Centrum Informacji Ekologicznej
item
 
 
Ultrafiltracja metodą uzdatniania wód powierzchniowych

W dobie rosnącego znaczenia wód powierzchniowych w procesach technologicznych ważny staje się wybór metody ich uzdatniania. Obok takich cech, jak koszt eksploatacji czy efektywność odzysku wody należy zwrócić uwagę aby wybrana metoda była przyjazna środowisku.

Wymagania takie spełniają techniki membranowe, tj.: ultrafiltracja i odwrócona osmoza, które zastosowane wspólnie umożliwiają uzdatnienie wody z dowolnego źródła do jakości wymaganej w zastosowaniach przemysłowych (procesu produkcyjne, kotły parowe itp.), jak również wysokiej klasy wody pitnej.
Ultrafiltracja (UF) zastępuje takie tradycyjne procesy, jak koagulacja, sedymentacja i filtracja. UF jest procesem membranowym, gdzie pod wpływem niewielkiego ciśnienia zatrzymaniu ulegają wszystkie zawiesiny, cząstki koloidalne oraz wielkocząsteczkowe związki organiczne, a także cysty, bakterie i wirusy. Ultrafiltracja jest więc również skutecznym sposobem dezynfekcji wód lub ścieków.

Sposób pracy UF
W uzdatnianiu wód powierzchniowych stosuje się zasadniczo membrany kapilarne. Najpowszechniej stosowaną metodą jest technologia filtracji ciśnieniowej. Woda podawana jest pompą zasilającą pod niewielkim ciśnieniem do zespołu modułów membranowych, wewnątrz których znajdują się włókna filtracyjne. Zanieczyszczenia zatrzymywane są na wewnętrznych ściankach włókien, podczas gdy woda oczyszczona przechodzi na ich drugą stronę.

Stosowany proces uzdatniania określa się jako „filtrację bezpośrednią, tzw. dead-end”, tzn. Bez ciągłego odpływu ścieku, a jedynie z okresowym płukaniem wstecznym. Zaletą procesu filtracji bezpośredniej z wykorzystaniem membran ultrafiltracyjnych jest to, że utrzymywana jest mała strata ciśnienia (brak ciągłego omywania), podczas gdy wysoka wydajność jest utrzymywana przez częste płukanie wsteczne. Proces płukania rozpoczyna się po osiągnięciu dopuszczalnej różnicy ciśnień, tak jak w przypadku tradycyjnych filtrów pospiesznych. Następuje wówczas impulsowe przepłukanie membrany ze strony brudnej, tak aby usunąć większe zanieczyszczenia, a następnie płukanie wsteczne z wykorzystaniem zgromadzonej w zbiorniku niewielkiej ilości filtratu. Wszystkie cząstki blokujące powierzchnię membrany są usuwane i wypłukiwane razem z koncentratem.

Standardowo w przypadku uzdatniania wód powierzchniowych stosuje się prace w cyklu 15-30 minut filtracja i 15-30 sekund płukanie wsteczne.
Tak zaprojektowany sposób pracy umożliwia uzyskanie wody uzdatnionej o stałej jakości. Prezentowana technologia jest zatem odporna na wahania jakości wody powierzchniowej, które w porównaniu z wodą podziemną są bardzo częstym zjawiskiem.
Okresowo podczas płukania dozowane są związki chemiczne (NaOCl) lub np. kwas cytrynowy, by zminimalizować gromadzenie się zanieczyszczeń, takich jak związki mineralne czy mikroorganizmy.
 
 
 
Włókna filtracyjne
Membrany ultrafiltracyjne składają się z włókien o średnicy od 0,8 lub 1,5 mm. Zatrzymują one cząstki o masie cząsteczkowej większej niż 100-150 000 Da (j.m.cz.). Przyjmuje się, że wielkość porów dla stosowanych membran ultrafiltracyjnych wynosi około 0,05µ.
 
 
Konstrukcja techniczna urządzeń
Istnieją różne konstrukcje modułów, tj. włókien upakowanych w obudowy – o średnicach od ok. 150 do 250 mm. Instalacje ultrafiltracyjne budowane są w postaci zespołów obudów membranowych umieszczonych na wspólnej ramie. W zależności od potrzeb wydajność pojedynczej jednostki może wynosić od kilku do kilkudziesięciu m3/h. Taka konstrukcja pozwala na łatwą instalację i obsługę membran oraz na znaczną redukcję zajmowanego miejsca. Oczywiście poza samymi modułami w skład instalacji muszą wchodzić pompy zasilające i płuczące oraz niezbędne zbiorniki wody. Niemniej jednak ze względu na konstrukcję i funkcję technologiczną układ taki pracuje w sposób zbliżony do tradycyjnych jednostek filtracji pospiesznej – jedna jednostka jest płukana, pozostałe pracują.
 
 
Niskie koszty eksploatacji oraz brak konieczności stosowania dużej ilości środków chemicznych powoduje, że ultrafiltracja stanowi nowoczesne rozwiązanie przygotowania wody powierzchniowej, zapewniając pełną dezynfekcję, usunięcie zawiesiny i redukcję utlenialności. Woda uzdatniona tą metodą spełnia warunki lepsze niż wymagania stawiane wodzie pitnej, może być bez dalszej obróbki wykorzystywana w obiegach chłodniczych oraz zasilać stacje zmiękczania i demineralizacji wody. Warto także wspomnieć, iż wyżej zaprezentowane rozwiązania mogą być finansowane ze środków bezzwrotnej pomocy unijnej, co jest dla nich dodatkowym atutem i potwierdza słuszność ich stosowania.


Elżbieta Jamrozy-Dzięcioł, Przemysław Jura
CAPITAL – Europejski Consulting Inwestycyjny
Przedsiębiorstwo PP-EKO z Warszawy