Сентябрь 2016 — Статьи об очистке воды! Оборудование для водоочистки, водоподготовки, подбор фильтров для воды

Мобильные Установки Очистки Воды


Компания: Промводснаб

Серия: “ PVS SK ”

Мобильные Установки Очистки Воды

В процессе работы с водоочистным оборудованием, специалистами нашей компании обнаружена следующая тенденция: существует множество технологий, позволяющих получить питьевую воду из любого источника, но в этом случае сама очистная установка оказывается стационарной и привязанной к характеристикам источника воды.Наиболее мобильными в таком случае оказываются установки контейнерного типа, которые собираются либо в заводских условиях, либо на месте установки, но все равно требуют стационарного базирования и длительной подготовки к передислокации.

В то же время, в определенных ситуациях (какое-либо ЧП, авария, и т.п.) возникает необходимость в снабжении водой питьевого качества население района, в котором произошло ЧС и по каким – либо причинам отсутствует водоснабжение, а также обеспечивать потребности в питьевой воде сотрудников аварийных служб, работающих на месте аварий. Вариант как, подвоз воды, может оказаться малодоступным, чересчур долгими или дорогими, по причине удаленности или невозможности организации оперативно - плановой доставки питьевой воды.

Возможный выход в такой ситуации – универсальные, мобильные (собранные на рамном модуле) установки, которые позволят подготавливать питьевую воду вблизи от места происшествия, используя местные источники воды (реки, озера, колодцы, скважины, родники прочие источники пресной и солоноватой воды).

В процессе работы над данным направлениембыли сформированы основные требования, которые должны предъявляться к установкам такого типа:

Мобильность:

Установка должна размещаться на типовой платформе железнодорожного вагона и / или грузового автомобиля повышенной проходимости для оперативной доставки установки к месту назначения.

Простота развертывания и эксплуатации во время работы / минимальное время запуска в эксплуатацию:

Установка должна занимать у обслуживающего персонала минимум времени и действий для подключения и запуска на месте работы.

Производительность и отказоустойчивость:

Установка должна обеспечивать заявленную производительность при частичном отказе оборудования (поломки при транспортировке, выходе из строя вследствие длительной непрерывной работы, выполнении регенерации, сервисного и технического обслуживания, частичного ремонта).

Энергонезависимость:

Установка должна вырабатывать электроэнергию, чтобы обеспечить свою работу. Время автономной непрерывной работы должно составлять не менее 72 часов (расчетное время доставки расходных материалов и реагентов для продолжения работы системы).

Работа с широким спектром загрязнений:

Установка должна иметь возможность быстро перенастраиваться на очистку воды из разных источников исходной воды. При этом, визуальной оценки воды и экспресс анализов должно быть достаточно для того, чтобы удостовериться в возможности дальнейшей очистки исходной воды до питьевого качества.

Простота в управлении / информативность системы / обратная связь

Управление установкой должно быть наиболее простым. Установка должна сама сообщать о своем состоянии, предполагаемом оставшемся ресурсе, всячески информировать оператора об ошибках и способах их устранения.

Минимум реагентов / доступность реагентов

Система должна использовать только необходимые и наиболее доступные реагенты.

Простота в обслуживании и ремонте

Выполнение большинства сервисных и аварийных работ, связанных с поддержанием работоспособности установкидолжно быть организовано без привлечения высококвалифицированных специалистов и выполнено силами операторов на месте развертывания системы.

Все эти требования, предъявляемые к системам очистки воды данного типа, служат единой цели:

В аварийной или чрезвычайнойситуации иметь возможность как можно быстрее обеспечить водой питьевого качества в необходимом количестве потребителей в местах, где обеспечение питьевой водой нарушено по каким-либо причинам.

Медикаменты в воде.

Недавно, после пятимесячного исследования, Associated Press опубликовала свои открытия в области широкого распространения фармацевтических средств в питьевой воде и ее источниках. Источниками информации для этого исследования послужили научные доклады, федеральные базы данных, сайты по изучению окружающей среды, заводы по очистке воды и более чем 230 интервью.

Как они попадают в воду

Многие люди смывают фармацевтические препараты, лекарства для домашнего скота и домашних животных, а также средства личной гигиены в туалет или выбрасывают в мусорные ящики. Свой вклад в этот процесс также вносит фармацевтическая промышленность, больницы и оздоровительные центры.

