Принцип работы

Установка состоит из насоса подачи исходной воды, грязевика, стойки с модулями ультрафильтрации, бака фильтрата/обратной промывки. В зависимости от качества исходной воды могут использоваться устройства дозирования коагулянта и  химикалий.

Исходная вода подается на модуль ультрафильтрации при помощи насоса. Перед модулем вода пропускается через грязевик, который отфильтровывает грубые частицы, предохраняя тем самым мембраны. В линию подачи исходной воды может дозироваться коагулянт (для улучшения фильтрования и эффективности обратной промывки). Поток воды проходит через ультрафильтрационные мембраны и поступает в бак фильтрата/обратной промывки. Периодически для мембран проводится обратная промывка, во время которой удаляются накопившиеся на поверхности мембраны загрязнения.Для увеличения эффективности обратной промывки в промывную воду могут дозироваться реагенты.

Для проверки целостности мембран используется сухой воздух, очищенный от маслопродуктов.

 

 
Предподготовка

Как правило, для исходной воды, поступающей на ультрафильтрационную установку должна проводится предподготовка (обычно на установленном перед модулем фильтре механической очистки). Очистка на грязевике обеспечивает эффективную защиту ультрафильтрационной мембраны от повреждения и засорения макроскопическими частицами. Обычно используют грязевики с задерживающей способностью на уровне 200 – 300 мкм.

Дозирование коагулянта (например FeCl3 или полиоксихлорида Al) в линию подачи исходной воды перед ультрафильтрационным модулем полезно для поддержания стабильных условий работы системы. Это особенно важно, если исходная вода сильно загрязнена органикой (поверхностные воды, морская вода, сточные воды).

При коагуляции образуются микрохлопья, которые легко задерживаются на поверхности мембраны, после чего они очень эффективно удаляются во время обратной промывки. Другое достоинство применения коагуляции заключается в повышении селективности по органическому углероду.

Режимы работы

Полный рабочий цикл ультрафильтрационной установки состоит из нескольких автоматически контролируемых этапов. Последовательность этих этапов в основном зависит от параметров исходной воды. На рисунках 2, 3, 4 представлены типичные схемы ультрафильтрации для очистки различных типов исходной воды.

Рис. 2 Типичный рабочий цикл при очистке грунтовых/поверхностных вод

Рис. 3 Типичный рабочий цикл при очистке поверхностных/сточных вод

Рис. 4 Типичный рабочий цикл при очистке воды с большим содержанием взвесей

Режим фильтрования

Во время режима фильтрования происходит очистка исходной воды. Исходная вода под давлением проходит через ультрафильтрационные мембраны.Загрязнения остаются внутри капилляров. Отфильтрованная вода подается в бак фильтрата/обратной промывки. Из этого бака происходит раздача воды для ее дальнейшего использования. В принципе, фильтрат может подаваться конечному потребителю напрямую, минуя бак. Продолжительность цикла фильтрования главным образом зависит от качества
исходной воды.

Как правило, она составляет 30-180 минут, после чего проводится обратная промывка. Модули dizzer® спроектированы таким образом, что подача исходной воды на них может осуществляться и сверху, и снизу. При этом загрязнения распределяются более равномерно вдоль волокон, и, соответственно, увеличивается эффективность обратной промывки.

Ниже представлены диаграммы, иллюстрирующие оба режима (для работы установки в режиме тупикового фильтрования). Первая схема иллюстрирует режим, когда исходная вода подается сверху модуля 5, вторая 6 – когда вода подается снизу.

Рис. 5 Режим фильтрования сверху

Рис. 6 Режим фильтрования снизу

Режим обратной промывки

Во время режима фильтрования загрязнения, поступающие с исходной водой, накапливаются на поверхности мембраны, образуя слой. Для того, чтобы удалить этот слой загрязнений, периодически проводятся обратные промывки. Вода, которой выполняется обратная промывка, берется из бака с фильтратом и подается в волокна с внешней стороны (стороны фильтрата). Вода проходит снаружи-внутрь капилляров (в противоположном направлении по сравнению с режимом фильтрования), удаляя слой загрязнений с поверхности мембран.Отработанная промывная вода сбрасывается через порт подачи исходной воды в дренаж.

Для обеспечения должной эффективности, расход воды при обратной промывке должен превышать расход при фильтровании в 2-3 раза. При этом волокна подвергаются гораздо большей механической нагрузке (по сравнению с режимом фильтрования). В зависимости от качества исходной воды время обратной промывки составляет 30-60 секунд. Направление потока обратной промывки зависит от способа организации режима фильтрования. Если имело место фильтрование с подачей исходной воды сверху, основные загрязнения накапливаются ближе к концу волокон в нижней части модуля.

