Поставка и монтаж фильтров и систем очистки воды

Содержание железа в воде, по данным Всемирной организации здравоохранения, является важным показателем ее качества. Высокий уровень железа ухудшает вкус и запах воды, и снижает ее использование в производственных технологиях из-за образования ржавчины на продукции. В теплоэнергетике железо вызывает накипь, затрудняющую теплообмен. Также ионы железа и марганца загрязняют ионообменные смолы и баромембранные технологии, поэтому их удаление из воды предшествует большинству ионообменных процессов.

Методы удаления железа зависят от его формы в воде. В поверхностных водах железо часто представлено в коллоидной форме и гидроксиде, тогда как подземные источники содержат растворимое железо. Примеси, такие как марганец, сероводород и органические соединения, также влияют на выбор технологии обезжелезивания.

Для поверхностных вод применяют осветление — реагентная обработка полиэлектролитами, отстаивание и фильтрация на сорбционных загрузках. Ультрафильтрация набирает популярность. Обезжелезивание подземных вод включает окисление растворимого железа до нерастворимого с последующей фильтрацией. Процесс окисления требует окислителей; технологии бывают реагентными и безреагентными.

Показатель жесткости воды не регламентируется Всемирной организацией здравоохранения, так как вода природной жесткости не вредит человеческом организму. Куда более опасное влияние жесткость воды в быту оказывает на нагревательные элементы бытовой техники и сантехнику, а в промышленности – на теплоэнергетическое оборудование. Образование накипи на теплообменных поверхностях промышленного оборудования влечет за собой увеличение расходов топлива, теплоносителей, выход из строя оборудования.

Жесткость воды обусловливается наличием в ней ионов кальция (Са2+), магния (Mg2+), стронция (Sr2+), бария (Ва2+), марганца (Mn2+). Однако, общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов. Наиболее распространенным и экономически обоснованным на сегодняшний день является умягчение методом натрий-катионирования. Метод основан на способности ионообменных материалов (катионита в Na-форме) обменивать на ионы кальция и магния на ионы натрия. Соединения натрия не образуют накипи на теплонапряженных поверхностях, а продукты регенерации катионита (CaCl2 и MgCl2) хорошо растворимы в воде. Регенерация установки умягчения производится пропусканием через слой ионообменной смолы раствора хлорида натрия.

Механическая фильтрация занимает важное место в технологиях водоподготовки. Основное назначение данной технологии – удаление из воды взвешенных и коллоидных частиц. Процесс механической фильтрации основан на фильтрации воды через материалы, которые способны пропускать жидкость и задерживать твердые частицы. Среди таких материалов и устройств наиболее распространены пористые материалы, сетки, полимерные ткани, диски, кварцевый песок и прочие. Узлы механической фильтрации всегда присутствуют как часть предварительной подготовки для других технологий водоподготовки.

Явление осмоса основано на возможности некоторых материалов пропускать только воду, но при этом блокировать прохождение содержащихся в ней примесей. Такие материалы называются полупроницаемыми мембранами, а процесс перехода молекул воды через мембрану из менее концентрированного раствора в более насыщенный – осмосом.

Явление обратного осмоса возникает в случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление (от 10 до 80 бар), превышающее осмотическое, молекулы воды начинают движение через мембрану в обратном направлении, то есть в сторону раствора с меньшей концентрацией. Этот процесс называется «обратным осмосом». На этом принципе строится работа всех мембран обратного осмоса.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации.

В промышленности технология обратного осмоса получила очень широкое распространение благодаря возможности получения воды со степенью обессоливания от 80 % до 99,7 % при низких экономических затратах в сравнении с технологиями ионного обмена. Степень обессоливания зависит от качества исходной воды, типа мембранных элементов, архитектуры установки обратного осмоса и других факторов. Очищенную воду используют для подпитки современных паровых котлов высокого давления, производства алкогольных и безалкогольных напитков, лаков и красок, в пищевой промышленности, в медицинской промышленности, электронике, машиностроении, металлургической промышленности и массе прочих технологий.