Поскольку около 90% лекарств, употребляемых внутрь, проходят через тело человека не изменяясь, многие из них попадают в окружающую среду через продукты жизнедеятельности человека. Это дает возможность лекарственным препаратам оказаться в частных и муниципальных источниках воды.

В связи с тем, что в Соединенных Штатах растет популярность пополнения бассейна грунтовых вод (добавление воды в ту зону, где она пополнит естественный подземный сток или объем дождевой воды), ученые согласились, что фармацевтические препараты могли стать источником загрязнения грунтовой воды. Один из них добавляет, что риск того, что фармацевтические препараты будут найдены в грунтовой воде, - "относительно высок" для мест, где поверхностная вода попадает в грунтовую воду.

Молекулярные размеры и мембраны

Поскольку человек выпивает 2 или менее процента от всей воды, употребляемой для домашних нужд, очистка воды от остаточных элементов фармацевтических средств в точке использования / в точкевхода кажется весьма рентабельным методом.

Институт инженерных исследований Colorado School of Mines изучал эффективность нанофильтрации и обратного осмоса (наряду с другими технологиями) с точки зрения удаления медикаментов из сточных вод. Никакие лекарственные препараты не были обнаружены в третично обработанных потоках после нанофильтрации и обратного осмоса. Из этого можем сделать вывод, что, по крайней мере, некоторые из фармацевтических препаратов могут быть удалены существующими мембранными технологиями.

Обратно осмотическая мембрана удаляет частицы размером около 0,000099 микрон (µm). Также эта технология подойдет для удаления очень редких (не фармацевтических) органических молекул размером от 0,00086 µm до 0,0015 µm. Но возникает вопрос, вписываются ли в этот диапазон размера все фармацевтические молекулы?

Ультрафильтрация и озон

В состав многих медикаментов входят энзимы, молекулы, вызывающие большую реакцию. Большинство энзимов находятся в спектре действия ультрафильтрационных мембран, от 0,002 µm до 0,02 µm. Протеины могут иметь и положительный, и отрицательный заряд, поэтому возможно то, что они будут притянуты к ионообменным смолам. Абсорбирующие анионные смолы могли бы играть свою роль в удалении больших органических молекул.

Гранулированный активированный уголь и озонизация были очень эффективны в удалении carbamazepine, diclofenac and bezafibrate в лабораторных условиях и при промышленной очистке воды. Также лабораторные исследования доказывают, что озон в количестве 3,0 мг/л сокращает уровни содержания primidone на 90%. Хотя, ни гранулированный активированный уголь, ни озонизация, по одиночке не были полностью успешными в удалении clofibric кислоты, в комбинации друг с другом они сокращают уровень содержания препарата до нижних пределов обнаружения.

Активированный уголь, озон, ультрафильтрация

Гранулированный активированный уголь эффективен, поскольку он может собирать широкий спектр соединений. Во многих медикаментах составные элементы похожи на бензольные кольца или группы амина, которые увеличивают их способность быть абсорбированными активизированным углем.

Есть также мнение, что активированный уголь в порошковой форме может быть даже более эффективным, если используется правильным образом.

Эффективность озона связана с его способностью химически атаковать/разрушать

лекарственные молекулы. Например, он может окислить различные виды функциональных ароматических связей (сил, связывающих определенные атомные структуры на основе углерода внутри молекул) в фармацевтических препаратах.

Процессы повышенного окисления с использованием комбинации озона и ультрафильтрации или озона и перекиси водорода также продемонстрировали подтверждение удаления некоторых из этих загрязнителей.

Associated Press обнаружила 56 фармацевтических препаратов

в источниках муниципальной воды, включая:

- Препараты против боли, инфекций, высокого холестерина, астмы, психических заболеваний, проблем с сердцем;

- Противоэпилептические и снижающие беспокойство препараты;

- Лекарства от ангины, стабилизатор настроения carbamazepine;

- Антибиотики, болеутоляющее средство naproxen, половые гормоны, включая эстроген; clofiric кислота – побочный продукт лекарств от высокого холестерина.

Такое большое количество лекарственных препаратов и наличие в них широкого спектра химических соединений приводят к выводу, что один вид очистки воды недостаточен для их полного удаления. Для этого необходимы следующие технологии:

обратный осмос, нанофильтрация, гранулированный активированный уголь, озонизация, ультрафильтрация, микрофильтрация, дистилляция, submicron картриджные фильтры и карбон-блоки.

Пока концентрация обнаруживаемых в воде медикаментов низка, нет причин для большой паники. Однако, в будущем исследования могут дать результаты по воздействию этих лекарственных препаратов наорганизм человека, и выявят все, связанные с этим, риски для здоровья человека.

