Файл: Челябинский филиал федеральное государственное автономное образовательное учреждение.pdf

57 ства исходной воды и рабочих условий, значение величины SDI фильтрата лежит в диапазоне от 0,5 до 3;
-
Уменьшение общего органического углерода (Total organic carbon,TOC).
По определению, величина TOC включает в себя все различные типы органического углерода, находящегося в частицах, коллоидных субстанциях и растворенной органике. Селективность по ТОС для систем ультрафильтрации зависит в основном от моле- кулярного веса и формы данной органики. Коагуляция перед уль- трафильтрацией способствует увеличению селективности по ТОС, особенно для низкомолекулярной органики. Селективность по ТОС может быть увеличена при помощи оптимизации количества коагу- лянта, подающегося в исходную воду и уровня рН. В отличие от традиционных способов обработки воды, нет необходимости забо- титься об осаждении хлопьев и/или возможностях по их удалению методом фильтрования, так как показатели работы ультрафильтра- ции не зависят от геометрии хлопьев и их удельных весов. Ультра- фильтрация обеспечивает степень уменьшения величины ТОС без использования коагулянта до 25%, при использовании коагулянта - до 60%.
3.4.3
Рабочий цикл ультрафильтрационной установки
Полный рабочий цикл ультрафильтрационной установки со- стоит из нескольких автоматически контролируемых этапов. После- довательность этих этапов в основном зависит от параметров ис- ходной воды. В режиме фильтрации подаваемая вода очищается путем нагнетания ее через ультрафильтрационную мембрану со стороны подачи на сторону фильтрата. Загрязнения, имеющиеся в воде, которые остаются на фильтрующей поверхности мембрана, собираются на внутренней поверхности капилляров мембраны.
Фильтрат подается в бак УФ-фильтрата, который используется в ка-

58 честве емкости для хранения воды для обратной промывки и той воды, которая должна использоваться для дальнейшей подготовки или потребления. Объем воды, которое может быть очищено моду- лем за один цикл, зависит от нескольких факторов, таких как каче- ство исходной воды, ее температура, а также принятого при проек- тировании установки удельного расхода фильтрата. Обычно нор- мальные значения удельного расхода находятся между 60 и 140 л/(м
2
ч). Удельный расход должен поддерживаться постоянным на протяжении всего фильтроцикла, это достигается с помощью управляемого насоса с частотным преобразователем. В зависимо- сти от качества исходной воды и удельного расхода, обычно филь- троцикл до выполнения обратной промывки составляет от 30 до 120 минут.
Во время процесса фильтрации загрязняющие вещества скап- ливаются на поверхности УФ-мембраны и формируют поверхност- ный слой, или осадок. В результате перепад давления, необходи- мый для фильтрации – также называемый как трансмембранное давление (ТМД) постепенно возрастает. Для удаления скопившихся загрязнений с поверхности мембраны и снижения ТМД, периодиче- ски выполняются обратные промывки (Backwash – BW).
3.4.4
Обратная промывка модуля ультрафильтрации
Вода, необходимая для обратной промывки, поступает из бака обратной промывки и подается через модуль со стороны фильтрата насосом обратной промывки. Она проходит через мембрану снару- жи вовнутрь (то есть в направлении, противоположном потоку ре- жима фильтрации) и удаляет слой накопленных загрязнений с по- верхности мембраны. Затем вода обратной промывки вымывается из капилляров волокна и направляется через входное соединение модуля в дренажную систему.

59
Вода обратной промывки не должна содержать абразивных частиц или частиц, забивающих мембрану, то есть, вода должна иметь качество УФ-фильтрата. При подаче воды из бака У- фильтрата необходимо исключить попадание на мембранный мо- дуль продуктов коррозии, которые могут образовываться в самом баке или в трубах. Для обеспечения достаточной эффективности, обратная промывка должна выполняться с удельным расходом ми- нимум 230 л/(м
2
ч).
Длительность обратной промывки варьируется от 30 до 60 се- кунд в зависимости от качества подаваемой воды и типа рабочего цикла, а также размера установки. Для обеспечения надежной очистки важно поддерживать постоянный расход обратной промыв- ки с помощью насоса обратной промывки с частотным преобразова- телем.
При обработке исходной воды с высокими концентрациями взвесей, может быть полезным перед обратной промывкой выпол- нить прямую промывку. Прямая промывка также может использо- ваться для вымывания из системы тех взвешенных частиц, которые были смыты с мембраны обратной промывкой, и могут снижать ко- личество фильтрата, требующегося для обратной промывки. Также прямая промывка служит для того, чтобы гарантированно удалить весь осадок от предыдущей обратной промывки, который может по- пасть обратно на мембрану во время следующего этапа фильтра- ции. Этот метод может значительно улучшить качество очистки, од- новременно увеличивая скорость восстановления.
Выполнение прямой очистки не является обязательным. При включении этой опции, прямая промывка может быть выполнена до и/или после обратной промывки. Обычно прямая промывка прово- дится перед обратной промывкой. Прямая промывка проводится с

