Ультрафильтрация или традиционная технология очистки воды – сравнительный анализ
Традиционная схема очистки для подготовки питьевой воды
Исходная вода содержит в себе различные примеси, которые необходимо удалять перед ее использованием в питьевом водоснабжении. В качестве первой ступени очистки воды в таком случае традиционно используют отстойники разных видов. При этом для удаления коллоидных примесей в отстойники добавляют специальный реагент – коагулянт, который вызывает сцепление коллоидных частиц во флоккулы с последующим выделением их из воды.
Вода, прошедшая коагуляцию, может содержать в себе частицы не успевших сформироваться хлопьев. Поэтому ей необходима дальнейшая фильтрация. Традиционно такую воду прогоняют через механические фильтры с разной степенью (одно или двухслойные) и типом загрузки.
Ультрафильтрация
Это технология мембранной очистки воды, когда жидкость проходит через имеющие множество пор мембраны, собранные в определенном модуле. Размеры мембран сопоставимы с размером удаляемых примесей, поэтому большинство примесей осаждается на мембранах. Ультрафильтрация очищает воду не только от коллоидных и взвешенных веществ, а также от бактерий и вирусов (log показывает степень удаления бактерий и вирусов).
При использовании ультрафильтрационной очистки, так же как и для традиционной обработки, в поток обрабатываемой воды дозируется коагулянт, доза которого в 3-5 раз меньше дозы коагулянта, используемого при коагуляции в осветлителе или напорной коагуляции.
Когда производительность мембранного модуля падает, проводится обратная промывка, после которой восстанавливаются исходные характеристики работы мембраны. При сильных загрязнениях проводится химическая промывка с добавлением реагентов.
Факт 1. Выбор способа очистки определяется технико-экономическими показателями
В расчет берутся капитальные затраты, затраты, определяющие эффективность работы установок (качество очищенной воды), и затраты на обслуживание установок.
Эффективность очистки (традиционная технология/ ультрафильтрация)
| Высокая/ Высокая | Умеренная/ Высокая | Умеренная/ Высокая | Отсутствие/ Отсутствие | Ухудшение/ Отсутствие |
|
|
|
|
|
Из таблицы видно, что эффективность очистки воды с помощью ультрафильтрации значительно выше традиционной технологии. Это достигается более тонкой фильтрацией на установках ультрафильтрации – 0,01-0,03 мкм, тогда как стандартная тонкость фильтрации на песчаных фильтрах составляет 100 мкм, а теоретически получаемая – 10 мкм.
Факт 2. Значительно меньшее использование коагулянта в ультрафильтрации по сравнению с традиционной технологией
Обратимся к таблице 2, в которой представлена информация по некоторым физическим и химическим параметрам речной воды и показателям, достигнутым после очистки 2-мя способами.
| Параметр | Исходная вода | Традиционная технология | Ультрафильтрация |
| Мутность, мг/л | 2,7-4,2 | 0-031 | 0 |
| Окисляемость, мгО2/л | 12,8-16,4 | 3,6-4,0 | 3,7-4,0 |
| Цветность, град | 140-180 | 10 | 8 |
| Доза коагулянта по Al2O3, мг/л | - | 21-36 | 6-12 |
Из таблицы видно, что при достижении почти одинаковых значений представленных показателей доза используемого при ультрафильтрации коагулянта ниже в 2-3 раза.
Факт 3. Высокая заводская готовность установок ультрафильтрации
Установки ультрафильтрации поставляются в полной заводской готовности, что существенно снижает объем строительных работ (и затрат, соответственно).
На Рис. 1 – проект примерно одинаковой производительности около 24 000 м³/сут на механических фильтрах и ультрафильтрации.
Площадь, занимаемая установкой ультрафильтрации, в 4 раза меньше по сравнению с площадью, занимаемой механическими фильтрами и горизонтальным отстойником.
Примерные габариты традиционной установки: механические фильтры 18x42 м + осветлители 18x54 м.
Общая площадь 1730 м². Примерные габариты ультрафильтрации 9x42 м. Общая площадь 380 м².
Факт 4. При новом строительстве капитальные затраты на традиционную двухступенчатую установку чуть превышают затраты на ультрафильтрацию
По стоимости оборудования многочисленные расчеты для промышленных установок показали, что при новом строительстве и использовании комплектующих и степени автоматизации одного класса, капитальные затраты на традиционную двухступенчатую установку чуть превышают затраты на ультрафильтрацию.
В таблице 3 сведены все затраты на установку осветления по традиционной технологии и ультрафильтрации в натуральных показателях. Из таблицы видно, что ультрафильтрация экономически более целесообразна для эксплуатации. Данное положение подтверждалось неоднократными технико-экономическими расчетами практически для всех промышленных объектов.
| Наименование | Традиционная технология | Ультрафильтрация |
| Капитальные затраты, условные ед. | 1 | ≤1 |
| Эксплуатационные затраты | ||
| Коагулянт, г/куб.м | 30-90 | 10-30 |
| Флокулянт, г/куб.м | 1-5 | 0 |
| Кислота, г/куб.м | 0 | 0,5 |
| Щелочь, г/куб.м | 0 | 0,5 |
| Эл.эн., кВт/куб.м | 0,08 | 0,10 |
| Вода, % | 5-10 | 5-10 |
Подытожим, установки ультрафильтрации выгоднее традиционного оборудования (отстойников и механических фильтров), потому что:
- эффективнее очищают воду
- занимают гораздо меньшую площадь
- требуют меньших затрат на капитальное строительство и меньших затрат на реагенты
К минусам использования установок ультрафильтрации можно отнести необходимость грамотного инжиниринга и эксплуатации и потребность в дополнительных реагентах для химических промывок, поэтому выбирать компанию-поставщика ультрафильтрационного оборудования нужно, ориентируясь на подтвержденный положительный опыт реализации проектов с ультрафильтрацией.
