автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Очистка воды на ультрафильтрационных мембранных аппаратах

САИКТ-МГЕРБУРГСКИЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОЮ КРАСНОГО ЗНАМШ ИШНШЮ-СТРОИГЕЛЬНЫй институт

На правах рукопиои

ШУЕН-ПЬЮ-ХД

ОЧИСТКА БОЛЫ НА УЛЬГРАФИПЬТРАЦИОНШХ МЕМБРАННЫХ АППАРАТАХ

05,23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсе®

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ка соискание ученей степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург

1992

.....:____ россичскля

.Ш^ТЛ^абота всщорнабаащш Сашг-Петербург-

~ ского фцевд Октябрьской Революции к ордена Трудового Красного

Знамени щшецерно-стровтелыюго института.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

- кандидат технических наук, доцент Г.Г.РУДЗСКШ

-доктор технических наук, профессор Ляыаев Б.Ф.

- кандидат технических наук, доцент Кононов В.П.

Ведущая организация

- А.П,"Водопроект"

30

Защита состоится "16 " а^ррзд 1993 г. в 13 час. на заседании сдвщилиаироБаинбго совета К 063.31.03 при Санкт-Петербургсром ордена Октябрьской Револвдаи к ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте по адресу: 198005 Санкт-Петербург, 2-ая Красноармейская ул., д.4, аудто-рия

О диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке института.

Автореферат разослан " 1-5"

-жшара.

1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Г.П.Комша

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Для очистки природной води, используемой для хозяйственно-питьевых целей населения и производственных нужд некоторых отраслей промплленности (пищевая, фармакологическая, электронная и др.) в СНГ и СИЗ широко применяются традиционные метода водоподготов5^и о использованием реагентной обработки воды, ее отстаивания или осветления во взвешенном слое, фильтрования на эернисих фильтрах и обеззараживания.

Однако, в связи с ухудшением качества природных вод, связанным с загрязнением водоисточников, и повышенной требований к воде, расходуемой на упомянутое нуящы, эти методы во многих случаях не могут обеспечить получение воды необходимого качества.

Поэтому в настоящее время в промышленно развитых странах питьевая воде, л вода, подаваемая на нужда указанных отраслей промышленности, лечебно-оздоровительных учреждений и гостиьлц, помимо двухступенчатой очистки на отстойниках и фильтрах подвергается доочистке с применением сорбционных методов, обеспечивающих удаление из нее коллоидных органических соединений и проскоков' высокодисперсшх частиц.

Использование традиционной технологии очистки пиродной воды в сочетании с сорбционными методами ее очистки связано с необхо-. дймостьй дополнительного выделения значительных площадей для размещения крупногабаритного оборудования сорбционной установки, что не всегда возможно в стесненных условиях действующих водоочистных сооружений. При этом следует иметь в виду, что использование сорбционных Методов без строительства сооружений для регенерации сорбента связано о большими затратами на его приобретение с целью замены отработавшего материала, а применение регенерации для восстановления сорбционной способности сорбента такжэ требу-.-бт привлечения значительных средсть на строительство сооружений для регенерации сорбента й их эксплуатацию.

В настоящее время реконструкция водоочистных сооружений больших городов с целью повышения качества очищенной воды в условиях СНГ й СРВ, пз-за нехватки средстй ы капШальше вложётш является трудйорешнмой проблемой.

В этом случае целесообразнее всего строить локальные установки доочисткц городской водопроводной воды для удовлетворения нужд потребителе:! воды высокой чистоты.

Эта проблема может быть ращена использованием компактных установок с ультрафидьтрациондаод мембранными аппаратами (УНА).

Однако недостаточная изученность теоретических предпосылок метода ультрафильтрации, незначительный практический опит их применения для очистки рода, разнообразие соотава и к чеотва црирсщвдх вод тормозят его внедрение в область очистки природных вся-

Поэтому исследования, направленные на определение эффективности и области использования метода ультрафильтрации для очистки вода, неоспоримо представляют большую научную и практическую ценность, Их результаты ркажутоя одинаково полезными для СИ1 и GED.

