Usuwanie Chlorków ze Ścieków Metodą Odwróconej Osmozy: Zasady Działania i Zastosowania
- Szczegóły
Obróbka ścieków to kluczowy proces w zarządzaniu zasobami wodnymi, zapewniający ochronę środowiska naturalnego i optymalizację zużycia wody w różnych branżach przemysłowych.
Technologie Membranowe w Oczyszczaniu Wody i Ścieków
Technologie membranowe to przyszłość w dziedzinie oczyszczania wody i ścieków. Dzięki swojej wszechstronności, efektywności oraz możliwości zastosowania na różnych etapach procesu oczyszczania, membrany znajdują zastosowanie w wielu branżach, od przemysłu spożywczego po farmaceutyczny.
Rodzaje Technologii Membranowych
Istnieje kilka rodzajów technologii membranowych, które różnią się zakresem zastosowań i skutecznością w usuwaniu różnych zanieczyszczeń:
- Mikrofiltracja (MF): Jest podstawowym etapem oczyszczania wód przemysłowych. Jej głównym celem jest usunięcie zawiesin i większych zanieczyszczeń z wody. Dużą zaletą mikrofiltracji jest niewrażliwość na zmiany wody zasilającej. Mikrofiltracja często znajduje zastosowanie jako etap wstępny oczyszczania ścieków.
- Ultrafiltracja (UF): Zastosowanie technologii ultrafiltracji pozwala na oczyszczenie ścieków z zanieczyszczeń stałych rozproszonych lub koloidalnych, mikroorganizmów, bakterii czy wirusów większych od 0,01um. Membrany UF można stosować jako wstępny etap oczyszczania wody przed stacją odwróconej osmozy - sprawia to, że żywotność takiej instalacji (w tym membran) się wydłuża. Membrany ultrafiltracyjne znajdują zastosowanie w procesach oczyszczania ścieków zaolejonych. Przykładem takich membran są ultrafiltracyjne membrany hydrofilowe. Silna hydrofilowość tych membran zapobiega zatrzymaniu się na ich powierzchni (zapychania porów) związków organicznych.
- Nanofiltracja (NF): Jest jedną z najważniejszych metod wykorzystywanych w procesach oczyszczania ścieków. Technologia nanofiltracji znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu w procesach oczyszczania wody i ścieków. NF jest w stanie usunąć z wody cząstki o bardzo małych rozmiarach (0,001 um). Jedną z głównych zalet nanofiltracji jest zdolność do niemal całkowitego usuwania twardości wody, co umożliwia stosowanie metody w systemach uzdatniania wody w trybie przepływu bocznego.
- Odwrócona Osmoza (RO): Odwrócona osmoza należy do procesów membranowych pozwalających na oddzielenie zanieczyszczeń rozpuszczalnych i koloidalnych (0,1-0,001 μm) znajdujących się w wodzie.
Poniższa tabela przedstawia porównanie efektywności różnych technologii membranowych:
| Technologia | Separacja |
|---|---|
| Mikrofiltracja | Cząstek (np. wirusy, bakterie) |
| Ultrafiltracja | Substancji wielocząsteczkowych, koloidalnych (np. białka) |
| Nanofiltracja | Jonów wielowartościowych i związków organicznych |
| Odwrócona osmoza | Substancji małocząsteczkowych (np. sole) |
Odwrócona Osmoza: Szczegółowy Opis
Proces odwróconej osmozy polega na przenikaniu rozpuszczalnika (w tym wypadku wody) pod wysokim ciśnieniem przez półprzepuszczalną membranę osmotyczną. Pod wpływem ciśnienia cząstki oczyszczonej wody przenikają przez membranę i tworzą tak zwany permeat. Podczas procesu oczyszczania z wody usuwane są między innymi metale ciężkie, jak: kadm, arsen, ołów, srebro, rtęć, a także rozpuszczone sole chloru, chromu, miedzi. Na drodze oczyszczania za pomocą membrany usuwane są również trucizny. Skuteczność oczyszczania wody za pomocą przemysłowej odwróconej osmozy może sięgać nawet 98%.
Przeczytaj także: Jak Działa Filtr Powietrza?
Zasada Działania Odwróconej Osmozy
Podstawą procesu jest zjawisko osmozy polegające na transporcie rozpuszczalnika (wody) przez membranę półprzepuszczalną, tzn. przepuszczalną dla rozpuszczalnika, a nieprzepuszczalną dla substancji rozpuszczonych (soli). Siłą napędową w osmozie jest różnica stężeń rozpuszczonych soli w roztworach rozgraniczonych przez membranę. Przyłożenie, po stronie roztworu bardziej stężonego, odpowiednio wysokiego ciśnienia zewnętrznego spowoduje przepływ wody w kierunku przeciwnym do naturalnego. Proces taki nazywamy odwróconą osmozą.
