Filtracja Trzeciego Stopnia Wody: Kompleksowy Przegląd
- Szczegóły
Filtracja wody jest procesem usuwania zanieczyszczeń z wody, aby uczynić ją czystą i bezpieczną do różnych zastosowań. Proces ten można podzielić na kilka etapów, a filtracja trzeciego stopnia jest jednym z najważniejszych z nich. Poniżej znajduje się szczegółowy przegląd zagadnień związanych z filtracją trzeciego stopnia wody.
Technologie i Procesy Filtracji Trzeciego Stopnia
Podstawowymi metodami otrzymywania wód laboratoryjnych spełniającymi standardy czystości są destylacja, wymiana jonowa, techniki membranowe (głównie odwrócona osmoza) oraz elektrodejonizacja. Źródłem wody laboratoryjnej jest woda wodociągowa, a jej jakość i poziom zanieczyszczeń mają istotny wpływ na skuteczną pracę tych technik.
Filtracja Mechaniczna
Filtracja mechaniczna ma na celu usunięcie z wody wszelkich zawiesin i ciał stałych do 1 μm. Jest to proces, który przygotowuje wodę wodociągową do procesu odwróconej osmozy. Pierwsza generacja filtrów dyskowych do filtracji mechanicznej pojawiła się na światowym rynku w 1995 roku. Została wprowadzona przez szwedzką firmę Hydrotech, od wielu lat będącą częścią Veolia Water Technologies. Jest to jedna z tańszych i efektywnych metod oczyszczania oraz doczyszczania wody i ścieków, która cieszy się ogromnym powodzeniem.
Aktualnie na świecie pracuje ponad 15 000 urządzeń filtracyjnych dostarczonych przez Hydrotech - Veolia Water Technologies, z czego ponad 3 000 urządzeń tego typu pracuje na komunalnych oczyszczalniach ścieków. Filtr Hydrotech stanowi doskonałą barierę wobec zanieczyszczeń w instalacjach oczyszczania ścieków, pomagając w ten sposób sprostać coraz ostrzejszym normom stawianym wobec ścieków oczyszczonych odprowadzanych z oczyszczalni. Stanowi fenomenalną barierę dla związków obecnych w zawiesinie redukując je do ponad 80%. Dzięki najnowocześniejszym urządzeniom filtrującym Hydrotech - Veolia Water Technologies jest obecnie światowym liderem w dziedzinie filtracji mechanicznej w oczyszczalniach komunalnych.
Zmiękczanie Wody
Kolejnym etapem jest proces zmiękczania wody, który polega na usuwaniu jonów odpowiadających za twardość wody poprzez przepuszczenie jej przez kationit sodowy. Gdy woda przepływa przez żywicę jonowymienną, jony wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+) wymieniane są na jony sodu (Na+).
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Filtracja na Złożu Węgla Aktywnego
Ostatni etap to filtracja na złożu węgla aktywnego. Jego głównym zadaniem jest usunięcie chloru, jego pochodnych, związków organicznych oraz substancji, które odpowiadają za zły smak, barwę i zapach wody. Duża powierzchnia oraz wysoka porowatość węgli aktywnych (1 gram ma powierzchnię ok. 800 m), jak również materiał na nim zatrzymany, tworzą z niego sprzyjające miejsce dla rozwoju mikroorganizmów.
Odwrócona Osmoza
Po wstępnej filtracji następuje ważny etap oczyszczania wody - proces odwróconej osmozy. Membrana zatrzymuje 96-99% rozpuszczonych w wodzie zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych. Przewodność właściwa wody osmotycznej wynosi od kilku do kilkunastu mikrosimensów na centymetr (μS/cm). Stopień retencji procesu odwróconej osmozy jest zmienny (96-99%), zależny od zasolenia, temperatury, ciśnienia i prędkości przepływu wody zasilającej membranę.