Цв^и и згрдчи исследования. Целью диссертационной работы являлось определение эффективности применения метода ультрафильтрации доя очистки воды, разработка рекомендаций по его практическому использовании.

Исходя из доставленной цели были решены следующие задачи:

- роздана лабораторная установка для исследования эффективности метода ультрафщьтрации при очистке модельных высокоцветных вод и природной Невской вода!

- исоледована и определена эффективность очистки модельных рысокоцветных вод и Природной Невской воды 'на УМА типа АР с мембранами в виде полых волокон|

- исследована возможность применения УМА для обезжелезивания воды;

- разработаны математические модели процесса ультрафильтрации модельных искусственно загрязненной (модельной) води и природной Невской воды i

- 'на полупроизводственной установке проведены исследования для определения эффективности применения УМА с целью очистки во-дН в Ьаннах плавательных бассейнов, оборудованных системой оборотного водоснабжения;

- разработаны рекомендации ро режимам эксплуатации и регенерации УМА, технологическая схема и методика технологического расчета установки с УМА типа АР для очистки воды плавательных бассейнов с системой оборотного водоснабжения;

- выполнены расчет и подбор основного оборудования ультра-фнльтрациокнои установки для очистки води детского бассейна спорткомплекса "Локомотив" (г.Санкт-Петербург)

- Б -

На з^щи^у выносятся:

- результаты лабораторных исследований эффективности применения УТЛА с подыми волокнами для модельных высокоцветных: вод и природной Невской воды;

- результаты математической обработки данных экспериментальных исследований по определение зависимости начальной удельной производительности мембран и цветности пермеата (фильтрата) от первичных факторов' процесса ультраЗйльтрации модельных вод и природной Невской воды;

- результаты исследований и рекомендации по регенерации мембран ;

- результаты исследований эффективности применения УМА с полыми волокнами для очистки воды плавательных бассейнов, оборудованных системой оборогного водоснабжения;

- рекомендуемая технологическая схема и методика расчет- установки ультрафильтрации с использованием мембран марки ВПГ-15ПА для очистки воды плавательных бассейнов;

- рэзультаты расчета и подбора основного оборудования ультрафильтрационной установки для очистки воды ванны детского бассейна спорткомплекса "Локомотив" (г.Санкт-Петербург).

Научная новизна работы. Впервые проведены исследования эффективности метода ультрафильтрами при очистке природной Невской вода и модельных высокоцветных вод, характерных для рек северных районов Российской Федерации. Впервые проведены исследования эффективности реяг-ма работы УТЛА с кратковременными промежуточными промывками мембран.

Найдены математические зависимости между основными технологическими параметрами процесса ультрафильтрации высокоцветных природных вод, которые могут быть использованы для предварительного определения возможных областей применения метода, выбора марки мембран и параметров работы УМА в конкретных условиях;

Впервые проведены исследования эффективности метода ультрафильтрации при очистке воды плавательных бассейнов с системой оборотного водоснабжения, выбрана оптимальная Марка мембран для этой цели, разработана принципиальная технологическая схема и методика расчета установки с применением УМА для очистки воды плавательных бассейнов.

Црактическея зш тамость и реализация результатов исследований.

Применение метода ультрафильтрации для очистки природных маломутных высокоцветных вод обеспечивает получение вода высокого

стабильного качества без какой-либо предварительной о работки воды реагентами, «то позволяет обрснованно причислить его и экологически чистым и аффективным методам очистки вода. Компактное?) ультрафильтрационных установок создает благоприятные возможности для применения метода ультрафильтрации при реконструкции Действующих и строительстве новых установок по очистке воды в стесненных условиях.