Wysokociśnieniowa pompa w sposób ciągły podaje wodę do obudowy, w której zainstalowana jest półprzepuszczalna membrana. Strumień wody zasilającej jest rozdzielany na dwa strumienie: permeat (o niskiej zawartości soli) oraz koncentrat (zatężone sole). Zawór koncentratu służy do regulacji stosunków tych strumieni oraz pozwala utrzymać ciśnienie na membranach.
Elementy Systemu Odwróconej Osmozy
Przemysłowa stacja osmozy praktycznie nigdy nie działa sama. Zazwyczaj niezbędne jest zastosowanie filtracji wstępnej oraz zmiękczania wody, dodatkowo przy niektórych realizacjach niezbędne jest także dozowanie antyskalantów. Podzespoły do konkretnych realizacji przemysłowej odwróconej osmozy dobierane są w dużej mierze na podstawie zapotrzebowania godzinowego na wodę. Równie ważnym elementem jest sterownik.
Woda zasilająca urządzenie do demineralizacji wody metodą odwróconej osmozy wymaga zwykle wstępnego przygotowania- należy usunąć z niej wszystkie substancje, które mogą zakłócić lub uniemożliwić pracę membran wskutek ich zablokowania.
Zastosowania Odwróconej Osmozy
- Demineralizacja wody: W przedsiębiorstwach bardzo często procesem koniecznym okazuje się demineralizacja wody. Jest wykorzystywana, by zapobiegać pozostawaniu osadu w instalacjach podczas przepływu wody oraz na maszynach produkcyjnych.
- Odsalanie wody morskiej: Odwrócona osmoza jest obecnie jedną z najczęściej stosowanych metod odsalania wody, która już na początku lat 80-tych zaczęła wypierać konwencjonalne technologie odsalania termicznego.
- Oczyszczanie ścieków przemysłowych: Odwrócona osmoza sprawdza się przy różnorodnych zastosowaniach - od odsalania wody morskiej, po oczyszczanie ścieków przemysłowych.
- Woda procesowa: Woda po odwróconej osmozie jest wykorzystywana jako woda procesowa.
- Woda o wysokiej czystości: Woda o bardzo wysokim stopniu czystości jest potrzebna w wielu procesach technologicznych przeprowadzanych w przedsiębiorstwach różnych gałęzi przemysłu.
Zalety i Wady Odwróconej Osmozy
Zalety
- Wysoka skuteczność: Filtr, który wykorzystuje proces odwróconej osmozy zatrzymuje ok. 96 % wszystkich szkodliwych substancji, znajdujących się w wodzie.
- Ciągłość procesu: Proces oczyszczania prowadzony jest w sposób ciągły.
- Skalowalność: Dzięki możliwości łączenia modułów, można łatwo powiększyć skalę oczyszczania.
- Integracja z innymi technologiami: Oczyszczanie przy technice odwróconej osmozy łatwo łączy się z innymi technologiami membranowymi.
- Automatyzacja: Technologia jest nieskomplikowana w obsłudze i daje możliwość całkowitej automatyzacji.
Wady
- Odporność membran: Membrany muszą wykazywać odporność na pH roztworu, temperaturę czy obecność substancji utleniających.
- Wysokie ciśnienie: Ze względu na konieczność zastosowania wysokiego ciśnienia, proces jest opłacalny do ograniczonego stężenia roztworów.
- Ograniczenia w zastosowaniu: Posiada też ograniczoną możliwość zastosowania przy roztworach o dużej gęstości, krystalizujących i koagulujących.
- Usuwanie minerałów: Wraz z zanieczyszczeniami usuwane są z wody również składniki mineralne.
Praktyczne Aspekty Stosowania Odwróconej Osmozy
Instalacja odwróconej osmozy powinna być eksploatowana w sposób ciągły; jeżeli pracuje okresowo, to w czasie postoju należy ją uruchamiać przynajmniej 1 raz w ciągu doby na okres nie krótszy niż 20 min.
Przeczytaj także: Normy Chlorków w Wodzie
Do prawidłowego funkcjonowania systemów oczyszczania konieczna jest regularna pielęgnacja membran. Dzięki rozwiązaniu CIP (z angielskiego cleaning in place) instalacja może być czyszczona bez wcześniejszego demontażu, a mycie membrany zapewniają zamontowane w urządzeniu dysze prysznicowe lub głowice. Do usuwania osadów żelaza stosuje się kwasy organiczne, takie jak kwas cytrynowy czy kwas szczawiowy. Jony wapnia i magnezu usuwa się przy użyciu środka chelatującego na bazie EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy). Często konieczne jest jednak stosowanie ługów lub innych silnie alkalicznych roztworów, a także detergentów lub odtłuszczaczy.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
tags: #usuwanie #chlorków #ze #ścieków #osmoza #zasady
