване на битови и промишлени отпадъчни води”“Пречистване на битови и промишлени отпадъчни води”

Лектор:Лектор:проф. д.т.н. инж. Румен Арсовпроф. д.т.н. инж. Румен Арсов