Результаты исследований, проведенных на воде ванш.. плавательного бассейна и разработанные рекомендации приняты к внедрении при реконструкции водоочистной установки плавательного бассейна спорткомплекса "Локомотив",

Ацпобания работы и публикации. Основные результаты исследования били приведены в докладе, сделанном на 49-ой научной конференции профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского инженерно-строительного института (ОПОИСИ) в 1992 г.

По теме диссертации опубликована в 1992 г, одна статья в межвузовском тематическом сборнике трудов СПбИСй.

Структура % об^ец щботц. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, спиока использованной литературы (88 наименований, в том числе 29 иностранных), изложенных на 173 страницах и приложений на 26 страницах, содержит 37 рисунков и 39 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во дведенди обоснована актуальноеть теш, определены цели и задачи исследований. Приведены краткая характеристика научной новизны и практической ценности работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

р пешой главе приведены теоретико-практические обоснования процесса баромеьбрднного разделения растворов и смесей.

Приведены краткие сведения о методах баромеыбранного разделения растЕоров и смеси (обратный осмос, ультрафильтрация и мик-рофальтрация), мембранах и мембранных аппаратах.

Рассмотрены теоретические оснодш процесса баромемЗранного разделения растворов и смесей, общие понят« о рабочей давлэнЬи, удельной производительности мембран, их селективности (способности Мембран задерживать частицы определенного размера) явлениях концентрационной поляризации и забивки мембран, и методах борьбы с концентрационной поляризацией.

К основным фактора^, влияющим на процесс мембранного рэзде-ления относятся рабочее давление, температура исходной водц или снеси и концентрации разделяемых компонентов в исходной поде или смеси. На основании литературных данных предопределены общие характеры зависимостей мевду проницаемостью, селективностью и этими основными факторами.

Помимо общих закономерностей, свойственна методам мембранного разделения растворов и смесей, для ультрафильтрации характерна специфичная особенность селективного поведения мембран, заклинающаяся в том, что их способность задерживать частицы определенного размера достигает 95-100^ не только для компонентов с ра-диуром частиц, большим радиуса пор мембран, но и для компонентов с радиусам частиц, меньшим радиуса пор мембраны в три раза.

Также приведено краткое описание различных методов регенерации мембран, причем указывается, что выбор оптимального метода регенерации из перечисленных должен обосновываться результатами предварительных исследований.

Несмотря на многолетнее применение методов баромембраиного разделения, метод ультрафильтрации нашел более широкое использование для очистки воды лишь в последние годы. Результаты исследований ученых различных стран, направлешшх на определение эффективности очистки воды ультрафильтрацией, позволяют сделать заключение о том, ч?о использование ультрафильтрационннх мембранных аппаратов для глубокой очистки природам и сточных вод является перспективным направлением при решении актуальных задач в области очистки воды.

Преимущества применения УШ. для очистки воды определяются прежде всего простотой аппаратурного оформления процесса, отсутствием потребности в реагентах при очистке воды, высокой эффективностью удаления из воды практически всех дисперсных примесей, коллоидов и микроорганизмов, стабильностью эффекта очистки и возмск-ностью полной автоматизации технологического процесса,

В СНГ разработке научного направления в области .чистки воды ультра$.льтрацией посвящены исследования Дытнерского Ю.И., Брык МД.» Цалюк Е.А., Найденко В,Б., Алексеева М.И., Хосзда Е.В., ' Губанова Л.П., Васильева А.Л. и др.

Однако данные об эффективности применения метода ультрефштьт-радаи на УМА при счистка природных вод в литературе предотеяденн

аяленн ы д ля

практических задач.

ро вторд^ глзрз изложена методика выполнения научно-исследовательской работы и планировагие экспериментов.

На основании литературных данных произведен выбор мембран и мембранных аппаратов. Двд очистки природных вод наиболее целесообразным является использование ультрафильтрационных мембранных аппаратов типа АР с полиамидными мембранами в виде полых волокон,

Исследования эффективности очистки природных вод на УМА были выполнены на крупномасштабной установке, смонтированной в лаоо-ратор: и кафедры водоснабжения Санкт-Петербургского инженерно -сттюительного института.

