Как создать технические условия для мембранных систем

Как создать условия для мембранПри проектировании и эксплуатации мембран­ных систем водоподготовки не­обходимо создавать технические условия, способствующие укрупнению природных микрочастиц с ми­нимальной гидрофильностью. Чем меньше их гидрофильность, тем меньше они будут загрязнять мембранную повер­хность.

Обеспечить точное исполнение требований эксплуатационного регламента

Большинства из них мож­но избежать или минимизиро­вать их с помощью предвари­тельной обработки исходной воды и точным исполнением требований эксплуатационного регламента системы водоподго­товки. Одно из необходимых ус­ловий недопущения осадкооб­разования — турбулизация пото­ка в каналах мембранных фильтрэлементов, что требует доста­точно высоких скоростей пото­ка над поверхностью мембраны — не менее 20—30 см/сек. Мем­бранные фильтрэлементы обла­дают развитой фильтрующей поверхностью 32 м2 на 1м3/час пермеата.

Скорость потока оп­ределяется типоразмером фильрэлемента, составом и темпе­ратурными условиями исходной воды, требо­ваниями к качеству пермеата, эксплуатационными и экономическими факторами.

Мини­мальный поток концентрата с 8″ RO—элемента должен быть 5,5— 6,5 м3/час, а для 4″ элемента 0,8—1,1 м3/час. Увеличение ско­рости потока над мембраной снижает загрязнение и увеличи­вает рабочий ресурс мембран­ного ф/элемента. Технологи­ческие требования к качеству очищенной воды в ликероводочном производстве довольно жесткие, поэтому для обеспече­ния безопасной, в плане осад­кообразования, эксплуатации мембранных установок необхо­димо поддерживать высокую скорость потока.

Поддержка минимального загрязнения в сложившихся эксплуатационных условиях

В сложившихся эксплуата­ционных условиях поддержка минимального загрязнения мембранного контура определя­ется совершенством конструк­ции мембранных фильтрэлементов:

  • классом чистоты мемб­ранной поверхности;
  • качеством каналообразующей сетки — турбулизатора, обеспечивающей отсутствие застойных зон;
  • равно­мерностью мембранных каналов по длине фильтрэлемента;
  • на­личием защитной стеклопластиковой оболочки на внешней поверхности фильтрэлемента.

Мембраны изготавливают из полиамида и применяют в щелочной среде

ТУ мембранных систем Мембраны для RO изготав­ливаются в основном из поли­амида и ацетатов целлюлозы с селективностью 95—99,9%. Та­кие же мембраны для нано-фильтрации показывают селек­тивность по поливалентным ионам 95—99%, а по монова­лентным 30—40%. Важным фактором применимости мем­бран является их химическая стойкость в широком диапазо­не рН, а также в среде актив­ных окислителей.

Так, мембра­ны из ацетета целлюлозы бо­лее хлоростойкие, чем поли­амидные, что позволяет применять их при высоком со­держании активного хлора в исходной воде (до 0,6 мг/л) и санитизации мембранной уста­новки хлорсодержащими ра­створами. Однако они подвержены деструкции в щелочной среде, рабочий диапазон рН для этого класса мембран 3,5—7,2. Полиамидные мембраны могут эксплуатироваться в диапазоне рН 2,5—11, однако они очень чувствительны к воздействию окислителей. При содержании активного хлора в исходной воде ?0,1 мг/л необходимо в состав блоков предподготовки вводить фильтр с активным углем или узел дозирования восстановите­ля.

Солесодержание концентра­та определяется (регулируется) параметром конверсии — отношением потоков пермеата и ис­ходной воды. Например, чтобы получить поток пермеата 3,4 м3/ час при конверсии 75%, поток исходной воды должен быть 4,5 м3/час, при этом солесодер­жание концентрата возрастет в четыре раза. Поэтому проект­ная величина параметра конвер­сии не должна превышать пре­дела растворимости солей в по­токе концентрата во избежание загрязнения мембранных филь­трэлементов.

Растворимость ма­лорастворимых солей типа СаСО3, ВаСО3, а также углекис­лоты увеличивается при сниже­нии рН. Поэтому для увеличе­ния конверсии и предотвращения осадкообразования в мем­бранном контуре применяют подкисление потока исходной воды. Иногда экономически целесообразно применение инги­биторов осадкообразования. Од­нако эти технологические при­емы можно использовать толь­ко в непищевых отраслях.

Усло­вия эксплуатации — рекомендации специалистов

При ухудшении качества ис­ходной воды (сезонные колеба­ния, подключение другого источ­ника водоснабжения), если усло­вия эксплуатации не исключают формирование осадка на мемб­ранной поверхности, необходи­мо снизить поток пермеата (уменьшить конверсию), приме­нить умягчение исходной воды, снизить рабочее давление, сни­зить солесодержание исходной воды, направив часть потока пер­меата на вход в мембранную ус­тановку, увеличить поток кон­центрата, оптимизировать рабо­ту блоков предподготовки, что­бы исключить коллоидные и био­логические загрязнения, провести регенерационные промывки.

В. И. Федоренко , заведующий лабораторией мембранной технологии пищевых производств ГНУ ВНИИПБТ РАСХН