Procesy membranowe stosowane w przemysłowym uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków

Wybór odpowiedniej metody membranowej zależy od składu wody oraz pożądanej jakości wody końcowej. Do usuwania cząstek stałych i koloidów często stosuje się mikrofiltrację lub ultrafiltrację. Do częściowego odsalania i selektywnego oddzielania jonów odpowiednia może być nanofiltracja, natomiast w przypadku konieczności znacznego odsalania stosuje się osmozę odwrotną.

Aby dokonać trafnego doboru, konieczne są w szczególności wyniki analizy wody, natężenie przepływu, pożądana wydajność oraz docelowa jakość.

Nanofiltracja może być wskazana, gdy nie jest wymagane całkowite odsolanie, a celem jest selektywne zmniejszenie stężenia jonów wielowartościowych, składników powodujących twardość wody lub określonych większych substancji organicznych w roztworze.

Typowe zastosowania to zmiękczanie wody, częściowe odsalanie oraz redukcja zawartości siarczanów. Natomiast w celu znacznego zmniejszenia całkowitej zawartości soli zazwyczaj bardziej odpowiednia jest osmoza odwrotna.

Tak. Stopnie membranowe można często zintegrować z istniejącymi instalacjami uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Typowymi przykładami są: ultrafiltracja przed istniejącym systemem odwróconej osmozy, dodatkowy stopień RO w celu poprawy jakości permeatu lub stopień NF służący do selektywnego częściowego odsalania.

Decydujące znaczenie mają zastosowane środki wstępnego uzdatniania, rezerwy hydrauliczne oraz jakość wody doprowadzanej.

Osiągalna wydajność zależy od konkretnego projektu i jest uzależniona między innymi od zawartości soli, składników twardości, krzemianów, potencjału osadzania się kamienia, temperatury oraz schematu połączeń instalacji. W związku z tym podawanie wartości ogólnej nie ma sensu w przypadku instalacji przemysłowych.

Podczas projektowania wybiera się wydajność uzasadnioną pod względem technicznym i ekonomicznym w taki sposób, aby obciążenie membrany, ilość koncentratu oraz stabilność pracy były ze sobą zrównoważone.

Zanieczyszczenie membrany ogranicza się przede wszystkim poprzez odpowiednią obróbkę wstępną, dobór odpowiednich membran oraz kontrolowane warunki pracy. W zależności od rodzaju wody konieczne może być na przykład stosowanie filtracji, ultrafiltracji, węgla aktywnego, oczyszczania biologicznego lub obróbki wstępnej metodami fizykochemicznymi.

Ponadto istotne znaczenie ma monitorowanie ciśnienia, przepływu i jakości permeatu, a także czyszczenie membran zgodnie z potrzebami.

Osadzanie się kamienia występuje, gdy trudno rozpuszczalne sole w koncentracie przekraczają swoją granicę rozpuszczalności. Ryzyko to ocenia się na etapie projektowania na podstawie analizy wody oraz przewidywanej wydajności.

Możliwe działania obejmują zmiękczanie wody, regulację pH, dozowanie środków zapobiegających osadzaniu się kamienia, dostosowanie stopnia odzysku oraz, w razie potrzeby, dodatkowe etapy obróbki wstępnej.

Koncentrat powstający w procesie RO lub NF zawiera zatrzymane sole i składniki wody w zwiększonym stężeniu. W zależności od lokalizacji i składu może on zostać odprowadzony, poddany dalszej obróbce lub skierowany do dodatkowego etapu przetwarzania koncentratu.

Kwestię oczyszczania koncentratu należy uwzględnić już na etapie projektowania instalacji, ponieważ może ona znacząco wpłynąć na ogólną opłacalność koncepcji ponownego wykorzystania wody.

Tak. Osmoza odwrotna jest powszechnie stosowaną metodą w przemysłowych instalacjach ponownego wykorzystania wody, zwłaszcza gdy po wstępnym oczyszczaniu konieczne jest zmniejszenie zawartości soli rozpuszczonych i jonów.

Wytworzony permeat może być wykorzystywany, w zależności od wymaganej jakości, na przykład jako woda procesowa, czyszcząca, chłodząca lub zasilająca kotły.

Ultrafiltracja jest szczególnie wskazana, gdy woda zasilająca zawiera cząstki stałe, koloidy lub charakteryzuje się podwyższonym obciążeniem mikrobiologicznym. Stabilizuje ona jakość wody przed procesem RO, co pozwala zmniejszyć ryzyko zanieczyszczenia w systemie odwróconej osmozy.

W przypadku przemysłowych instalacji do ponownego wykorzystania wody połączenie technologii UF i RO stanowi zatem często sensowne rozwiązanie z technicznego punktu widzenia.

W przypadku wody VE często stosuje się najpierw proces odwróconej osmozy w celu znacznego zmniejszenia zawartości soli rozpuszczonych. Jeśli wymagana jest jeszcze niższa przewodność, można następnie zastosować dodatkowy etap oczyszczania końcowego.

W tym celu, w zależności od wymagań jakościowych, można zastosować na przykład wymieniacze jonowe lub EDI.