Экспериментальные исследования, проведеншч на лабораторной установке, были запланированы состсящыш I з двух этапов. На первом этапе исследований были выполнены эксперименты по оппеделе-нию эффективности очистки модельных высокоцветных вод; второй этап был посвящен определению эффективность очистки природной Невской воды на УМА.

При планировании экспериментов, проведенных на модельной воде для выбора основных первичных факторов, интервалов и значений уровней их варьирования оыли использованы данные ранее выполненных исследований, рекомендации предприятия-изготовителя мембранных аппаратов и результаты предварительных экспериментов, которые были выполнены на УМА типа АР с мембранами марки БПУ-15ПА (см.табл.1).

Таблица I

Первичные факторы и их уровни варьирования при исследовании на модельной воде

Наименование первичных Уровни первичных Фактопов

факторов I 2 3 4

I. Рабочее давление Р ,МПа 0,08 0,12 0,16 0,20

2. Температура «сходной воды С 20 25 30 35

3. Мутность исходной веда М0, г/м 10 40 70 . 100

4. Цветность исходной воды Ц0, град ПКШ 50 ЮС 150 200

С. Тангагци&чьная скорость г^ , м/с 0,3 0,6 0,9 1,2 '

Длд определения возможности обезжелезивания воды на УМА били проведены эксперименты на модельной воде о содержанием железа (в виде гидрооксида железа ]?в(0Н)д) от 5 до 16 г/м3.

Благодаря стабильности величин нутнооти, цветности и температуры природной Невской воды в'период проведения исследований, эта фактору были исключены ^из Ч1*сла основных первичных факторов процесса ее очистки на ША. С целью определения эффективности очистки природной Невской воды на УМА о мембранамй, имеющими разные средние диаметры пор, при исследовании были попользованы 4 марки полых волокон: БПУ-5ПА, ВПУ-15ПА, ВПУ-ЬША й ВПУ-1ШПА со средними диаметрами пор; соответственно» I, 3, 5'и 7,5 год. В табл.2 приведены основные первичные факторы и их. уровни варьирования при исследовании на природной Невской воде.

Таблица 2

Первичные факторы и уровни их варьирования при исследовании на природной Невской воде

Наименованйр первичных Уровни первичнчх факторов

факторов .

I 2 3 4

1. Рабочей давление Р, Ша 0,08 0,12 0,16 -0,20

2. Средний диаметр пор с^, нм I 3 5 7,5

3. Тангенциальная скорость ,

м/с 1 0,2 0,4 а,6 0,8

Планирование экспериментов было выполнено с использованием Гипер-греко-латинского квадрата.

На основании результатов экспериментальных исследований было намечено определись зависимости от- первичных факторов таких вторичных факторов процесса очиетки вода на УТЛА, как начальная удельная производительность мембран с}0 , л/(м~-ч); средняя удельная . производительность мембран , л/(г2 ч) и Цветность пермеата Цп, град ПКШ.

3 третьей главе описаны л проанализированы результаты экспериментальных исследований,, выполненных на лабораторной установке.

В результате первого зтала исследований, проведенных на мо- ' дельной воде с использованием-мембран марки ВПУ-1ЫХА, было установлено, что при различных значениях первичных фрктороп Р, Ь , М0, в принятых интервалах их варьирования удельная произ-

водительность мембран плавно снижалась в первые часы работы установки, затем ее значение постепенно стабилизировалось и в дальнейшем оставалось практически постоянным. При этом эффект удалешы частиц взвешенных* веществ из воды достигал 100$, цветность снижалась с 50-200 град ПКШ в исходной воде до 4,7-10 град ПК111 в иермеате, а ее окисляемость снижалась с 6-14 г С^/"3 до 2-4 г С^/м3.