Półprzepuszczalna membrana osmotyczna składa się z wielu warstw nawiniętych na perforowany trzpień umieszczony wewnątrz membrany. Zanieczyszczoną wodę wtłacza się pod ciśnieniem na powierzchnię membrany, gdzie cząstki wody na zasadzie dyfuzji przenikają przez membranę. Zanieczyszczenia zostają wydzielone i odrzucone do odpływu (kanalizacji). Oczyszczona woda przedostaje się przez otwory do centralnego trzpienia i pod wpływem ciśnienia wypływa z membrany. Proces odwróconej osmozy determinuje wydajność całego urządzenia, a jakość wyprodukowanej wody bezpośrednio wpływa na czas pracy późniejszych etapów oczyszczania.
Wymiana Jonowa
Dodając kolejny etap oczyszczania wody, jakim jest wymiana jonowa, otrzymuje się wodę drugiego stopnia czystości wg PN EN ISO 3696:1999. Moduły dejonizacyjne zawierają złoża mieszanych żywic jonowymiennych w formie jonowej H+/OHˉ. Wodę osmotyczną oczyszcza się na kolumnach dejonizacyjnych, gdzie wychwytywane są pozostałe w wodzie sole mineralne. Jony i cząsteczki obecne w wodzie mają określony ładunek. Wymieniacze jonowe (jonity) wiążą je w procesie wymiany jonowej. Po tym procesie jej przewodność właściwa schodzi poniżej 0,1 μS/cm.
Mikrofiltracja i Ultrafiltracja
Kapsuła mikrofiltracyjna składa się z dwuwarstwowej membrany z octanu celulozy lub polieterosulfonu o rozmiarach porów membrany: 0.2 μm i 0.45 μm. Pojemność robocza to ważny parametr membrany. Oznacza ona ilość porów w membranie równa ilości zatrzymywanych bakterii na określonej powierzchni membrany. Ultrafiltracja natomiast to niskociśnieniowy proces separacji, który wykorzystuje porowate membrany asymetryczne o średnicy porów od 0,001 do 0,1 μm. Pozwala na przepływ przez membranę wody, soli i cukrów, a oddziela białka i większe cząstki.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Dezynfekcja Promieniowaniem UV
Promieniowanie lamp UV wykorzystuje się do dezynfekcji wody. Urządzenia te emitują promieniowanie o długości fali 254nm, które powoduje reakcję fotochemiczną uszkadzającą struktury DNA mikroorganizmów.
Zastosowania Filtracji Trzeciego Stopnia
Woda Laboratoryjna
Woda w laboratorium to główny obszar, którym zajmuje się firma Hydrolab już od lat dziewięćdziesiątych. Firma szuka kompleksowych rozwiązań dla różnych aplikacji wymagających odpowiedniej jakości wody. W zależności od branży woda powinna spełniać parametry takich norm: ISO 3696:1999, ASTM, FP oraz CLSI. Woda w laboratorium analitycznym w Polsce musi zazwyczaj spełniać następujące normy dotyczące jakości wody: PN EN ISO 3696:1999 oraz Farmakopea dla laboratoriów farmaceutycznych i często kosmetycznych.
- Woda do podstawowego zastosowania: Używana w większości prac laboratoryjnych, takich jak mycie i płukanie szkła czy zasilanie zmywarek, autoklawów i łaźni wodnych oraz do przygotowywania roztworów odczynników.
- Woda analityczna: O bardzo niskiej zawartości zanieczyszczeń nieorganicznych, organicznych i koloidalnych. Odpowiednia do zastosowań analitycznych o dużej czułości, np.: do absorpcyjnej spektrometrii atomowej (AAS) i do oznaczania składników występujących w śladowych ilościach.
- Woda ultraczysta: Właściwie nie posiada zanieczyszczeń rozpuszczonych lub koloidalnych jonowych i organicznych. Spełnia najostrzejsze wymagania analityczne, w tym wymagania analiz HPLC, GC, hodowli komórek ssaczych i biologii molekularnej. Tę wodę można otrzymać z wody o klasie czystości 2.
Przemysł Farmaceutyczny i Kosmetyczny
W branży farmaceutycznej i kosmetycznej woda jest również najczęściej stosowaną substancją. Służy jako gotowy produkt, jako składnik w wielu preparatach farmaceutycznych i kosmetycznych, ale też jako środek myjący.
