Системы обратного осмоса

В последние годы в химической, биохимической и смежных отраслях промышленности для разделения жидких смесей все большее применение находят полупроницаемые мембраны. Поперечные размеры отдельных каналов, другими словами – «поры», мембран могут достигать сотых долей микрометра. Уровень очистки и степень извлечения компонентов определяется селективностью данных мембран. Основные особенности мембранного разделения используются для обессоливания воды с различным содержанием солей.
Для обеспечения нормальной эксплуатации обратноосмотических и нанофильтрационных установок необходимо, чтобы вода, поступающая на мембраны (обратного осмоса, нанофильтрации ), прошла соответствующую предочистку. Очистка воды, подаваемой на мембрану, включает в себя механическую фильтрацию – обезжелезивание (с помощью фильтров обезжелезивания), дехлорирование воды, умягчение воды. Следует также учитывать, что для многих пищевых производств необходима вода с определенным солевым составом, который получают путем смешения в необходимом соотношении вод прошедших предподготовку и прошедших обратный осмос.
Важным аспектом при заказе и разработке мембранных установок является учет температуры исходной воды. Все показатели и параметры мембран определены при температуре 25 С. В реальных условиях эта температура оказывается ниже, тем самым производительность мембран обратного осмоса снижается. При работе обратноосмотических установок постепенно происходит снижение производительности, обусловленное загрязнением обратноосмотических мембран отложениями малорастворимых солей, микрочастиц, прошедших через фильтры предочистки. Для предотвращения образования загрязнений на поверхности обратноосмотических мембран, необходимо проводить профилактические регенерационные промывки.

Коммерческие системы обратного осмоса AXK-RO
Коммерческие установки обратного осмоса AXK-RO произведены по заказу компании Аквафор и предназначены для снижения общего солесодержания воды муниципальных и локальных водопроводных сетей. Системы обратного осмоса AXK-RO представляют собой единый модуль, смонтированный на раме из нержавеющей стали. В системах обратного осмоса AXK-RO применяются мембраны производства Filmtec или Hydranautics (США).
В составе системы:
- измеритель электропроводности воды
- микропроцессорный контроллер
- измеритель потока пермеата
- измеритель потока концентрата
- регулятор потока в дренаж
- предфильтр тонкой очистки (не во всех моделях)
- насос высокого давления Grundfos или FCNP
- датчики высокого и низкого давления
- манометр дренажной линии мемраны
- манометр на линии входа мембраны
- манометр на линии подачи исходной воды
| ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ AXK-RO |
| МОДЕЛЬ |
AXK-RO-250L |
AXK-RO-500L |
AXK-RO-1000L
|
| Питание |
220 (380) В, 50 Гц |
220 (380) В, 50 Гц |
220 (380) В, 50 Гц |
Снижение солесодержания
|
99% |
99% |
99% |
Тип мембраны
|
1 x BW30-4040 |
2 x BW30-4040 |
3 x BW30-4040 |
Производительность по чистой воде
|
250 л/ч |
500 л/ч |
1000 л/ч |
Потребляемая мощность
|
920 Вт |
2050 Вт |
2750 Вт |
Габаритные размеры, мм
|
530х700х1500 |
1000х600х1600 |
1000х600х1600 |
Рабочее давление во входной магистрали
|
0,8 - 1,2 МПа |
0,8 - 1,2 МПа |
0,8 - 1,2 МПа |
Присоед. размеры, вх/вых/дренаж, мм
|
¾" ½" ½" |
¾" ½" ¾" |
1" ½" ¾" |
Сегодня в промышленных и бытовых системах глубокой очистки воды, так же и в системах очистки воды в коттеджах, все большее распространение получает технология обратного осмоса. Системы обратного осмоса позволяют очистить воду от 98 процентов нежелательных примесей, в числе которых растворенные минеральные соли, тяжелые металлы, а также пестициды и органические загрязнители. Для получения технической воды, которая должна представлять собой полностью очищенную от любых примесей воду, в большинстве областей промышленности используются именно системы обратного осмоса, так как современные разработки, внедренные в эти системы, сводят на нет их единственный былой недостаток — высокий расход электроэнергии.
Принципом работы систем обратного осмоса является молекулярная очистка воды, при которой из воды удаляются молекулы растворенных веществ, а также задерживаются тонкодисперсные механические примеси. В основе работы системы обратного осмоса лежит использование тонких полупроницаемых мембран, в результате фильтрации воды через которые и производится очистка воды.
Сегодня использование систем обратного осмоса считается наиболее эффективным и надежным способом глубокой очистки воды, который не предполагает высоких финансовых затрат ( как и при умягчении воды.
Принципы работы систем обратного осмоса.
В основе работы любой системы обратного осмоса, будь то промышленная или бытовая установка для очистки воды, лежит использование асимметричных двухслойных мембран, представляющих собой тонкие перегородки в системах обратного осмоса. Процесс очистки воды в системах обратного осмоса предполагает подачу воды под давление в корпус системы, где располагается осмотическая мембрана. В ходе воздействия давления воды в рабочем модуле системы обратного осмоса производится процесс диффузии воды через осмотическую мембраны.