Б результате математической обработки, данных исследований на первом этапе.были найдены зависимост" вторичных факторов от первичных факторов:

для начальной удельной производительности <} 0

q0 = -18,6277 + 329.4694Р + 0,9471 Л - 0,045ГМо - 0,0093Цо +

+ 0,29841$ ;

для средней удельной производительности С|Ср

С\ср= -7,1785 + 225.0192Р + 0,7242 t 0,0528Мо - 0,0098до + + 2,7674 1\;

дои цветности пермеата Цп Цп = 1,3227 + 23,2464Р 0,0455 t + 0,0021Мо + 0,015Цо -- 0,7834 ^.

Высокая эффективность удаления из воды коллоидов гидрооксида железа на УМА подтверждается результатами исследований * проведенных на модельной воде с использованием четырех марок мембран: ВПУ-5ЙА, ВПУ-15ПА, ВПУ-ЬОДА и ВПУ-ЮОПА. Во всех опытах содержание гвдрооксвда железа в поде снижалось о 5-15,8 г/^3 до 0,015 - 0,07 г/мЭ.

Второй этап исследований, выполненных на лабораторной установке, позволил установить высокую эффективность очистки природной Невской воды на УМА: в результате опытов проведенных с использованием всех марок мембран в пермеато не были обнаружены взвешенные вещества, а цветность воды в зависимости ог первич-•ньх факторов каждого с ыта снижалась с 36-40 град ПКШ в исходной воде до 2,2-17,5 град ПКШ в пермеате, соответственно окйс-ляемость с 9,8-12,1 г О-^/м3 до 1,52-5,"2 г . Был также установлен 100#-шй эффект удаления из воды м- тсроорганизмов группы кишечных палоче".

На основании результатов исследований на природной Невской воде была найдена математическая зависимость цветности пермеата

Ц^ от "ервичных факторов:

Ц^ = -1,6232 + 2I.9I26P + 2,0146 d„ - 0,6295 "Ц-. '

Статистический анализ результатов с использованием критерия Фишера и корреляционного, отношения подтвердили адекватность полученных уравнений процессу очистки модельных высокоцветных вод и природной Невской воды на УМА. . '

Приведены результаты исследований влияния голичтлм тангенциальной скорости на удельную производ"телы:эсть и продолжительность фильтроцикла: установлено, что о повышением тангенциальной скорости увеличиваются удельная производительность и продолжительность фильтроцикла. Однако, увеличение тангенциальной скорости за счет абразивного воздействия очищаемой воды на поверхности селективного слоя приводит к преждевременному сокращению срока службы мембран и требует больших затрат электроэнергии для подачи исходной годы на УМА.

На основании результатов проведенных исследований, литературных данных и с учетом рекомендаций предприятия-изготовителя мзм-бранных аппаратов были определены рабочие параметры процесса очистки прир<ууюй Невском вода, обеспечивающие получение воды питьевого качества на -УМА типа АР:

- рабочее давление Р = 0,20 МПа;

- средний диаметр пор мембран dn = 7,5 им (меьбранн марки ВПУ-ЮОПА);

- тангенциальная скорость "Ц. = 0,6-1,0 м/с;

- допустимое снижение удельной производительности в ко:ще фильтроцикла перед регенерацией мембран не должно превышать 50% ее начального значения.

С. целью поиска путей увеличении удельной производительное ги ■мембрся и продолжительности филм'роцикла были проведены исследования эффективности режима ультрафильтрации на аппаратах типа AP-1,О-ВПУ-lüOIlA с .сретковреглишмя промежуточными промывками мембран обратным током пермеата. Результатами исследований установлено, что путем Кратковременных прошвок мемЗран, выполненных в период работы- УМА мевду рёгенепациями, можно увеличить среднюю удельную производительность примерно в 2 раза, а продолжительность фильтроцикла в З-рма'(см.рис.1).

Р лехверто'п МТО. приведены методика й результаты исследований по регенерации мембряч.

