Ультрафильтрация воды – процесс очищения, при котором вода под высоким давлением проходит через полупроницаемую мембрану. Такая мембрана пропускает одни вещества, а другие – задерживает. Данный принцип очень похож с обратным осмосом, но результаты у них разные. В этой статье мы рассмотрим, где применяется ультрафильтрация, какой результат дает, в чём преимущества и недостатки метода, а также узнаем про типы мембран.
Фильтр ультрафильтрации: как работает и чем отличается от обратного осмоса
Такой фильтр работает за счёт использования специальной мембраны, пористого материала с отверстиями размером от 0,01 до 0,1 микрон. Не все молекулы могут пройти через такие поры – многие они остаются на поверхности мембраны. Например, через фильтр не проходит большинство бактерий и микроорганизмов. Чтобы жидкость очищалась максимально эффективно, её пропускают через мембрану под высоким давлением – оно может усиливаться встроенным насосом.
При очистке воды методом обратного осмоса всё происходит похожим образом, но степень очистки воды – другая. Обратный осмос или гиперфильтрация, как его ещё называют, позволяет очистить воду от примесей на 99%. То есть, жидкость становится фактически “пустой”, без вредных и без полезных примесей – почти дистиллят.
Но есть и минус у обратного осмоса: пить такую воду не очень-то полезно для здоровья. Предварительно ее нужно насытить минералами: для этих целей в фильтр-систему устанавливается минерализующий картридж. Помимо этого нюанса потребителей может отталкивать высокая стоимость обратноосмотических систем.
Система ультрафильтрации воды: применение
Такая методика очистки воды может применяться как в быту, так и на производстве. Она используется с конца девяностых годов прошлого века в разных отраслях промышленности:
Фармацевтическая;
Текстильная;
Пищевая;
Металлургическая;
Нефтехимическая и не только.
На производстве ультрафильтрация воды обычно служит подготовкой к дальнейшему очищению методами обратного осмоса или ионного обмена. То есть, она служит первичной ступенью очистки жидкости. В частности, таким методом очищают сточные воды, чтобы использовать их на предприятии повторно.
Что касается ультрафильтрации воды в быту, такая очистка помогает обеззаразить и осветлить воду, не изменяя при этом солевой состав жидкости и не прибегая к коагулянтам. Поэтому такой метод рекомендуется владельцам собственных скважин и колодцев – он удаляет вирусы, бактерии и органические соединения, не обедняя химический состав воды. Дополнительной минерализации после ультрафильтрации не требуется.
Мембрана ультрафильтрации: типы
Мембраны для системы ультрафильтрации воды бывают нескольких видов. Их классифицируют по следующим признакам:
Структура – встречаются мембраны с одноканальными и с многоканальными волокнами, внутренний диаметр которых – 0,8 мм и меньше. Но для воды с большим количеством взвеси такие варианты не подойдут: нужны волокна, внутренний диаметр которых доходит до 1,5 мм;
Технология промывки жидкости – может производиться по схеме “изнутри – наружу” или “снаружи – внутрь”;
Материал, из которого сделана мембрана – это может быть полисульфон, фторполимер, полиэфирсульфон, поливинилиденфторид, восстановленный ацетат целлюлозы и не только. От материала сильно зависят гидрофильные и гидрофобные свойства мембраны, а также значение номинального отсечения по молекулярной массе.
Чаще всего мембраны ультрафильтрации делаются в виде:
Пластинок из микропористых органических материалов;
Рулонных элементов для дополнительной очистки воды – они нужны, если мутность воды доходит до 0,5 мг/л;
Трубчатых элементов – они используются, если мутность доходит до 40 мг/л.
Самая популярная разновидность фильтров для ультрафильтрации – это патроны с половолоконной трубчатой мембраной. Хотя их нужно иногда менять, но не так уж часто: строение фильтра позволяет прочищать и использовать элемент повторно. А еще такой тип фильтров отличается доступной стоимостью, что также повышает его популярность.
Чтобы промыть мембрану фильтра ультрафильтрации, используют специальные растворы. Они обычно содержат перекись водорода, гипохлорит натрия, соляную кислоту и гидроксид натрия. Такие растворы не вредят мембране, главное – правильно подобрать концентрацию с учетом молекулярного состава и толщины осадков.
Установка ультрафильтрации: режимы работы
Есть несколько режимов ультрафильтрации, каждый из которых нашел себе применение. Один из самых распространенных – тупиковый режим, он простой, дешевый и не энергоемкий. Такой режим заключается в периодическом сбросе загрязнений и регенерации обратным током.