Активированная диффузия — основа очистки воды в любой системе обратного осмоса — представляет собой процесс взаимного проникновения двух соприкасающихся веществ друг в друга под воздействием внешней среды. В системах обратного осмоса процесс диффузии воды в осмотическую мембрану инициализируется прилагаемым давлением, которое искусственно создается в системах обратного осмоса нагнетательными насосами или напором водопровода.
Основным залогом успешной очистки воды в системах обратного осмоса является расчет необходимого давления. Рабочее давление системы обратного осмоса обуславливается не только осмотическим давлением, которое представляет собой разницу давлений между двумя частями воды в состоянии равновесия, но также и гидродинамическими свойствами самой мембраны, используемой в системе очистки воды обратным осмосом. Гидродинамическая сопротивляемость мембраны системы обратного осмоса обуславливает способность мембраны пропускать сквозь себя молекулы воды, то есть служат залогом эффективной очистки воды системами обратного осмоса. При этом отпадает надобность использования систем очистки воды с рециркуляцией.
Мембраны систем обратного осмоса.
В большинстве современных систем обратного осмоса используются сегодня композитные или асимметричные осмотические мембраны, которые состоят из двух слоев различных материалов, соответственно обладающих разными свойствами. Различают два слоя композитных мембран системы обратного осмоса:
Тонкий слой мембраны системы обратного осмоса. Тонкий слой мембраны системы обратного осмоса представляет собой слой, толщиной в 0,5 — 1 мкм. Тонкие слои мембран систем обратного осмоса чаще всего выполняется из материалов со сплошной структурой. Примером такого материала может послужить любой полиамидный материал. Подложка мембраны системы обратного осмоса. Подложка представляет собой второй, более толстый слой мембраны системы обратного осмоса, чья толщина составляет 50-150 мкм в зависимости от необходимой прочности мембраны. Подложка композитной мембраны системы обратного осмоса, как правило, обладает пористой структурой и представляет собой обычную ультрафильтрационную мембрану, механизмом работы которой является обычная сверхтонкая фильтрация. За счет использования в мембранах систем обратного осмоса ультрафильтрационных мембран становится возможным тонкое осветление воды в системах обратного осмоса, что допускает использование системы обратного осмоса для выполнения сразу двух задач: очистки воды от тонкодисперсных примесей и обессоливание воды.
Снижение потребления энергии системами обратного осмоса обуславливается использованием в них композитных мембран. Как становится ясным из принципов работы системы обратного осмоса, основной расход энергии приходится на нагнетание необходимого давления воды в рабочей камере системы обратного осмоса. Необходимое давление включает в себя осмотическое давление и гидродинамическую сопротивляемость мембраны системы обратного осмоса. Если осмотическое давление представляет собой неизменную величину для каждых конкретных условий, то гидродинамическая сопротивляемость мембраны системы обратного осмоса может быть снижена.
Это достигается за счет использования в мембранах систем обратного осмоса принципа двухслойных мембран: пористая подложка мембраны системы обратного осмоса практически не создает гидродинамического сопротивления, поэтому основным параметром, влияющим на гидродинамические свойства мембраны системы обратного осмоса, становится свойства селективного, то есть сплошного слоя мембраны системы обратного осмоса. Гидродинамические свойства селективного слоя мембраны системы обратного осмоса обуславливаются прежде всего толщиной селективного слоя. В композитных мембранах систем обратного осмоса становится возможным использование сверхтонких селективных слоев, что снижает гидродинамическую сопротивляемость мембраны систем обратного осмоса и, как следствие, общий расход электроэнергии системой обратного осмоса.
Условия эксплуатации систем обратного осмоса.
Залогом успешной работы систем обратного осмоса и сохранения их работоспособности на протяжении долго времени является точное соблюдение условий и правил эксплуатации систем обратного осмоса. Среди основных требований к использованию систем обратного осмоса можно назвать не только предписанные инструкцией условия, но и такие дополнительные меры как промывка мембраны, установка дополнительных механических фильтров и нагнетательных насосов в системах обратного осмоса.
Одним из наиболее значимых для успешной работы систем обратного осмоса условий является поддержание необходимого давления в рабочей камере системы обратного осмоса. Как и было сказано раньше, давление в рабочей камере системы обратного осмоса должно превышать осмотическое давление, принимая также в расчет гидродинамическую сопротивляемость мембраны системы обратного осмоса. Зачастую давление в водопроводе не удовлетворяет требования системы обратного осмоса, поэтому в таких случаях используется монтаж дополнительных нагнетательных насосов в системах обратного осмоса. При наличии в системе обратного осмоса нагнетательных насосов вода сначала подается именно в насос-дозатор, из которого после вода поступает в рабочий модуль системы обратного осмоса.
Давление в рабочей камере системы обратного осмоса должно поддерживаться на определенном уровне, но ни в коем случае не превышать его. Осмотическая композитная мембрана системы обратного осмоса является ее самым чувствительным элементом, поэтому чрезмерно высокое давление воды способно механически повредить ее, что приведет к выходу из строя всей системы обратного осмоса, поэтому точность работы и исправность нагнетательного насоса так важна. Для контроля давления в рабочей камере системы обратного осмоса зачастую используются манометры — приборы, которые позволяют осуществить контроль давления, сигнализируя в блок управления системы обратного осмоса о неполадках в работе нагнетательного насоса.