Промывка мембранных фильтров


Определяя оптимальную точку нужно помимо производительности, приносящей пользу принимать во внимание водные объемы, как первоначальные, так и те, что сбрасываются в канализационную систему. Оптимальные пропорции продолжительности промывания и фильтровального цикла рассчитывают при помощи экономических вычислений.

Если в первоначальной воде есть примеси, имеющие грубый дисперсный состав и песок, то на начальном этапе технологического процесса, ставят фильтр с сеточками, который промывается самопроизвольно.

Чтобы не допустить биологического заволакивания мембран используют дезинфектантное вещество, которое добавляется в воду, предназначенную для обратного промывания элементов мембранной установки. Обычно в качестве дезификтанта применяется гипохлорит натрия или другие биоциды.

Фильтрующие системы, работающие по принципу обратного осмоса, очищают воду от различных примесей, например, удобрений и тяжелых металлов. Микроскопическое сито не пропускает почти никакие примеси, из тех, что могут находиться в воде, в независимости от их типа. Это позволяет защитить тех, кто использует воду от неприятностей, вызванных неполноценным анализом первоначальной воды, это особенно важно для скважин, пробуренных индивидуально.

На результативность обратного осмоса по отношению к разным примесям влияют различные факторы: температурный режим, уровень давления, материал, из которого состоит мембрана, элементов, входящих в состав первоначальной воды. Вода при помощи таких фильтров очищается примерно на 90%. Органические элементы, вес которых превышает 100, выводятся полностью, а более легкие, проходят сквозь мембрану в небольшом количестве.

В ходе обратного осмоса происходит разделение воды и частиц, которые в ней растворены. Во время этого на одной части мембраны собирается почти полностью очищенная вода, а грязь и примеси оседают на другой стороне.

Результативность действия мембраны определяют при помощи тестирования, которое проводят в лабораторных условиях.

Чтобы мембрана работала надежно, важно правильно выбрать для нее материал. Предпочтение отдают материалам, обладающим меньшей восприимчивостью к примесям и грязи, которые присутствуют в первоначальной воде. Важна и конструкция агрегата, она должна давать возможность выполнять промывание фильтров гидравлически с наибольшей результативностью. Помимо этого, нужно уметь делать прогнозы, в отношении работы агрегата на протяжении длительного времени.

Мембрана – главная составляющая фильтров

Мембрана – это наиболее важная и главная составляющая фильтров, функционирующих по принципу обратного осмоса. Водный поток проходит сквозь поры фильтра, настолько маленькие, что частицы грязи через них почти не просачиваются. Для предотвращения забивания мембран, поток воды, вымывающий частицы грязи, направляют вдоль ее поверхности. Происходит разделение одного потока на входе на два на выходе. Получается смесь, которая проходит через поверхность мембраны, она называется пермеат и часть первоначального потока (концентрат).

Мембранная установка обратного осмоса, являющаяся полупроницаемой – это полимерный элемент, обладающий композитным составом, плотность которого неравномерна. Данный полимер содержит два слоя, которые тесно связаны друг с другом. Слой, расположенный снаружи, отличается высокой плотностью, его толщина составляет примерно 10-6 см. Он находится на другом слое, который не такой плотный, толщиной в два раза меньше. Мембрана служит препятствием на пути солей, растворившихся в воде и частиц неорганического происхождения, а также органических веществ, обладающих весом свыше 100.

Материалы, из которых делают мембраны

Основным материалом для производства фильтрующих мембран служат полимерные компоненты, например, ацетат, полиимид и другие. Подавляющая часть таких мембран является ассиметричной. В их состав входит тончайший выводящий слой и пористая подкладка, за счет которой достигается прочность. Мембранам, относящимся к полимерному типу, можно придавать разные характеристики, что дает возможность регулировать их выводящие свойства и стойкость к засорению.

Целлюлозная разновидность мембран отчается стойкостью к окисляющим веществам и могут функционировать с дезинфицирующими составами, используемыми для уничтожения вредных бактерий, которые могут быть на материале, применяемом для производства мембран.

Нецеллюлозные фильтраты действуют в условиях небольшого давления в большом диапазоне уровня рН. В большинстве современных технических устройствах применяются именно такие мембраны.