. В качестве критериев для оценки эффективности регенерации

V

лДгАч)

8

10 12 14 16 1В

Рис.1. Изменение удельной производительности в течение

межрегенерационного периода при режиме ультрафильтра-ции с кратковременными промежуточными прошзкаМи на аппарате А?-1,0-ВПУ-100ПА.

мембран были выбраны продолжительность регенерации, и связанные с ней расходы воды" и регенерациошых реагентов.

В соответствии с природой и составом загрязнений, накапливающихся на поверхности мембран при очистке природных вод, согласно рекомендациям многих авторов и исследователей бим проведены эксперименты по регенерации мембран обратной промнвкпй 1%-шм растворомсоды {едкого натра) или пермеатом с периодической ми. одновременной промывкой рабочей поверхности мембран тангенциальные потоком 1$-ного раствора соды или исходной воды. В процессе исследований варьировались различкчв сочетания отдельных операций и порядок их проведения.

Наиболее высокая эффективность регенерации бк/1а отмечена при г;>ошвке мембран обратным током 1^-ного раствора соды в со-

чотании с периодической продувкой рабочей поверхности мембран тангенциальным потоком исходной воды.

Тем нр менее, этим способом регенерации после 3-5 фи.пьтроц:;к-лов не удавалось восстанавливать начальную удельную производительность мембран до ее первоначальной величины, что объясняется постепенным формированием на рабочей поверхности мембран тонкого и прочного слоя из оксидов, гидрооксидов и солей металлов, который не удалялся при прошвт'е мембран раствором сода. Для определения способов удаления этого слбя были проведены эксперименты по обработке регенерируемых мембран растворами кислот. С этой целью через каждые 3-5 фнльтроциклов внутренняя поверхность полых волокон продавалась тангенциальным потоком растворов серной,' азотной или лимонной кислот,

Результатами экспериментов установлено, что кислотная обработка мембран раствором серной или азотной кислот практически обеспечивает полное восстановление начальной удельной производительности,

Было также установлено, что при увеличении температуры реге-нерацнонннх растворов эффективность регенерации меибрэн увеличивается (сокращаются продолжительность регенерации и расход растворов), Однако при этом следует иметь в виду, что в соответствии с инструкцией температура рабочей среды для аппаратов типа АР с мембранами из полиамидов не додана превышать 60°С.

В пято»1 улзвд приведены результаты исследований по определенна эффектиности применения метода ультрафильтрации для очистки воды плавательных бассейнов с системой оборотного водоснабжения.

Для решения поставленных задач в помещении очистной установки детского бассейна спорткомплекса "Локомотив" Vг.Санкт-Петербург) была смонтирована полупроизводотвенная ультрафильтрационная установка о применением УМА.

В главе кратко описана технология очистки воды плавательных бассейнов, оборудованных системой' оборотного водоснабжения и напорными эершштш/и фильтрам., а такхе отмечены недостатки водоочистной установки бассейна, к которчм относятся большг габа-рит1ше размеры оборудования, сложность эксплуатации рсагентной установки для коагулирования и поддолачгаания исходной вода, эначитольшо затраты на приобретение реагентов и нестабильность эффекта очистки ц ркулиругцей воду.

Зри очисткь воды ванны ятавгтель'шх бассейнов основной зада-

чей, помимо обеззараживания воды является удаление из нее коллоидов, обуславливающих цветность и окисляемость вода,

Поэтому методикой исследования было предусмотрено проведение экспериментов по «Определению эффекта обесцвечивания в.ода ванны детского бассейна с использованием коагулирования и без коагулироаания исходной вода. Опыты выполнены на аппаратах ти- ' па АР-1,0 с мембранами ВПУ-5ПА, ВПУ-15ПА, ВПУ-50ПА и ВПУ-ЮОПА.

В результате использования УМА бил получен высокий аффект обесцвечивания воды: так, в зэзисимост« от рабочих параметров УМА и марок мембран цветность воды снижалась от 35-3? град ПАШ до .2-5,2 град ПКШ при применении коагулянтов и до 3,5-12,5 град ПКШ сэз применения коагулянтов.