60 использованием фильтрационного насоса с удельным расходом, равным расходу процесса фильтрации. Длительность прямой про- мывки обычно составляет 20-30 секунд.
В режиме тупиковой фильтрации, большая часть загрязнений скапливается в той точке, где скорость потока – наименьшая, кото- рая называется «тупиковой зоной». Выполнение фильтрации и про- мывки модуля в одном направлении обеспечивает прикладывание равномерного воздействия по всей длине модуля, что гарантирует эффективное удаление загрязняющих веществ из всех зон модуля.
Это значит, что за режимом Фильтрация снизу (FB) должен следо- вать режим обратной промывки снизу (BWB), или прямой промывки снизу (FFB), а за фильтрацией сверху (FT) должна следовать об- ратная промывка сверху (BWT) или прямая промывка сверху (FFT):
Фильтрование сверху

61
Обратная промывка сверху
Прямая промывка сверху
3.4.5
Химически усиленная обратная промывка уль-
трафильтрационной установки
Химически усиленная обратная промывка (Chemically En- hanced Backwash
-
CEB) применяется для увеличения эффективно- сти обратной промывки. Она проводится после определенного ко- личества рабочих циклов. До проведения химически усиленной об-

62 ратной промывки должна быть выполнена стандартная обратная промывка, при этом с мембраны удаляются крупные частицы для увеличения эффективности моющего раствора при последующем проведении СЕВ. Химически усиленная обратная промывка может проводиться только с использованием воды с качеством не ниже
УФ-фильтрата. Используемая вода не должна содержать абразив- ные частицы и частицы, засоряющие мембрану. CEB выполняется также как обратная промывка (BW), то есть фильтрат течет со сто- роны фильтрата на сторону подачи. Дополнительно в фильтрат до- бавляется очищающий химреагент для повышения эффективности данного процесса. В противоположность обратным промывкам BW,
СЕВ должна выполняться последовательно в обоих направлениях
(сначала снизу вверх, а затем сверху вниз) для того чтобы обеспе- чить равномерное распределение очищающего раствора по всей стойке УФ.
Для введения химреагентов в систему задается определенный расход примерно в 120 л/м
2
/ч, что меньше расхода обратной про- мывки. Заполнение стойки мембран реагентом осуществляется по- следовательно снизу и сверху. Время, требуемое для подачи хим- реагентов в систему во время СЕВ, зависит от расположения узлов дозирования и соответствующих скоростей потока в трубах обрат- ной промывки и системах трубопроводов, встроенных в стойку. При расходе 120 л/м
2
/ч, время ввода химреагентов составляет около 90 секунд.
Затем происходит этап выдержки мембран с раствором про- должительностью 5-60 минут, в течение которого происходит соб- ственно отмывка. После этого производится удаление остатков хи- мического раствора с помощью обратной промывки снизу (длитель- ностью около 30 секунд) и последующей обратной промывки сверху

63
(длительностью также около 30 секунд). Расход при вымывании раствора должен составлять минимум 230 л/м
2
/ч, что соответствует расходу при обычной обратной промывке.
Частота проведения химически усиленной обратной промывки зависит от качества исходной воды и других рабочих условий, таких как поток и скорость восстановления. Химически усиленная обрат- ная промывка обычно проводится несколько раз в неделю. Эффек- тивность химически усиленной обратной промывки зависит не толь- ко от используемых химреагентов, но также от рабочих циклов и ин- тервалов между промывками.
Щелочные химически усиленные обратные промывки необхо- димы для удаления органических образований, а кислотные уси- ленные обратные промывки лучше всего удаляют неорганические обрастания. Использование хлора (или гипохлорита) требуется для целей дезинфекции и доокисления органики.
Поскольку всегда есть вероятность выпадения осадка в ходе щелочной CEB, после такой промывки всегда должна выполняться кислотная CEB. Кислотные СЕВ могут выполняться сами по себе или в сочетании с щелочными в качестве щелочных/кислотных СЕВ.
При использовании железосодержащих коагулянтов во время этапа предварительной очистки, остаток может быть удален только кис- лотной СЕВ. А при использовании алюминий-содержащих коагулян- тов может быть выполнена либо кислотная, либо щелочная СЕВ.
Хлорсодержащие растворы для CEB, вымываемые из систе- мы, ни при каких обстоятельствах не должны смешиваться с кис- лотными растворами для CEB (например, в баке нейтрализации), так как это может привести к образованию токсичного газообразного хлора.

