Сборник статей

Каталог публикаций Интернет-изданий

переводы публикаций из социальной сети для учёных ResearchGate и из других открытых источников Интернета

Обработка подземных вод обратным осмосом


Экспериментальное исследование проводилось в течение 12 месяцев в двухэтапном модуле обратного осмоса в индустрии напитков. Грунтовые воды обрабатывались обратным осмосом для устранения водных растворов. Полученные результаты показали, что процесс обратного осмоса хорошо адаптирован для этой обработки; удержание составляет более 95% для совокупности растворенных веществ (общая проводимость уменьшилась с 1070 µs/cm  до 33 µs/cm ). Однако мы наблюдали явления загрязнения, выраженные в уменьшении потока пермеата. Кроме того, проведенный баланс массы показал, что основным фактором загрязнения является шкала известняка на поверхности мембраны. Эволюция загрязнения с течением времени была смоделирована и представлена изменением отношения R / R.

1. Введение

Мембранные процессы, управляемые давлением, в качестве альтернативы обработки в водной промышленности привлекают все больше внимания. По сравнению с обычными обработками, мембранные процессы являются конкурентоспособными и эффективными при удалении частиц и растворенных загрязняющих веществ, включая патогенные микроорганизмы, твердость и дезинфекцию продуктами предшественников. В частности, мембраны обратного осмоса (RO) демонстрируют наилучшее общее удаление TDS и органических соединений [1]. Таким образом, RO-мембраны могут использоваться для производства высококачественной питьевой воды, используемой для промышленных целей, в частности для индустрии напитков.

Однако загрязнение мембраны, возникающее в результате накопления загрязнений на поверхности мембраны, является основной причиной отказа системы RO. Отверждение мембраны RO представляет собой сложное явление, включающее осаждение органического, неорганического и биологического материала в виде частиц или коллоидных суспензий [2]. Мембранное загрязнение приводит к нескольким вредным эффектам, в том числе к уменьшению производства воды из-за постепенного снижения потока, увеличению приложенного давления, необходимого для постоянной скорости производства воды, постепенной деградации мембраны, что приводит к более короткому сроку мембраны, и снижение качества пермеата [3].

Загрязнение относится к закупорке пор и наружной блокировке пор, что является следствием осаждения частиц и коллоидов на поверхности мембраны и осаждения меньших растворенных веществ в поры мембраны и на поверхности мембраны [4]. Блокирование пор важно в механизмах обрастания мембран ультрафильтрации (UF) и микрофильтрации (MF) коллоидами и макромолекулами, но его роль незначительна в RO, а также на нанофильтрационных (NF) мембранах. Окисление мембраны RO также возникло как осаждение или загрязнение биологическим ростом [5].

В этом исследовании в течение 12 месяцев проводилось наблюдение за заводом подземных вод РО в отрасли напитков. Во-первых, характеристики обработки RO были оценены с точки зрения отказа от различных видов из подземных вод. Для этого качество воды оценивали с точки зрения количества растворенных твердых веществ (TDS) и эффективности удаления микроорганизмов. Во-вторых, потенциал загрязнения грунтовых вод был исследован с использованием сопротивления в теории серий.

2. Материалы и методы

2.1. Краткое описание и эксплуатация установки

Основным источником сырой воды в промышленности напитков была местная подземная вода, расположенная в Алжире. Сырую воду предварительно обрабатывали до подачи на установку RO (рис.1). Вода поступала в участок предварительной обработки, который состоял из инъекции гипохлорита натрия (1,75 мг / л) в качестве дезинфицирующего средства, прохода через ряд начальных этапов фильтрации для удаления твердых частиц из твердых частиц и коллоидных твердых веществ из воды - к ним относятся фильтры для песка, фильтры с активированным углем , и фильтрующий картридж для микрофильтрации 10 µm и 2 µm соответственно.

Поток воды, поступающий из блока предварительной обработки, затем обрабатывался на установке RO, работающей в режиме частичной переработки в соответствии со схемой, проиллюстрированной на рис.1. В верхней части установки RO проводили инъекцию антискаланта, чтобы ингибировать осаждение слабо растворяется на поверхностях мембраны.