В процессе работы системы обратного осмоса композитная мембрана засоряется частицами растворенных веществ, а также тонкими коллоидами, которые препятствуют полному контакту воды с мембраной системы обратного осмоса. В ходе работы системы обратного осмоса определенная часть солевого рассола и иных загрязнителей удаляется через систему дренажа в первой секции корпуса системы обратного осмоса, однако некоторая часть загрязнителей оседает в порах и на поверхности мембраны системы обратного осмоса, поэтому необходимо производить регулярную промывку мембраны.
Наиболее выгодным и эффективным методом промывки композитной мембраны систем обратного осмоса является метод обратной промывки мембраны, при котором удаление с поверхности мембраны загрязнителей достигается обратным потоком воды, который проходит сначала через менее загрязненный слой композитной мембраны системы обратного осмоса, а потом удаляет загрязнители с более загрязненного слоя. Обратная промывка мембраны в системах обратного осмоса предполагает пропускание воды из второй секции рабочей камеры системы обратного осмоса в первую, при котором используются гораздо меньшие объемы воды, необходимой для эффективной промывки мембраны системы обратного осмоса.
Чувствительность композитной мембраны системы обратного осмоса объясняет необходимость использования в системе обратного осмоса предварительных фильтров механической очистки воды (при использовании систем очистки сточных вод), которые удалят из воды грубые примеси. Песок, глина, ржавчина — все это способно физически повредить мембрану системы обратного осмоса, приведя тем самым ее в неисправное состояние. От исправности и сохранения целостность мембраны системы обратного осмоса напрямую зависит качественность очистки воды в системе. Любое механическое повреждение мембран системы обратного осмоса приводит к ее немедленному разрушению, так как в рабочей камере системы обратного осмоса мембрана подвергается постоянному воздействию высокого давления, что является усугубляющим повреждения мембраны системы обратного осмоса фактором, который необходимо принимать во внимание при расчете работоспособности и срока службы системы обратного осмоса.
Производительность систем обратного осмоса.
При выборе системы обратного осмоса одним из наиболее важных факторов является производительность системы обратного осмоса. Производительность системы обратного осмоса — это объем пропускаемой через систему обратного осмоса воды или же скорость очистки воды в системах обратного осмоса. При выборе системы обратного осмоса производительность той или иной модели должна соответствовать объемам потребляемой ежесуточно или ежечасно воды.
Основным фактором, влияющим на производительность системы обратного осмоса являются условия, при которых будет производится очистки воды в системе обратного осмоса. К условиям внешней среды относят прежде всего общий состав воды, а также температуру и давлению. В большинстве современных систем обратного осмоса увеличение температуры и давления на мембрану системы обратного осмоса увеличивается также скорость очистки воды, то есть производительность системы обратного осмоса.
При высокой температуре любые вещества расширяются, то есть увеличивается пространство между молекулами вещества. Активированная диффузия в системах обратного осмоса предполагает прохождение молекул воды через пространства между молекулами композитной мембраны, поэтому расширение мембраны системы обратного осмоса приводит к увеличению пропускной способности мембраны, что в свою очередь обуславливает высокую производительность системы обратного осмоса.
Не меньшую роль в производительности системы обратного осмоса играет величина давления воды на мембрану системы обратного осмоса. При высоких давлениях воды в рабочей секции системы обратного осмоса процесс диффузии производится с большей скоростью, чем при низких давлениях воды в системах обратного осмоса, поэтому рекомендуется использовать максимально допустимое давление в системе обратного осмоса.
Преимущества использования систем обратного осмоса перед другими методами глубокой очистки воды.
Среди основных преимуществ систем обратного осмоса перед установками глубокой очистки воды, основанных на других технологиях, в первую очередь называется эффективность систем обратного осмоса. При работе системы обратного осмоса вода отделяется от растворенных примесей на молекулярном уровне, что свидетельствует о качестве очистки воды в системах обратного осмоса. Большинство современных систем обратного осмоса позволяют устранить из воды до 98 процентов любых растворенных веществ, однако возможна также и полное удаление растворенных загрязнителей. Это возможно в тех системах обратного осмоса, где используется поочередная фильтрация воды через несколько композитных мембран или, иными словами, присутствует многокомпонентность рабочих модулей системы обратного осмоса.
В отличии от альтернативных способов глубокой очистки воды от растворенных веществ системы обратного осмоса никаким образом не сказываются на физических или химических свойствах самой воды. В системах обратного осмоса не используется никаких потенциально опасных химических реагентов, что служит гарантией безопасности и экологической чистоты работы систем обратного осмоса.
Не меньшую важность представляет собой уменьшение затрат электроэнергии в системах обратного осмоса. Благодаря использованию в системах обратного осмоса только современных технологий значительно сокращается и расход энергии, и расход воды для промывки мембраны систем обратного осмоса, что в свою очередь приводит к большей экономичности и выгодности использования систем обратного осмоса.
|