Что такое ультрафильтрация воды и зачем она проводится

Ультрафильтрация и ультрафиолет – это разные вещи. Облучение, то есть очистка воды ультрафиолетом – это воздействие определенным спектром света на бактерий и паразитов, при котором они разрушаются. Делать это нужно на финальной стадии очистки жидкости. Ультрафильтрация или сверхфильтрация – это использование фильтра с очень маленькими порами, через которые не проходят даже вирусы. Следует рассмотреть этот способ подробнее.

Ультрафильтрация – определение и область применения

Мембрана задерживает частицы до 0,01 микрона

Всем требованиям предварительной подготовки воды отвечают только мембранные технологии – нанофильтрация, системы обратного осмоса, УФ фильтр для воды. По сравнению со старыми методами – электрокоагуляцией, установкой ультрафиолетового обеззараживания питьевой воды, хлорированием – они наиболее прогрессивные и с каждым годом дают прирост количества качественной чистой питьевой воды.

Ультрафильтрация – это удаление взвешенных частиц с помощью фильтров со сверхонкими порами. К примеру, размер вируса 0,02 микрона, а поры – 0,01 микрона.

Перед финальной очисткой жидкость не должна содержать в себе вещества, которые влияют на показатель мутности – органические и неорганические загрязнители. Поэтому на начальной стадии процесса применяются установки ультрафильтрации, которые очищают воду от 99,99% веществ. Это позволяет сохранить последующие фильтры и увеличить срок эксплуатации.

Размер пор варьируется в зависимости от исходного качества жидкости. Если водозабор происходит из поверхностных источников, требуется более качественный фильтр. При поставке воды из подземных скважин можно обойтись фильтрами с увеличенной пористостью.

Промышленные фильтры УФ используются в производстве вина, коньячных изделий, а также жидких продуктов питания – молока, соков. На нефтеперерабатывающих комбинатах их устанавливают для очистки сточных вод от нефтепродуктов, масел. В больших количествах – кассетным или каскадным методом – фильтры применяют на фабриках по производству питьевой воды.

Принцип действия

Принцип работы ультрафильтра

Основная задача ультрафильтра – обеззараживание и осветление жидкости. Происходит это при прохождении воды через мембрану. Есть два способа – напорный и безнапорный. В первом случае жидкость проходит через слой мембраны под давлением, создаваемым насосом, во втором – с внутренней стороны создается разреженное пространство, и вода всасывается мембраной.

Фильтрующие модули обычно расположены вертикально, чтобы жидкость распределялась равномерно. Элементы системы располагаются в такой последовательности:

  1. Водозабор или питающий трубопровод.
  2. Насос для регулирования давления.
  3. Фильтр с мембраной.
  4. Резервуар или труба для чистой воды.
  5. Труба для сброса отходов и жидкости после промывки системы.

Мембрана часто засоряется, поэтому при отладке оборудования специалист устанавливает оптимальное давление и частоту промывания системы. Промывка происходит двумя способами – встречным потоком из уже очищенной жидкости или дренажом из водозаборной трубы. Отходы сбрасываются в отдельную емкость и утилизируются.

Материалы изготовления мембран

Основной материал, который используется для изготовления мелкопористой мембраны – полисульфон. Это вещество устойчиво к кислотам, щелочам, спиртам. Полисульфон нового поколения выдерживает температуру до 200 градусов, дает малую усадку и расширение при изменениях температурного режима, поэтому его используют для изготовления деталей, которые должны держать форму в любых условиях. Волокна по своей структуре полые, поэтому материал применяют для изготовления фильтров обратного осмоса и в системах ультрафильтрации. Слабое место полиэстерсульфона – соединения хлора, поэтому производители в качестве основного критерия срока службы выделяют работу с хлорированной жидкостью, исчисляемую в часах.

Более долговечной считается керамическая мембрана. Она может служить десятилетиями, так как бактерии не способны ее повредить. Чистят ее обычными моющими средствами – уксусом, содой или даже горчичным порошком. В обслуживании керамика дешевле, так как нет расхода на обеззараживающие вещества, которыми обрабатывают остальные мембраны, чтобы на них не образовывались колонии микроорганизмов.