64
Химреагенты, концентрации и время выдержки для химически усиленной обратной промывки
Химреаген- ты
Грунтовая и поверхност- ная вода
Сточная вода
Морская вода
Примеча- ния
Нео р
га ническ ие о
са д
ки
Соляная кислота
Значение pH типовое
1< pH <2,5 pH 2,3 1< pH <2,5 pH 2,3 1< pH <2,5 pH 2,3
Время вы- держки типовое
10
– 60 мин
15 мин
10
– 60 мин
15 мин
10
– 60 мин
15 мин
Серная кислота
Значение pH типовое
1< pH <2,5 pH 2,3 1< pH <2,5 pH 2,3 1< pH <2,5 pH 2,3
Время вы- держки типовое
10
– 60 мин
15 мин
10
– 60 мин
15 мин
10
– 60 мин
15 мин
Ор га нич е
ски е о
са д
ки
Гидроксид натрия
Значение pH типовое
12< pH <13 pH 12 12< pH
<13 pH 12 9,5< pH
<10 pH 9,5
Морская вода: ис- пользова- ние пер- меата ОО для СЕВ pH 12,3
(12)
Время вы- держки типовое
10
– 60 мин
10 мин
10
– 60 мин
10 мин
10
– 60 мин
10 мин
Гипохло- рит натрия
+ гидрок- сид натрия
Свободный хлор типовое
- макс
50мг/л 20 мг/л макс
50мг/л 20 мг/л
Значение pH типовое
12< pH
<13 pH 12 9,5< pH
<10 pH 9,5
Время вы- держки типовое
5
– 60 мин
7 мин
5
– 60 мин
7 мин
Д
е зи нф е
кция
Гипохло- рит натрия
Свободный хлор
-
> 1 мг/л
< 10 мг/л
-
Заданные концен- трации должны выдержи- ваться в сбрасыва- емой воде промывки в конце времени выдержки
Время вы- держки
30 мин
Частота
2 ра- за/неделю
10>13>10>13>13>

65 промывок (BW) или химически усиленных обратных промывок
(CEB). Такой тип обрастания может образоваться вследствие слож- ных условий эксплуатации, например, при значительных колебаниях в качестве подаваемой воды, или в результате нарушений эксплуа- тационных режимов, таких как недостаточная предварительная очистка, слишком высокий расход или неправильная дозировка химреагентов. Как правило, при нормальной эксплуатации проведе- ния CIP либо не требуется, либо они проводятся крайне редко – 1 раз в полгода/год. Не рекомендуется проводить более четырех про- мывок CIP в год. Если требуется более частое проведение CIP, это говорит о грубых ошибках проектирования или эксплуатации уста- новки.
CIP следует выполнять, если пропускная способность системы падает ниже 100 - 150 л/(м
2
ч* кгс/см
2
) и если это падение не восста- навливается после выполнения CEB. CIP считается успешно вы- полненной, если пропускная способность системы после CIP вос- станавливается до значения минимум 70 - 80% от эталонного зна- чения, установленного после ввода в эксплуатацию системы уль- трафильтрации.
CIP выполняется путем введения раствора химреагентов в модули и закрытия системы мембран на более длительный период времени, чем это требуется для обычных методов очистки. Одним из основных отличий от CEB является то, что CIP характеризуется прямой промывкой с циркуляцией различных реагентов, с использо- ванием бака CIP на стороне подачи и более длительным временем выдержки (в некоторых случаях бак подачи воды также можно ис- пользовать в качестве бака для CIP).
Вода, используемая для приготовления очищающего раствора для CIP должна иметь, как минимум, качество питьевой воды. Если

66 имеется пермеат обратного осмоса, то его следует использовать при щелочной CIP. Необходимо отметить, что в воде для CIP может наблюдаться осадок, в особенности, если для щелочной CIP ис- пользуется УФ фильтрат или вода питьевого качества. Следова- тельно, после щелочной CIP должна всегда выполняться кислотная
CIP.
Общая продолжительность циркуляции и времени выдержки
CIP зависит от эффективности результатов очистки, достигнутых при ее выполнении, но не должна превышать 12 часов.
До выполнения CIP следует выполнить обычную обратную промывку, чтобы гарантировать, что поверхность мембраны макси- мально возможно очищена, и чтобы вымыть любые инородные ча- стицы, которые могут содержаться в трубопроводах обвязки моду- лей или стоек.
При выполнении CIP необходимо гарантировать, что очищае- мые модули и стойки отсоединены от остальной части системы очистки воды.
Раствор для CIP должен подаваться в систему со стороны по- дачи мембран/модулей. Таким образом, предотвращается попада- ние в систему любых загрязняющих веществ, которые могли бы вы- звать образование обрастания или отложения, через сторону филь- трата мембран во время рециркуляции при выполнении CIP.
Иногда для повышения эффективности процесса очищения и снижения времени выдержки возможен нагрев раствора для CIP до
30-35
°C, однако, стоит отметить, что этот эффект проявляется го- раздо меньше в щелочных/кислотных CIP, чем в окислительных CIP.
Поэтому не рекомендуется выполнять нагрев раствора для CIP.
Необходимо обеспечить достаточную вентиляцию помещения перед и во время использования очищающих химреагентов.