Еще есть тангенциальный режим – при этом вода протекает параллельно поверхности мембраны, а не прямо через нее. Это позволяет поддерживать постоянный поток воды и уменьшает скопление загрязнений на поверхности мембраны. И режим прямой коагуляции с использованием неорганических реагентов – эти реагенты добавляются в воду перед ультрафильтрацией, например, соли алюминия или железа. Коагулянты помогают связывать мелкие частицы в более крупные образования, что облегчает их удаление из жидкости.
Фильтр ультрафильтрации: преимущества и недостатки
Система ультрафильтрационной очистки имеет немало преимуществ перед другими установками водоподготовки:
Высокая эффективность очистки от посторонних примесей при достаточном давлении;
Хорошая дезинфекция воды – ультрафильтрация удаляет почти 100% вредных микроорганизмов;
Экономичность – ультрафильтрация позволяет снизить расход воды и электричества в 2 раза, а также сократить себестоимость очищенной воды;
Автоматизированность очистки – потребителю не надо управлять процессом;
Стойкость мембран ультрафильтрации как к перепаду температур, так и к различным химическим соединениям;
Приемлемая стоимость такого водоочистительного оборудования.
В целом можно сказать, что установки ультрафильтрации улучшают качество воды по многим параметрам, в том числе органолептическим. Пройдя такую фильтрацию, вода сразу становится пригодной для питья, она сохраняет полезные микроэлементы в своем составе. Система ультрафильтрации воды не занимает много места, она достаточно проста в обслуживании, годится как для водопроводной воды, так и для артезианской или поверхностной.
Что касается недостатков метода ультрафильтрации воды, к ним относится неэффективность против вирусов, тяжелых металлов и избытков солей. Также ультрафильтрация не смягчает воду. Именно поэтому этот метод на предприятиях используется в качестве предварительной очистки.
Установка ультрафильтрации воды: комплектация
Такие установки могут иметь разную комплектацию. Обычно они включают:
Модуль;
Насос промывной и насос исходной воды;
Бак для промывной воды;
Несколько блоков: блоки дозирования коагулянта и флокулянта, если таковые используются, блок химической промывки системы, а также блок автоматики и управления;
Контрольно-измерительные датчики – давления, расхода, кислотно-щелочного баланса, температуры;
Ручную и электроприводную арматуру.
Ультрафильтрация воды для дома может иметь разную степень автоматизации. Некоторые модели требуют контроль со стороны пользователя, другие этого не требуют. Промышленные системы бывают очень сложными – они могут контролировать более 50 параметров одновременно, отображая их на компьютере.
Установка ультрафильтрации воды: с чем сочетать
Систему ультрафильтрации воды можно и в некоторых случаях нужно сочетать с другими видами фильтров. Это гарантирует более эффективную и более полную очистку воды. И вот с чем можно сочетать ультрафильтрацию.
Фильтры грубой очистки + установка ультрафильтрации
Такая комбинация применяется для воды с большим количеством взвеси, а также для сильно мутной воды – она может встречаться в скважинах. Фильтры грубой очистки эффективно задерживают крупные примеси, а картридж ультрафильтрации производит более тонкую очистку. Использование же одной только ультрафильтрации в данном случае приведет к быстрому засорению картриджа.
Фильтры грубой очистки + механические засыпные фильтры + установка ультрафильтрации + сорбционные фильтры
Эффективное сочетание фильтров против обильной взвеси, мутности и железа. Такая вода выглядит мутной и желтой, имеет неприятный металлический запах. Встречается подобная некачественная жидкость в поверхностных источниках – реки, озера.
Фильтры грубой очистки + установка ультрафильтрации + сорбционные фильтры + фильтры умягчения
Такое сочетание также эффективно против описанной жидкости из поверхностных источников. Плюс к этому она борется с повышенной жесткостью воды, которая нередко встречается в природе.
Фильтры грубой очистки + установка ультрафильтрации + сорбционные фильтры + установка обратного осмоса
Самый тонкий и эффективный метод очистки воды из всех перечисленных. Подойдет для удаления любых загрязнений: крупной взвеси и мути, железа, солей жесткости, тяжелых металлов, органических соединений.
Чтобы выбрать идеальную систему очистки для дома, необходимо прежде всего сдать на анализ пробу воды. Сделать это можно в лаборатории “Исвод” – она специализируется на химическом анализе воды в Москве и Московской области. Имея на руках результат анализа, можно обратиться к специалистам по подбору очистительных систем.