Главная страница
Сведения об авторах

Применение интегрированных мембранных технологий для очистки природных и сточных вод

Видякин М. H., Представительство ООО «TORAY International Europe», Москва, Россия
Лазарева Ю. H., Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук, Москва, Россия

Bнедрение мембранных технологий позволило решить ряд важных вопросов водоподготовки и очистки сточных вод в промышленности и коммунальном хозяйстве. B последние годы мембранные методы разделения все активнее конкурируют с традиционными процессами очистки.

Наиболее перспективна разработка мембранных схем на основе совмещения микро- (МФ), ультра- (УФ), нанофильтрации (НФ), мембранного биореактора (МБР) и обратного осмоса (OO). B общем понимании технологии МБР — это сочетания различных мембранных и биохимических методов. Интегрированные мембранные системы (ИМС), активно развивающиеся в последнее время, могут объединять некоторые или все указанные процессы в одной технологической схеме. Таким образом, в зависимости от качества исходной воды и требований, предъявляемых к очищенной воде, на стадиях предварительной и финишной очистки могут применяться исключительно мембранные методы разделения в определенной комбинации. Блок-схемы некоторых вариантов ИМС приведены на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схемы вариантов интегрированных систем на основе мембранных технологий

Анализ научных и технических данных по внедрению мембранных технологий в производственные процессы очистки природных (пресных и морских) и сточных вод (промышленных и хозяйственно-бытовых) показал, что по всему миру в эксплуатацию вводится все больше промышленных объектов с использованием мембранных технологий на стадиях предварительной и финишной очистки. Основные преимущества ИМС по сравнению с традиционными технологическими решениями, широко применявшимися ранее, — высокое качество очищенной воды (пермеата) и снижение эксплуатационных затрат на реализацию процесса.

Сегодня в мире функционируют более 100 станций водоподготовки и очистки сточных вод, использующих ИМС. Наиболее широко применяют баромембранные процессы разделения: УФ на стадии предварительной подготовки и ОО (в том числе многоступенчатый) на стадии финишной очистки. Широкое применение ИМС способствует развитию производства новых мембран и мембранного оборудования. Внедряются не только мембранные продукты (элементы/модули) с внешним вынесенным блоком, в которых реализована напорная мембранная фильтрация в проточном или тупиковом режиме. Все чаще используют погружные бескорпусные мембранные устройства, которые по сравнению с аппаратами выносного типа позволяют обрабатывать воду существенно более низкого качества.

Для получения воды, удовлетворяющей специальным требованиям (в энергетике, для инъекций и др.), на стадии финишной очистки можно применять электродиализ и электродеионизацию, что позволяет максимально сконцентрировать образующиеся сточные воды и существенно увеличить выход очищенной воды.

Внедрение интегрированных технологических решений на основе мембранных методов очистки природных и сточных вод позволяет:

— повысить качество воды на стадии предварительной очистки, увеличив тем самым ресурс мембран между химическими мойками на стадии доочистки и срок их службы;
— существенно улучшить качество очищенной воды;

— сократить расход воды на гидравлические, химические промывки и, соответственно, повысить выход очищенной воды;

— минимизировать расход химических реагентов для очистки мембран;

— снизить расход концентрированных регенерационных растворов, подлежащих дальнейшей переработке, утилизации или захоронению, и уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду.

Основные сложности, несколько затрудняющие широкое внедрение ИМС, — поляризационные явления в мембранных аппаратах, биообрастание поверхности мембран, отложения нерастворимых соединений и пр., что приводит к снижению удельного потока через мембрану. Его потери на стадии предварительной очистки являются причиной снижения выхода очищенной воды на последующих стадиях обработки. Поэтому для длительной и эффективной эксплуатации ИМС (как и любой установки, использующей мембранные методы разделения) необходим постоянный мониторинг и контроль основных технологических параметров.

Компания «TORAY International Europe» имеет 40-летний опыт производства мембран, является единственным в мире производителем, который предлагает все типы мембран для водоподготовки и очистки сточных вод с использованием процессов МФ, УФ, НФ, МБР и ОО и активно внедряет свои разработки в ИМС. Особое внимание уделяется исследованиям эффективного применения ИМС на современных станциях очистки природных и сточных вод. Некоторые примеры объектов представлены на рис. 2.

Рис. 2. Примеры внедренных объектов на основе ИМС:
а — крупнейший в мире завод по доочистке сточных вод (УФ + ОО), Кувейт;
б — крупнейший в западном полушарии завод по опреснению морской воды (высоконапорный + низконапорный ОО), Тринидад и Тобаго