Мотроненко В.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

Очищення стічних вод за допомогою мембранних технологій

Мембранні методи очищення стічних вод засновані на властивостях пористих тіл пропускати одні речовини та затримувати інші. Способи мембранного очищення, можна розділити відповідно до виду перенесення речовини на дифузійні, електричні та гідродинамічні. Іноді один вид перенесення речовини накладається на інший для прискорення або підвищення ефективності процесу. До дифузійним методів відносять газову дифузію і діаліз. При накладенні електричного поля протікає електродіаліз. Гідродинамічними методами є мікрофільтрація, ультрафільтрація, нанофільтрація і зворотний осмос. Для очищення стічних вод найчастіше використовуються гідродинамічні, або баромембранні процеси. В табл. 1 наведені основні їх характеристики, також характеристики мембранних елементів, що застосовуються у кожному випадку.

Таблиця 1 – Характеристики баромембранних процесів

Мембранний процес	Размір пор, мкм	Робочий тиск, бар	Мембранні элементи
			Матеріал	Конфігурація
Мікрофільтрація	0,02-4,0	< 2	Поліпропилен, ПВДФ, лавсан, фторопласт, кераміка	Рулонні, поліволокнисті, трубчасті
Ультрафільтрація	0,02-0,2	1-10	Поліпропілен, акрилонітрил, ПВДФ, полісульфін, кераміка	Рулонні, поліволокнисті, трубчасті
Нанофільтрація	0,001-0,01	5-35	Ацетат целлюлози, ароматичні поліаміди (полісульфін), кераміка	Рулонні, поліволокнисті, трубчасті
Зворотній осмос	0,0001-0,001	10-70	Ацетат целлюлози, ароматичені поліаміди	Рулонні, поліволокнисті, плоскорамні

Мікрофільтрація – процес мембранного розділення колоїдних розчинів і суспензій під дією тиску. Це перехідний процес від звичайного фільтрування до мембранних методів, який використовується для відділення частинок суспензій і емульсій, що не виділяється із стічної води при звичайному фільтруванні. При мікрофільтрації затримується основна маса завислих частинок, крупні колоїди, основна маса мікроорганізмів та бактерій. Також відбувається відділення зважених частинок азбесту, фарби, вугільного пилу та інших речовин.

Ультрафільтрація – мембранний процес очищення води від зважених речовин, великих органічних макромолекул масою більше 50 000 Дальтон (Dalton) колоїдних частинок (колоїдні розчини). Ультрафільтрація використовується для концентрування ліозолей при очищенні стічних вод, розчинів полімерів і їх очищення від низькомолекулярних речовин. У процесі ультрафільтрації високомолекулярні речовини затримуються мембраною, так як розмір їх молекул більші, ніж розмір пор, а низькомолекулярні речовини і розчинник вільно проходять через її пори.

Нанофільтрація – мембранний процес, що забезпечує видалення з води багатозарядних іонів, молекул органічних речовин масою більше 200 Дальтон та вірусів. Перехідний процес між ультрафільтрацією і зворотнім осмосом та поєднує в собі їх риси. Селективність при очищенні води від важких металів і солей жорсткості становить 98-99%, при видаленні однозарядних іонів близько 50%. При нанофільтрації розділення відбувається на молекулярному рівні.

Зворотний осмос – процес мембранного розділення розчинів під тиском через напівпроникні мембрани при тиску, що перевищує осмотичний. Зворотний осмос застосовують в системах локальної обробки стічних вод при невеликих їх об’ємах для концентрування і виділення цінних компонентів. При зворотному осмосі відокремлюються частки (молекули, гідратованих іони), розміри яких не перевищують розмірів молекул розчинника, при цьому мембраною затримуються як високомолекулярні речовини, так і велика частина низькомолекулярних речовин, а проходить через пори мембрани чистий розчинник.

Основною перевагою мембранних процесі є висока ефективність процесу та можливість очистити стоки до чистої води, яка не містить практично ніяких домішок. Ефективність мембранних процесів залежить від властивостей мембран. У кожному методі застосовують певні типи мембрани.