Системы обратного осмоса в Украине


Принцип действия технологии обратного осмоса основан на явлении осмоса – самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор при разной концентрации веществ в растворах по обеим сторонам мембраны. При выравнивании концентрации растворов наступает равновесие. Давление, при котором наступает равновесие, называется осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то молекулы воды будут двигаться через мембрану в направлении, противоположном прямому осмосу. При этом может быть получена обессоленная вода и концентрат. Этот процесс получил название обратно осмоса.

В технологии обратного осмоса используются мембраны с минимальным размером пор, соизмеримым с размером ионов. Эффективность удаления ионов из воды зависит от их заряда и размера, определяющих степень их гидратации.

Эффективность процесса обратного осмоса в основном определяется свойствами мембран. Основными характеристиками мембран являются селективность, удельная производительность (проницаемость), конверсия (recovery).

Селективность по разделяющим компонентам определяется как отношение концентрации растворенного вещества в исходном растворе к концентрации растворенного вещества в очищенной воде, выраженное в долях от единицы или процентах.

Системы обратного осмоса в Украине, Киеве, Днепре, Запорожье, Харькове, Львове, Одессе
Системы обратного осмоса в Украине, Киеве, Днепре, Запорожье, Харькове, Львове, Одессе

Проницаемость мембраны при постоянном давлении характеризуется объемом прошедшего фильтрата в единицу времени через единицу поверхности и выражается в л/м2*час.

Конверсия – степень использования воды, выражается в процентах выхода пермеата (очищенной воды) от расхода исходного раствора, выраженная в процентах.

Проницаемость мембраны и селективность зависят от рабочего давления и температуры раствора. С ростом давления увеличивается производительность и селективность. Повышение температуры приводит (за счет снижения вязкости воды и соответствующего увеличения подвижности ионов) к росту удельной производительности мембраны. При этом селективность снижается.

Увеличение конверсии возможно до определенного предела. Это связано с тем, что с ростом содержания солей в концентрате растет осмотическое давление концентрата. В случае, если осмотическое давление концентрата приблизится к давлению исходной воды, процесс переноса прекращается.

Увеличение концентрации солей в исходной воде снижает выход пермеата и селективность.

Процесс фильтрации при обратном осмосе

Для обеспечения длительной и стабильной работы мембраны необходимо снизить поляризационный эффект, который возникает из-за увеличения концентрации солей в примембранном слое. Это позволит предотвратить загрязнение мембранных пор осадками. Достигается это созданием над поверхностью мембраны интенсивного турбулентного потока обрабатываемой жидкости, и только часть ее фильтруется через мембрану. В результате образуются два постоянных потока: пермеата (очищенная вода), который прошел через мембрану и концентрат, который двигается вдоль мембраны. Такой процесс называется тангенциальной фильтрацией.

В настоящее время  в Украине, и в таких крупных городах как в Киеве, Днепре, Запорожье, Харькове, Львове, Одессе, и т.д наибольшее применения нашли рулонные мембранные элементы, в которых применяется мембрана из полиамидного волокна. Эти элементы являются наиболее эффективными по критерию эффективность/стоимость. Такие элементы размещаются в специальных корпусах высокого давления. Количество мембранных элементов в одном корпусе – от 1 до 6 (реже до 8).

Практически всеми производителями выпускаются мембранные элементы унифицированных размеров: длина – 40 дюймов, диаметр – 2,5; 4; 8 и 16 дюймов.

Преимущества технологии обратного осмоса:

  1. Высокая эффективность процесса обессоливания.
  2. Нет необходимости в применении большого количества кислот и щелочи.
  3. Компактность оборудования.
  4. Простота автоматизации.

Недостатки технологии обратного осмоса:

  1. Увеличенное потребление электроэнергии.
  2. Высокие требования к предварительной очистке.