Для улучшения органолептических свойств воды применяются сорбционные фильтры. Процесс основан на фильтрации воды через слой адсорбента. Наиболее распространенными, эффективными и доступными адсорбентами являются активированные угли разных марок. Сорбционная способность активированных углей объясняется их большой удельной поверхностью и наличием энергетически ненасыщенных атомов углерода, которые взаимодействуют с молекулами адсорбируемых веществ. Наибольшая эффективность углей наблюдается при процессах абсорбции органических веществ с высокой молекулярной массой.

Таким образом, применение сорбционных фильтров позволяет очищать воду от органических веществ, а также коллоидных и взвешенных частиц. Сорбционные фильтры на активированных углях также используются для удаления из воды активного хлора и озона, что находит широкое применение в технологиях предварительной подготовки воды для систем обратного осмоса.

Наиболее распространенными являются активированные угли порошковой и гранулированной форм, desotec activecarbonменее – волокнистой формы. Средний срок службы составляет 2 года и зависит от параметров очищаемой воды. В процессе работы угольные фильтры должны проходить регенерацию обратным током воды. После завершения срока службы есть возможность регенерации активированного угля паром под давлением, однако, чаще всего угли в технологиях водоподготовки используются однократно. Управление процессом обратной промывки осуществляется вручную либо с помощью управляющего клапана со встроенным таймером.

Процесс ионного обмена наиболее распространен в технологии умягчения. Однако, помимо привычного натрий-катионирования процесс ионного обмена часто используется для химического обессоливания либо селективного удаления нежелательных ионов.

Умягчение воды методом ионного обмена
Ионный обмен основан на способности специальных материалов – ионитов – обменивать свои ионы на ионы присутствующие в растворе (воде). Химическое обессоливание путем ионного обмена обыкновенно требует нескольких стадий. Сначала вода проходит процесс H-катионирования, затем процесс OH-анионирования. Одноступенчатое обессоливание обыкновенно позволяет снизить солесодержание в 10-50 раз. Полученная вода имеет нейтральный рН.

Обыкновенно используются двух или трехступенчатое обессоливание. Обменная емкость ионитов восстанавливается пропусканием через них регенерационного раствора. Для катионитов в химическом обессоливании регенератами являются растворы сильных кислот, а для анионитов – растворы щелочей.

Для доведения воды до глубокой степени обессоливания после основных технологий обессоливания (осмос либо ионный обмен) могут устанавливаться фильтры-смешанного действия (далее ФСД), где одновременно находятся катионит и анионит имеющие различную плотность для последовательной фильтрации сначала через слой катионита и затем – анионита. Иониты в таких установках обыкновенно используются однократно, так как проведение процесса регенерации затруднительно.

Обеззараживание воды с использованием ультрафиолетового облучения является одним из самых распространенных способов. Этот метод начал применяться еще в начале XX века. Его эффективность обусловлена бактерицидными свойствами ультрафиолетовых лучей. Под влиянием УФ-облучения в ДНК и РНК микроорганизмов запускаются фотохимические реакции, вызывающие их необратимые повреждения. Ультрафиолет также разрушает мембраны и стенки клеток микроорганизмов, что приводит к уничтожению патогенной микрофлоры.

Установки для УФ-обеззараживания воды представляют собой устройства с бактерицидной лампой, которая находится в защитной кварцевой трубке, размещенной внутри металлического корпуса. Принцип работы устройства заключается в поступлении воды, которая проходит через кварцевую оболочку и подвергается облучению, что приводит к уничтожению патогенных микроорганизмов. Существуют моно- и мультиламповые установки, использующие одну или несколько ламп соответственно. Часто эти аппараты дополнительно оснащаются датчиками УФ-излучения и блоками для химической промывки. Эта комплектация необходима для эффективной очистки кварцевых чехлов и внутренней камеры устройства от загрязнений, формирующихся в ходе эксплуатации.