Устройство системы ультрафильтрации воды

Блок ультрафильтрации

Общая схема системы, в которую входит ультрафильтр, содержит фильтр грубой механической очистки, который задерживает песок, ил, донные отложения, крупную органику. Далее жидкость под напором через входящий патрубок попадает непосредственно в УФ фильтр, начинается основной процесс очистки. Вода просачивается через пористую мембрану и попадает в отводящий патрубок. Есть системы, в которых возможен обратный ток пермеата (фильтрата или чистой воды), чтобы смыть слои накопившейся органики с мембраны. Этот процесс настраивается и работает в автоматическом режиме. В зависимости от степени загрязнения исходной жидкости промывание делается чаще или реже.

Далее фильтрат поступает в систему обратного осмоса и проходит дальнейшую доочистку. УФ лампы для водоочистки обычно не требуются, так как на данном этапе из жидкости удаляются все опасные бактерии и вирусы.

Преимущества и недостатки метода

Метод ультрафильтрации позволяет:

  • поддерживать качество питьевой воды на высоком уровне, избегая колебаний в сторону ухудшения показателей;
  • удешевить стоимость воды для населения благодаря простому механизму очистки;
  • снизить уровень опасных соединений, которые образуются при использовании хлора;
  • установить малогабаритные установки в квартире или применить большие системы для многоэтажек или отдельных районов города;
  • подобрать установку по величине давления в трубопроводе;
  • экономить электроэнергию.

Вода после фильтрации содержит все полезные соли, поэтому минерализация не требуется. В очищенной жидкости нет тяжелых металлов.

Из недостатков самым существенным является неспособность фильтра задерживать растворенные неорганические соединения – натрий, кальций. Жидкости на предприятиях могут содержать и другие опасные вещества, молекулы которых по размерам не превышают диаметр пор мембраны. Смягчить воду с помощью этого метода нельзя, поэтому применяют другие фильтры.

Использование УФ фильтра предпочтительно для не хлорированной воды, так как хлор повреждает волокна и приводит материал в негодность. Для нейтрализации хлора применяют другие методы очистки, например – ионообменный способ.

Критерии выбора

В продаже можно найти бытовые компактные модели и более габаритные, предназначенные для предприятий, многоэтажек.

Чтобы правильно выбрать ультрафильтр, нужно учитывать:

  • потребность семьи в чистой воде – сколько литров в сутки расходуется – от этого показателя будет зависеть стоимость;
  • какой материал используется при изготовлении мембраны – от этого зависит срок службы и способность к самовосстановлению механизма очистки;
  • насколько изделие выдерживает горячую воду;
  • давление в городском водопроводе;
  • размер пор, от которого будет зависеть, насколько вода качественно очистится.

Поскольку фильтры данного типа стоят не дешево, важно учесть все показатели, чтобы не переплачивать лишнее. Возможно, качество воды в городской системе позволяет использовать ее для купания и стирки, а также мытья посуды, но для употребления внутрь необходимо поставить дополнительный фильтр. В таком случае подойдет самый маленький вариант, который устанавливается в квартире или офисе.

Установка и подключение

Для монтажа системы ультрафильтрации не обязательно обращаться к специалистам. Схема установки прилагается к каждому фильтру, выполнить ее можно с помощью обычного монтажного набора. Изделие устанавливается на магистраль холодной воды.

Если фильтр ставится только для производства питьевой воды, необходимо купить дополнительный кран, который будет установлен рядом с основным. Иногда хозяева хотят иметь запас, поэтому между краном и фильтром монтируют гидробак, в который поступает фильтрат.

Цена фильтрующей установки

Стоимость ультрафильтров различной производительности можно рассмотреть на примере изделий, которые производятся на базе Российского химико-технологического университета имени Д. П. Менделеева. Квартирный вариант стоит около 19 тысяч рублей и приспособлены к городским системам водоснабжения. Более производительные установки для многоквартирных домов, частных коттеджей стоят от 23 до 47 тысяч рублей. Промышленные фильтры – самые производительные, их стоимость около 80 тысяч рублей.

Для больших предприятий, специализирующихся на очистке жидкостей, закупают несколько фильтров, которые соединяют в кассеты. Для страховки должны применяться запасные блоки на случай, если рабочие фильтры находятся на ремонте или плановом обслуживании.