Oczyszczalnie Ścieków
Wiele komunalnych oczyszczalni ścieków musi stawić czoła wyzwaniom związanym na przykład z coraz surowszymi kryteriami odprowadzania ścieków czy niedostateczną efektywnością przy jednoczesnym braku miejsca na rozbudowę. Inni pragną odzyskiwać wodę z korzyścią dla lokalnej społeczności.
Technologie biologicznego oczyszczania ścieków Alfa Laval są idealne do usuwania składników odżywczych, substancji organicznych, tłuszczów, substancji FOG oraz innych niepożądanych mikrocząsteczek i substancji. W przypadku zróżnicowanej wielkości strumienia wpływającego i zawartości substancji organicznych oraz rygorystycznych kryteriów dotyczących odcieku, dobrym wyborem do biologicznego oczyszczania drugiego stopnia jest Biologiczny Reaktor Sekwencyjny (SBR) Alfa Laval z opatentowanym przez nas pływającym dekanterem.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Alternatywnie można zastosować Bioreaktor Membranowy (MBR), który łączy w sobie oczyszczanie drugiego i trzeciego stopnia i pozwala otrzymywać odciek bardzo wysokiej jakości (skuteczna filtracja w osadzie do 0,01 µm) nadający się do ponownego użycia. MBR usuwa zanieczyszczenia stałe do <1 mg/l, BZT5 do <5 mg/l i obsługuje 5-40 l/h/m2 powierzchni filtracji. Napędzany grawitacyjnie, bezpompowy i energooszczędny projekt z kompaktowymi modułami filtracji membranowej (MFM) bazuje na opatentowanej przez nas technologii spiralno-płytowej.
Odzyskiwana woda może mieć rozliczne zastosowania, np. w przemyśle jako woda procesowa, w chłodniach kominowych czy jako woda do mycia. Woda oczyszczona za pomocą systemu filtracji Alfa Laval MBR i AS-H Iso-Disc może być nawet wykorzystywana jako woda pitna, jeśli dodatkowo przeprowadzi się końcowy etap oczyszczania np.
Wkłady Piankowe Polipropylenowe
Wkłady piankowe polipropylenowe powstają z włókniny polipropylenowej - pianki - i są w kształcie walca cylindrycznego. Najczęściej stosuje się je w filtrach podzlewowych i systemach bazujących na procesie odwróconej osmozy. Pozbawiają wodę zanieczyszczeń mechanicznych, takich jak piasek, rdza czy muł. Wkłady z tej grupy chronią pozostałą część systemu filtrującego, wydłużając jego żywotność i zapobiegając ewentualnym uszkodzeniom. Stosowane są najczęściej w formie trzeciego stopnia filtracji, zaraz za filtrem węglowym.
Wkłady polipropylenowe osadzone są w mocnym korpusie, gdzie woda przepływa od lewej strony filtra. Wkład oczyszcza ją od swojej zewnętrznej do wewnętrznej powierzchni. Następnie woda płynie dalej do systemu filtrującego, a zanieczyszczenia pozostają na filtrze. Opisywany typ wkładów zaliczany jest do generacji najnowocześniejszych wkładów filtracji wstępnej. Są bardzo mocno chłonne, ponieważ włóknina, z której powstały, ma konsystencję pianki. W piance tej znajdują się z kolei mikropęcherzyki. Dzięki temu zanieczyszczenia zatrzymują się w strukturze wkładu i nie są z niej wypłukiwane. To powoduje jednak, że po pewnym okresie maleje chłonność wkładu i trzeba go po prostu wymienić na nowy.
Wszystko zależne jest od rodzaju i ilości zanieczyszczeń oraz od stopnia eksploatacji systemu filtrującego.
Jakość Wody i Monitoring
W trakcie produkcji, magazynowania i dystrybucji wody oczyszczonej niezwykle ważnym jest proces ciągłego monitorowania jej parametrów. Odzwierciedlają one stopień czystości wody. Zagadnienie to jest szczególnie istotne w wielu gałęziach przemysłu, jak na przykład przemysł farmaceutyczny, który obwarowany jest wspomnianymi już normami (Farmakopea), a także w laboratoriach analitycznych (norma PN-EN ISO 3696).
tags: #filtracja #trzeciego #stopnia #woda
