Systemy membranowe wykorzystuj膮 w oczyszczaniu wody procesy fizycznie zupe艂nie odmienne od tradycyjnie stosowanych proces贸w mechanicznych, chemicznych czy biologicznych. Og贸lnie chodzi o separacj臋 frakcji takich jak osad, bakterie, wirusy czy moleku艂y konkretnych zwi膮zk贸w chemicznych na powierzchni membrany, lub wewn膮trz porowatej substancji. Membrany zale偶nie od doboru mog膮 separowa膰 t艂uszcze, cukry, proteiny, rozpuszczone w wodzie sole.
Ciecz przechodz膮ca przez membran臋, ju偶 pozbawiona zanieczyszcze艅 nazywana jest permeatem, a to co pozosta艂o nazywane jest retenatem.
Tak jak najwa偶niejszym parametrem sita jest 艣rednica otwor贸w, tak w przypadku membran najwa偶niejsza jest 艣rednica por贸w, i zale偶nie od niej procesy klasyfikujemy nast臋puj膮co:
Mikrofiltracja (MF) 艣rednica por贸w 0,05 do 5 mikrometr贸w
Ultrafiltracja (UF) 艣rednica por贸w 0,1do 0,01 mikrometra
Nanofiltracja (NF) 艣rednica por贸w 0,01 do 0,001 mikrometra
Odwr贸cona osmoza (Reverse Osmosis, RO) 艣rednica por贸w poni偶ej 0,001 mikrometra
Oczywi艣cie w miar臋 zmniejszania por贸w niezb臋dne jest przy艂o偶enie coraz wi臋kszego ci艣nienia w celu 鈥瀘dcedzenia鈥 permeatu. Ci艣neinie to waha si臋 od聽 1 do 70 bar贸w.
Membrany wykonywane s膮 z tworzyw sztucznych w r贸偶nych formach. Obecnie cz臋sto spotykany jest materia艂 PVDF czyli polifluorek winylidenu. Mog膮 by膰 to membrany p艂askie (FS Flat Sheet). Mog膮 by膰 to wi膮zki cienkich rurek kt贸re wsysaj膮 permeat do 艣rodka (HF, Hollow Fiber). Mog膮 r贸wnie偶 by膰 to arkusze zwini臋te w rulony albo pouk艂adane w dyski. Zapewne istnieje wiele innych mo偶liwo艣ci ukszta艂towania membran, i ka偶dy producent b臋dzie zachwala膰 swoje rozwi膮zanie. Membrany po艂膮czone s膮 w modu艂y po kilka sztuk, do kt贸rych doprowadzone jest spr臋偶one powietrze oraz kt贸re wyposa偶one s膮 w pompy do wytwarzania r贸偶nicy ci艣nie艅 i odsysania permeatu. Cz臋sto ca艂y system membran podzielony jest na kilka modu艂贸w w celu umo偶liwienia konserwacji jednego z nich bez przerywania pracy instalacji.
Membrany znalaz艂y zastosowanie w odsalaniu wody morskiej, uzdatnianiu wody, oraz przy usuwaniu zanieczyszcze艅 trudnych lub niemo偶liwych do usuni臋cia np. w drodze flotacji lub oczyszczania biologicznego. Nie wymagaj膮 one dozowania 偶adnych zwi膮zk贸w chemicznych, a zanieczyszczenia nie bior膮 udzia艂u w 偶adnej reakcji chemicznej w trakcie oczyszczania co mo偶e mie膰 znaczenie przy zagospodarowywaniu odpad贸w.
Przyk艂adowa instalacja membranowego reaktora MBR:
1 cz臋艣膰 mechaniczna – piaskownik i sita
2 cz臋艣膰 biologiczna 鈥 ma艂y natleniany zbiornik tlenowy, w kt贸rym znajduj膮 si臋 modu艂y membranowe
3 system membranowy
4 gospodarka osadowa
Eksploatacja
W du偶ym uproszczeniu membrany 鈥瀢ysysaj膮鈥 permeat ze zbiornika ze 艣ciekami do oczyszczenia. Powoduje to, 偶e z czasem pory w membranach zapychaj膮 si臋 nagromadzonymi zanieczyszczeniami (fouling) lub te偶 wytr膮caj膮 si臋 substancje mineralne (scaling) i niezb臋dne jest ich oczyszczenie. Dokonuje si臋 tego na kilka sposob贸w:
zaprzestanie pracy membrany- relaksacja. ( np. co 15 min na p贸艂 minuty)
Chwilowe odwr贸cenie kierunku przep艂ywu 鈥 backwash ( np. co 2 tyg 40 minut)
metody mechaniczne (kulki, w艂oski ,pocieranie) 鈥 ca艂y czas
wyj臋cie i oczyszczenie powierzchni membran za pomoc膮 substancji chemicznych takich jak kwasy organiczne (np. kwas cytrynowy). Czas i cz臋sto艣膰 zale偶nie od sprawno艣ci procesu
Producenci system贸w membranowych staraj膮 si臋 tak konstruowa膰 urz膮dzenia aby zminimalizowa膰 problem zapychania membran, jak r贸wnie偶 wprowadza膰 r贸偶ne mechaniczne sposoby ich oczyszczania w trakcie pracy. Osad powstaj膮cy w systemie membranowym wymaga takiego samego usuni臋cia jak osad z systemu konwencjonalnego, np. za pomoc膮 prasy osadowej.
Ekonomika
Oczyszczalnia membranowa daje bardzo wysokie parametry oczyszczania 艣ciek贸w np. BZT 3.
Niestety oczyszczalnie membranowe s膮 drogie zar贸wno w zakupie jak te偶 i skomplikowane w eksploatacji.- niezb臋dne jest sta艂e monitorowanie pracy membran i podejmowanie decyzji o ich okresowym czyszczeniu odpowiednim do sytuacji sposobem. 呕ywotno艣膰 membran oceniana jest r贸偶nie, mi臋dzy 3 a 6 lat zale偶nie od sposobu ich eksploatacji, jako艣ci wykonania i wielu innych czynnik贸w.
Warte odnotowania jest to, 偶e przy procesach oczyszczania wody pitnej, membrany produkuj膮 wod臋 o czysto艣ci nawet przekraczaj膮cej czysto艣膰 wody destylowanej, cho膰 instalacja zu偶ywa tylko 1/3 energii w por贸wnaniu z procesem destylacji. Tak uzyskana woda musi by膰 poddana procesowi remineralizacji lub infiltracji, poniewa偶 jest 鈥瀦byt czysta鈥 w por贸wnaniu do wody 藕r贸dlanej, czyli wyp艂ukiwa艂aby z cia艂a ludzkiego warto艣ciowe sk艂adniki mineralne, jak r贸wnie偶 jest oceniana przez konsument贸w jako woda bez smaku.
Mo偶esz skontaktowa膰 si臋 z autorem powy偶szego tekstu za pomoc膮 tego formularza:
November 5th, 2009 | Tags: backwash, flat sheet, fouling, hollow fiber, MBR, membrana, Mikrofiltracja, nanofiltracja, oczyszczalnia membranowa, odwr贸cona osmoza, permeat, polifluorek winylidenu, PVDF, relaksacja, retenat, scaling, ultrafiltracja, wirusy | Category: Uncategorized | Leave a comment