Результаты исследован!® непрерывного ревдма уль графиль тращш воды ванда бассейна показали, что'достаточно интенсивное снижение удельной производительности мембран имело место в первые сутки работы УМА, затем падение удельной производительности становилось практически весьма незначительным.

Как видно из графика на рис,2, интенсивность снижения удельной производительности зависела от среднего диаметра, пор мембран .

Так, для мембран ВПУ-ЮОПА величина снижения удельной производительности в первые сутки в несколько раз превосходит аналогичную величину для мембран ВПУ-15ПА.

В последувдем атчепт удельных др ои з в од и т е ль нос те Л для различных марок мембран приближались друг к другу, а посла трех суток непрерывной работы удельные производительности мембран всех марок становились практически одинаковыми.

На основании экспериментальных данных для безреагентной очистки воды ваши детского баосейна с системой оборотного водоснабжения была выбрана мембрана марки ВПУ-15ПА, применение ко-' торой обеспечивало на всем протяжении филътрацикла высокую эффективность очистки вода: так, нарркмзр, цветность очищенной воды колебалась от 2,8 до 5 град ПКШ, окисляемость - от 2,8 "о 4,3 г 02/м , что отвечает требованиям, Предъявляемым к воде в . ■ванне детского бассейна,

Были проведены исследования эффективности режима ультрафильтрации на аппаратах АР-1.0-ВПУ-151Ц с кратковременным» промежу-. точными промывками мембран при очистке воды ванны детского бассейна, позволившие установить возможность увеличзнпя продолзд-тельности меаду регенерациями мембран до 7 дней путем проведе-

- 1Б -

Рис,2. Изменение удельной производительности в течение менрегенерационного периода при ультрафильтрации воды ванны бассейна: Р=0,2 МПа и "Ц-= 0,8 м/с ния через каждые 12 часов работы установки кратковременных промывок мембран обратным током 1%-пого раствора соды в течение 5 мин.

Бил также найден эффективный режим регенерации мембран ВПУ-15ПА при очистке воды ванны этого бассейна, состс.-теший из двух последовательно выполняемых операций: прошвка мембран обратным током 152-ного раствора сода при рабочем давления РПр-0,ШПа, в точение 40 .мин с периодической прошакоп внутренней поверх-ностп полнх волокон тангенциальным потоком исходной воды со скоростью 0,8 м/с в течение I мин и обработка рабочей поверхности мембран тангенциальным потоком 1;»-иого раствора серной кислоты со скоростью 0,2 м/с в течение 10-12 мин.

На основании результатов исследований, проведенных в атой бассейне, были разработаны технологическая схема ультрафильтрационной установки для очистки води плавателышх'оасоег'поа и методика ее расчета.

По предлагаемым схема и методике были выполнены технологический расчет и подбор основного оборудования ультрафильтрационной установки для очистки воды ванны детского бассеГша спорткомплекса "Локомотив".

Анализ результатов исследовании, выполненных в реальных условиях детского бассейна, оборудованного системой оборотного водоснабжения, позволил выявить ряд преимуществ .ультрафильтра-цаонного метода с использованием мембран в виде полых волокон по сравнению с традиционным методом, предусматривающим обработку исходной воды коагулянтом с последующим фильтрованием на зернистых фильтрах.

Прежде всего прголэйение метода ультрафильтрации позволяет с момента начала налива ванны производить ее наполнение глубоко очищенной и обесцвеченной водой, в то время как при коагулировании и фильтровании через зернистые фильтры воду требуемого качества, подаваемую в Ванну бассейна*, удается получить путем непрерывной циркуляции в течение двух-трех суток.

Заполнение ванны глубоко очищенной и обесцвеченной водой имеет особенно большое практическое значение для детских бассейнов, саун и лечебных бассейнов, в которых продолжительность использования налитой воды по санитарным требованиям но должна превышать 7-10 суток.

