Технопарк РХТУ им Д.И. Менделеева +7 495 7680646, +7 499 9784959

Электрофлотатор

Мембранные технологии

Системы обратного осмоса

Установки микрофильтрации

Ионообменные технологии

Сорбционные технологии

Фильтр прессы

Выпарные установки

Оборотное водоснабжение

Требования ПДК

Ультрафильтрация

Установки ультрафильтрации для очистки воды

       На предприятиях машиностроительной отрасли промышленности в процессе производства образуются сточные воды, которые, при недостаточной степени очистки, являются источниками загрязнения водных объектов. Загрязняющие вещества приводят к качественным изменениям физических свойств воды и ее химического состава.
       Количественный и качественный состав сточных вод промышленных предприятий разнообразен и зависит от технологических процессов, применяемых в производственном цикле. В основном промышленные сточные воды содержат взвешенные вещества, нефтепродукты, ПАВ и ионы тяжелых металлов, что особенно характерно для стоков гальванического производства.
       Задача промышленной очистки воды приобретает в РФ все более серьезное значение, так как большинство очистных сооружений машиностроительных комплексов морально и физически устарело и более не позволяют добиться качественной очистки сточных вод в соответствии с требуемыми нормативами ПДК, а также обеспечить создание на предприятии системы оборотного водоснабжения.
       Для решения существующих проблем создан ряд современных очистных сооружений, позволяющих вести промышленную очистку воды от взвешенных веществ, тяжелых металлов, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), и других вредных веществ. Работа очистных сооружений основана на новых технология очистки воды: электрофлотации и ультрафильтрации.
       На Рис.1. приведена технологическая схема очистки сточных вод гальванического производства с последующим сбросом очищенной воды в систему канализации, либо подачей на установку обратного осмоса для обессоливания при создании оборотного водоснабжения предприятия. Данная система промышленной очистки воды рекомендуется для использования при проектировании новых очистных сооружений, либо реконструкции действующих систем очистки сточных вод для повышения их экологической безопасности и экономической эффективности.

       Рис.1. Технологическая схема очистки сточных вод: Е1, Е2, Е3, Е4, Е5 – усреднитель; Н1, Н2, Н3 – насос; Д1, Д2, Д3 – дозатор раствора реагента; НД1, НД2, НД3, НД4 – дозирующий насос; Р1 – реактор; ЭФ – Электрофлотатор; ИПТ – источник питания электрофлотатора; ФП – фильтр-пресс; КФ – кварцевый фильтр; УФ – ультрафильтр.

      Очистные сооружения функционируют следующим образом: сточные воды гальванического производства поступают в усреднитель Е1. Из усреднителя Е1 сточные воды подаются насосом Н1 в реактор Р1. В реактор Р1 для предварительной обработки стоков дозаторами НД2 и НД3 дозируются реагенты: раствор щелочи и флокулянта Суперфлок. Из реактора Р1 сточные воды поступают в электрофлотатор ЭФ, где происходит извлечение взвешенных веществ, тяжелых металлов, нефтепродуктов и ПАВ. Из усреднителя Е2 в усреднитель Е1 дозатором НД1 дозируются отработанные растворы электролитов. После очистки вода из электрофлотатора самотеком поступает в емкость Е3. Осветленная вода из емкости Е3 насосом Н2 подается на кварцевый фильтр КФ и после фильтрации поступает в емкость Е4. Из емкости Е4 вода насосом Н3 подается на установку ультрафильтрации (ультрафильтр) УФ, в котором происходит удаление остаточной концентрации ионов тяжелых металлов до норм ПДК. Очищенная вода сбрасывается в систему канализации, либо может быть возвращена в технологический процесс (в соответствии с ГОСТ 9.314-90 вода 2-й категории) при создании системы оборотного водоснабжения.
       Шлам проходит процесс обезвоживания на фильтр-прессе ФП. Обезвоженный шлам влажностью не более 70% утилизируется.
       Основными техническими установками данных очистных сооружений являются электрофлотатор и установка ультрафильтрации. Ультрафильтр состоящий из комплекта керамических мембран, корпуса из нержавеющей стали, расходомера и системы регенерации представлен на Рис.2. Работа аппарата основана на процессе ультрафильтрации, описание которого представлено ниже. Установка работает, как в непрерывном, так и в периодическом режимах и обеспечивает извлечение СПАВ и ионов тяжелых металлов Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Pb²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ Ca²⁺, Mg²⁺.

Рис.2. Установка ультрафильтрации производительностью 1,5 м³/час, г. Тула

       Подобная технология очистки воды успешно реализована на нескольких очистных сооружениях гальванических производств в РФ. Технология предусматривает обработку кислотно-щелочных и хромсодержащих сточных вод в самостоятельных технологических цепочках. Технология обеспечивает глубокую очистку сточных воды от тяжелых металлов до уровня 0,005 мг/л, взвешенных веществ и нефтепродуктов до 0,01–0,05 мг/л. Рекомендуется для вновь строящихся очистных сооружений в регионах с жесткими нормами ПДК.
       Представленные выше технологии нашли применение в модульных, блочно-модульных и сборных установках. Разработаны различные модификации модульных установок в зависимости от состава сточных вод и климатических условий.
       Модульные установки очистки воды производительностью от 0,1 до 50 м³/ч отвечают современным гигиеническим нормам и предназначены для промышленной очистки воды до требований ПДК рыбохозяйственных водоемов.

       Ультрафильтрация - мембранный процесс, находящийся между микрофильтрацией и нанофильтрацией. Ультрафильтрационные мембраны имеют диаметр пор 0,005-0,2 мкм и позволяют задерживать высокодисперсные и коллоидные частицы, макромолекулы с нижним пределом молекулярной массы до нескольких тысяч, микроорганизмы и водоросли. Сравнительная таблица фильтрующих способностей различных мембранных процессов представлена здесь (таблица подготовлена специалистами Технопарка РХТУ им Д.И. Менделеева).

       Ультрафильтрация это продавливание жидкости через полупроницаемую мембрану, являющейся проницаемой для ионов и малых молекул и, в тоже время непроницаемой для коллоидных частиц и макромолекул. Ультрафильтрация растворов, содержащих молекулы ВМС (высокодисперсных систем), в отличие от ультрафильтрации золей, называют молекулярной фильтрацией. Ультрафильтрацию можно рассматривать как гиперфильтрацию, когда мембрана пропускает только молекулы растворителя или как диализ под давлением. В первом случае мембранный процесс обычно называют обратным осмосом.

Характеристики некоторых ультрафильтрационных мембран

       Мембраны ультрафильтров как правило изготавливаются в виде цилиндрических патронов или пластин из микропористых неорганических материалов, но чаще всего из синтетических полимеров (полиамиды, эфиры целлюлозы и пр.). Максимальный размер проходящих через мембрану молекул частиц (частиц) находится в пределах от нескольких мкм до сотых долей мкм. Селективность (разделяющая способность) мембран зависит от их физико-химических свойств и структуры, состава фильтруемой среды, давления, температуры и других факторов.
       Ультрафильтрация в качестве метода очистки воды, концентрирования сточных вод,  и/или фракционирования ВМС и многокомпонентных систем находит широкое применение в промышленном производстве. Ультрафильтры используют для очистки воды от ионных и не ионных загрязняющих веществ, органических растворителей, дизельного топлива и масел, разделения смесей белков (извлечение фосфолипидов из фосфатидного концентрата), производства витаминов и ферментов. Ультрафильтрацию применяют для микробиологического и дисперсионного анализа, а также анализа загрязнений воздушных масс и водных объектов бытовыми и промышленными отходами.