Для эффективного удаления этих загрязнений направление обратной промывки должно совпадать с направлением фильтрования. В этом случае (обратная промывка направлена сверху-вниз модуля) данный режим называется «обратная промывка сверху», рисунок 7. При этом обеспечивается удаление загрязнений из волокон по кратчайшему пути. В случае, если обратная промывка направлена снизу-вверх, такой режим называется «обратная промывка снизу», рисунок 8.

Рис. 7 Режим обратной промывки сверху

Рис. 8. Режим обратной промывки снизу

Проверка целостности мембран

Тест на целостность - эффективное средство проверки целостности волокон мембраны в модулях ультрафильтрации. Имеется два стандартных типа испытаний модулей «inge®»: полностью автоматическое испытание методом падения давления и полуавтоматические испытания на образование пузырей с визуальным контролем.

Оба испытания основаны на явлении, наблюдаемом в смоченных ультрафильтрационных мембранах, при котором вода может проходить через поры, а воздух не может проходить до тех пор, пока не превышено определенное значение давления (минимальное давление, при котором воздух начинает проходить, называется «точка образования пузырьков»). Давление точки образования пузырьков зависит от размера пор мембраны и от поверхностного натяжения границы воздух-жидкость. Давление точки образования пузырьков в порах мембраны «inge®» гораздо выше прикладываемого пробного давления (около 1 бара), которое требуется для определения поврежденных волокон.

В качестве общего правила, тест на целостность могут быть выполнен на обеих сторонах - стороне подачи и стороне фильтрата. Если для замещения всей воды на одной из двух сторон мембраны (сторона подачи или фильтрата) используется воздух, то давление на этой стороне будет увеличиваться и далее, поскольку воздух не может пройти через смоченные поры (это сторона, в данном контексте, называется «сторона высокого давления»). Как только пробное давление будет достигнуто, все клапаны на стороне высокого давления будут закрыты.

Это значит, что теперь воздух может выходить только через дефектные волокна или неисправные клапаны/трубы на другой стороне (называемой в данном документе «сторона низкого давления») или в окружающую среду. Может наблюдаться небольшое падение давления вследствие процесса естественной диффузии воздуха через наполненные водой поры мембран. Если перепад давления между стороной высокого давления и стороной низкого давления выше, чем предельно допустимое значение, заданное компанией «inge®», это может указывать на дефект волокна.

В испытании на образование пузырей, выход воздуха на стороне низкого давления вследствие наличия дефектов в системе, визуально подтверждается пузырьками, появляющимися в прозрачных трубках на сторонах подачи или фильтрата (зависит от конкретного модуля/системы стоек: см. Рисунок 9). В принципе, поэтому, пузырьковый тест можно выполнять вместе с каждым испытанием методом падения давления.

 

Рис. 9 Контроль и обеспечение безотказной работы смонтированной стойки с помощью встроенной прозрачной трубки на стороне подачи в обычной системе с модулями dizzer®XL (слева) и на стороне фильтрата в системе T-Rack®vario (справа)

Важно!

● Конструкция модуля dizzer P не включает прозрачную трубку фильтрата. Это означает, что испытание на образование пузырей на модуле dizzer® P не выполняется.

● В обычных системах стоек с модулями dizzer®XL этот тест проводится на стороне фильтрата, то есть сторона высокого давления, в данном случае, это сторона фильтрата, и прозрачная трубка располагается на стороне подачи модуля. В системах T-Rack® с модулями dizzer®XL этот тест проводится на стороне подачи, то есть, стороной высокого давления, в данном случае, является сторона подачи, и прозрачная трубка располагается на стороне фильтрата модуля.

Вертикальная установка модулей мембран и эргономичная конфигурация системы inge® позволяют проводить тест методом падения давления в автоматическом режиме, и упрощают обнаружение любых поврежденных модулей, с помощью теста на образование пузырьков. Тест на целостность проводится на смонтированных модулях (то есть, нет необходимости вынимать какие-либо модули из системы).

Скачать подробную инструкцию по проведению теста на целостность.

Тест на целостность мембран inge	Тест на целостность модуля inge

Оба тесты на целостность (под давлением и пузырьковое испытание) должны выполняться во время и по окончании этапа ввода в эксплуатацию, после выполнения работ по техническому обслуживанию, и в случае наличия каких-либо сомнений в правильном функционировании системы мембран (например, при завышенных показателях бактериального загрязнения на стороне фильтрата).

Тест на целостность также может выполняться регулярно на автоматической основе и может быть включен в стандартные операции фильтрования.