Завод обратного осмоса, изображенный на рис.1, состоит из семи сосудов высокого давления, содержащих 35 модулей, которые были расположены в два этапа: первый с пятью сосудами, а второй - с двумя. Солевой раствор первой ступени представляет собой питательную воду второй ступени. Такая компоновка приводит к восстановлению 75%. Каждый из сосудов высокого давления установки RO содержит пять спирально-навитых полиамидных мембран (BW30LE-440 FilmTec) с площадью поверхности 41 м2. Приложенное давление в верхней части каждой ступени (RO1 и RO2) достигает 12 и 7 бар соответственно. Часть рассола RO второго этапа рециркулировали в алименты; тогда как другая часть была постоянно отвергнута. Этот режим рециркуляции позволил восстановить 47% отброшенных потоков. Наконец, пермеат пропускали через конечные фильтры размером 1,2 мкм, затем дезинфицировали ультрафиолетовым излучением и доставляли в различные штампы производства и промывки.

2.2. Характеристика качества воды

Производимая вода характеризовалась измерением параметров качества воды до обработки (RW), после стадии предварительной обработки (PW) и, наконец, обработки обратным осмосом (P). Общее количество растворенных твердых веществ и электропроводность измеряли с использованием сверхтонкого измерителя 6 p (компания Myron L). Щелочность измеряли титрованием в соответствии с нормами AFNOR. Кальций, натрий, калий, сульфат, железо, хлорид и нитрат измеряли с использованием метода атомной абсорбции.


Рисунок 1. Схема полномасштабной установки по обратному осмосу. RW: сырая вода ≡ подземные воды; C: хлорирование; SF: песочный фильтр; AC: активированный уголь; CF: картриджный фильтр (10 µm); CF: картриджный фильтр (2 µm); A: добавление антискаранта; PW: предварительно обработанная вода; ГЭС: насос высокого давления; BR: рециркуляция рассола; P: пермеат.

Выводы

Результаты обработки обратного осмоса для производства сверхчистой воды были исследованы с точки зрения ионного отбраковки и удаления микроорганизмов. Полученные результаты позволили поднять важные результаты этого исследования, которые суммируются следующим образом:

С одной стороны, обработка блоком обратного осмоса эффективно уменьшала проводимость и TDS подземных вод более чем на 95% для совокупности составляющих ионов и позволяла устранять микроорганизмы.

С другой стороны, соленость и, следовательно, осмотическое давление были относительно низкими, поток пермеата был важен. Тем не менее, снижение этого показателя проявилось спустя 20 недель после операции обратного осмоса. Это было результатом развития мембранного загрязнения.

Изучение обрастания показало, что снижение потока составляло около 10% за 20 недель работы. Сопротивление в серии моделей было адаптировано для исследования загрязнения RO-мембран. Эволюция относительного сопротивления соответствовала закону экспоненциального роста первого порядка; эта эволюция показала, что механизм осаждения ответственен за снижение потока и повышение сопротивления мембраны. Тем не менее, процедура химической очистки позволила разрушить осадок и, следовательно, восстановить первоначальный расход продукции.

Использованные источники

[1] K. Karakulski, M. Gryta and A.W. Morawski, Pilot plant studies on the removal of trihalomethanes by composite reverse osmosis membranes, Desalination, 140 (2001) 227–234.

[2] J.S. Vrouwenvelder, J.W.N.M. Kappelhof, S.G.J. Heijman, J.C. Schippers and D. Van der Kooij, Tools for fouling diagnosis of NF and RO membranes and assessment of the fouling potential of feed water, Desalination, 157 (2003) 361–365.

[3] H.Y. Ng and M. Elimelech, Influence of colloidal fouling on rejection of trace organic contaminants by reverse osmosis, J. Membr. Sci., 244 (2004) 215– 226.

[4]  I. Bremere, M. Kennedy, P. Michel, P. Van Emmerik, G. Witkamp and J. Schippers, Controlling scaling in membrane filtration systems using a desupersaturation unit, Desalination, 124 (1999) 51–62.

[5] M. Turan, A. Ates and B. Inanc, Fouling of reverse osmosis and nanofiltration membranes by dairy industry effluents, Water Sci. Technol., 45(12) (2000) 355–360.


Groundwater treatment by reverse osmosis
Mohamed Belkacem, Saida Bekhti, Kenza Bensadok

Авторизация
Забыли свой пароль?