Мембранная технология водоочистки

КАКИЕ БЫВАЮТ МЕМБРАННЫЕ МЕТОДЫ

Мембранные методы относятся к физическим методам, при которых сточные или технологические воды разделяются на очищенную воду и концентрат. От­деляются такие примеси, как:

• твердые вещества;
• растворенные вещества;
• коллоидные вещества;
• жидкости второй фазы.

Принцип мембранной технологии сепарации представлен на рис. 1. Подаваемая вода делится на два потока. Одна часть потока содержит продукт (филь­трат или пермеат) в зависимости от результативности сепарации, другой поток содержит остающуюся фракцию (или концентрат), которая содержит задержан­ные мембраной примеси сточных вод. Хотя для микро- и ультрафильтрации понятие фильтрата в части потока, проходящего через мембрану, формально верно, на практике установилось понятие пермеата, которое используется в дальнейшем для описания мембранной методики.

Мембранная фильтрация классифицируется по процессам сепарации, которые различаются по размеру молекул отделяемых примесей в воде:

• микрофильтрация (МФ/MF);
• ультрафильтрация (УФ/UF);
• нанофильтрация (НФ/NF);
• обратный осмос (OO/RO) [reverse osmosis].

Рисунок 1. Принцип мембранной технологии сепарации

ПРИНЦИПЫ МЕМБРАН ДЛЯ РАЗНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Микро-, ультра- и нанофильтрация соответствует принципу пористой мембра­ны. Частицы, размер которых превышает максимальный диаметр пор мембра­ны, не могут пройти через нее. Диаметром пор определяется также предел се­парации мембраны.

Для обратного осмоса действует принцип мембраны растворимости, по которому молекулы воды проходят через мембрану путем перемены мест (диффу­зии).

Идеальная мембрана растворимости представляет собой однородную полимер­ную пленку, механизм транспортировки которой определяется в основном диффузией и распределением (растворимость диффундирующих веществ в материале мембраны и в среде). В противоположность пористой мембране, у ко­торой отделение зависит от размера частиц, мембраной растворимости можно отделять вещества с тем же диаметром молекул, если их распределение в обеих средах достаточно различается.

Поскольку на сепарацию влияет не только размер частиц, но и молекулярные и коллоидные структуры, а также взаимодействие между мембраной и сепари­руемой средой, то области применения в значительной степени пересекаются. Поэтому не всегда можно четко различить отдельные методы.

Мембранная технология применяется, в частности, для полноценной рецирку­ляции сточных вод: нефтяных эмульсий, промывочной воды металлообраба­тывающей промышленности, при электрофоретическом окрашивании и в тек­стильной промышленности для окрашенных сточных вод. Сточные воды, из которых при помощи мембранного метода восстанавливаются ценные при­меси, возникают, например, в пищевой промышленности, особенно молочной (белки), мясоперерабатывающей, химической промышленности и при произ­водстве полупроводников. Прочие области применения можно найти в бумаж­ной, химической, фармацевтической промышленности, а также в гальванике.

Еще одна разработка — это мембранно-биологический метод очистки. Здесь речь идет о методике, которая состоит из биологической очистки в аэротенке и отделении биомассы от очищенной воды при помощи мембраны (сравн. гл. 5 «Биологические методы превращения веществ»). Мембранные биореакто­ры применяются, например, при очистке воды в бункерах и в фармацевтиче­ской промышленности.

При написании статьи использовались материалы пособия: «Очистка промышленных сточных вод», СпБ: Новый журнал