Применение ультрафильтрационных аппаратов с полыми волокнами не только позволяет оборудовать компактными водоочистными сооружениями, но и значительно упростить эксплуатацию и контроль за работой систем очистки вода, создать наиболее комфортные условия труда обслуживающего персонала.

Наконец, важным преимуществом ультрафильтрационного метода очистки вода по сравнению с традиционными методами; требующими использования реагентов или фильтрующих Порошков, является его экологическая чистота.

ВЫВОДЫ

1, Результатами экспериментальных исследований определена высокая л стабильная эффективность удаленм из природных воД микрочастиц взведенных веществ и колловдов Цветности методом ультрафильтрации, и установлена целесообррчность его применения, для глубокой очистки маломутных высокоцветных вод.

2. При ультрафильтрации модельных вод на УМА с мембранами марки ВПУ-15ПА цветность вода снияялась с 50-2С0 град ПКЫ в

исходной воде до 4,5-Ю град ПКШ в пермеате, мутность воды -от Ю-ЮО г/м3 до нуля, окнсляемость вода - от 8-14 г 02Лг до 2,4-4,5 г 02/ы3.

3. Результатами экспериментов установлена высокая эффективность очистки на УТДА природной Невской вода. В зависимости от режима работы УМА и среднего диаметра пор мембран цветность снижалась с 40 град МП до 2-16 град ПКШ; биологическими анализами установлен ЮО^-ннП эффект удаления из природной Невской воды микроорганизмов группы кишечных палочек.

4. Определена возможность применения метода ультрафильтрации для практически полного удаления соединений железа, находящихся в воде в виде коллоидов и микрочастиц.

5. В результате математической обработки данных экспериментов найдены зависимости мезду основными технологическими параметрами, характеризующими процесс очистки природной воды на УТЛА с мембранами в виде полых волокон, позволяющие оценить влияние каждого основного первичного фактора на вторичныо факторы процесса ультрафильтрации, а также произвести предварительную оценку возможности применения метода ультрафильтрации, выбора марки мембран к параметров работа УМА. для конкретных случаев.

6. Продолжительность фильтроцпкла УГЛА и удельная производительность за его период могут бить увеличены путем применения режима работы с кратковременными промежуточными промывками.

7. Исследованиями по регенерации ультрафмльтрационних мембран . установлено, что наибольший эффект регенерации мембран У!.1Л при

очистке природной воды может быть достигнут г, номочъи проявки мембран обратным током 1^-ного раствора сода о последувдей обработкой рабочей поверхности мембран тангещиалышм тююг'.с.-.: 1^-ного раствора серной или азотно': кислот.

8. Результаты экспериментов, проведенных на полуттроизноцстыон-ной ультрафильтрационной установке очистки воды плавательного бассейна подтвердили эффективность очистки налоиутшх высокогает-ных вод методом ультрафнльтрацнп и позволили разработать рекомендации по его применению при очистке вода .плавательных бассейнов, оборудованных системой оборотного водоснабжения.

9. Разработаны технологическая схема и методика расчета установки с применением УГЛА типа АР для очистки воды плызателчак бассейнов. Выполнены расчеты и подбор основного оборучовп«г!я

для водоочистной установки детского бассейна спосг-о.......

"Локомотив" (г.Санкт-Петербург). ^ "

10. Метод ультраЗшльтрации по сравнении с традиционными ме-• тодами, используюида..1 реагенты при очистке вода, являе*сй экологически чвсвим.

Основные положения диссертации отражены в следующей работе: Очистка природных вод на ультрафшгьтрационгшх аппаратах с мембранами в виде полых волокон //Совершенствование и повышение эффективности работы сязгем водоснабжения а водоотведекия: Межвузовский тематический сборник трудов. Санкт-Петербург. 1992. - С.39-44. В соавторстве с Г.Г.Рудзсиим и В.Б.Гуоаков-ским.