Особо стоит выделить трековые мембраны. Их создают за счет вытравки треков, которые остаются в пленке из полимеров, подвергшейся облучению частиц, обладающих большой энергией. Особенность таких мембран заключается в узконаправленном распределении пор в соответствии с размерами и симметрией структуры. К минусам трековых мембран относится невысокая пористость поверхности и немаленькая цена.

Подавляющая часть современных фильтратов из полимеров обладают устойчивостью к действию химических составов и микроорганизмов в больших диапазонах рН, повышенной выводимостью и эффективностью, могут переносить непродолжительное влияние сильнодействующих окисляющих веществ, например, озона. Характеристики мембран не сильно снижаются на протяжении всего периода эксплуатации, составляющего 5 лет и даже дольше. Мембраны могут изнашиваться в результате истирания расположенного сверху слоя при контакте с абразивными компонентами, которые находятся в воде, подвергшейся обработке или очистке химическими веществами.

Сфера использования мембран обратного осмоса

Мембраны обратного осмоса применяют в разных промышленных областях, везде, где возникает потребность в получении качественной воды (при производстве различных напитков и пищевых продуктов, в фармацевтической сфере).

Мембраны, работающие по принципу обратного осмоса, универсальны. Они прекрасно выводят из воды разные примеси и частицы грязи, вредные микроорганизмы.

Такие мембраны являются отличным фильтром. В теории количество растворенных элементов в конечной (прошедшей фильтрацию) воде должно равняться нулю, причем в независимости от их содержания в исходной воде.

Обратноосмотическая мембранная установка имеет следующее устройство: размер ее пор соответствует размеру мельчайших частиц, которые есть в воде. Через такой фильтр проходят исключительно незаряженные частицы минералов, но наиболее опасные большие частицы, к примеру, взвеси тяжелых металлов, не смогут пройти сквозь такую преграду.

Вещества, имеющие неорганическое происхождение, прекрасно отделяются фильтром обратного осмоса. Вода очищается от неорганических веществ примерно на 85-98%, все зависит от разновидности используемой мембраны.

Такая мембрана выводит из воды также вещества органического происхождения. Частицы массой свыше 100 выводятся полностью, а обладающие меньшей массой проходят в небольших количествах. Так как вирусы и вредные микроорганизмы имеют большой размер, это исключает риск их прохода сквозь фильтрующее сито.

Одновременно с этим, через мембрану могут проникать кислород и различные газы, которые растворяются в воде, влияющие на ее вкус. Вода, прошедшая такую очистку, отличается приятным вкусом, она чистая и не нуждается в кипячении.

Но технические сложности не исключены при использовании таких мембран в бытовых условиях. Технология подготовки воды с применением таких устройств должна содержать следующие операции:

- добавление в первоначальную воду особых веществ, вызывающих образование осадка (от 1 до 5 мг/л);

- обработку водного потока; периодическое промывания фильтров, во время которых сбрасывается давление;

- периодические регенерирующие промывания с использованием щелочных и кислотных компонентов, например, Аминат DM-50 и лимонной кислоты;

- иногда на выходе прошедшей очистку воды из устройства устанавливают приборы, обладающие бактерицидным действием.

Помимо этих сложностей есть и субъективные факторы, мешающие эксплуатации мембран в частных домах, базирующиеся на предубеждениях, возникших вследствие негативного опыта использования импортных и российских устройств для подготовки воды. К сложностям относится и тот факт, что считается, что устройства, функционирующие по принципу обратного осмоса, создают воду, в которой содержится очень мало солей. А качественная вода, предназначенная для питья, должна иметь в своем составе ионы солей (хлор, магний, фтор, калий, кальций).

Применение мембранных систем для очищения воды предусматривает особые требования к выполнению предусмотренных проектом стандартов технологической очистки и способам промывки. Главное условие оптимального функционирования систем очищения мембранами – это непрерывный расход воды, он выражается в литрах на 1 кв. м. площади мембранной установки в 24 часа. Большое значение имеет и контроль за уровнем давления в ходе использования таких установок, количество расходуемой воды. От этих двух параметров зависит выполнение условий непрерывного технологического стандарта и отражение любых отклонений от норм. Нужно непрерывно следить за параметрами фильтрованной воды на выходе из системы очищения. Такой контроль включает действия, направленные на выполнение всех перечисленных условий функционирования мембранной установки. Температурный режим является чрезвычайно важным моментов, от него зависит вязкость воды и, следовательно, скорость, с которой она будет проходить сквозь мембрану. Промывание мембранных систем очищенной водой и химическими веществами – это важная часть удаления загрязнений и защиты от появления отложений на поверхности мембран.