УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ (UF) - мембранное разделение жидкости  под давлением на фильтрат (поток с низкой мутностью) и концентрат (поток с высокой мутностью). Этот метод используется для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, водорослей и бактериологических загрязнений, включая Giardia и  Criptosporidium, вирусов, однако ультрафильтрация не предназначена для удаления  гидратированных ионов и небольших молекул. Т.о. химический состав воды не изменяется.

Ультрафильтрация.jpg

Традиционно модули ультрафильтрации работают при давлении от 0,5 до 4,0 атм. Установки ультрафильтрации обычно автоматизированы и легки в эксплуатации. Однако при неправильном выборе предподготовки или ухудшении состава исходной воды, может быть увеличена частота промывок установки ультрафильтрации.

Срок службы мембран ультрафильтрации – от 3-х до 5-ти лет, что сопоставимо с мембранами обратного осмоса. Модули ультрафильтрации бывают половолоконными, трубчатыми, плоскорамными и рулонными, но чаще всего применение находят половолоконные модульные блоки.

Мембраны ультрафильтрации задерживают частицы размером 0,03-0,1 мкм и молекулярного веса – от 10 000 а.е.м.  Размер пор и величина отсекающей способности Сut-off (MWCO), выраженная в а.е.м. (Дальтон), являются основными характеристиками мембран ультрафильтрации. MWCO – молекулярная масса веществ, которые отсекаются мембраной ультрафильтрации более, чем на 90%.

Мембранные волокна ультрафильтрации могут быть изготовлены из полисульфона, полиамида, поливинилиденфторида, поливинилхлорида (PVC) и т.д. Чаще всего мембраны ультрафильтрации имеют ассиметричную структуру, т.е. в толще волокна есть участки высокой и низкой плотности. Участки с высокой плотностью являются селективными, в то время как участки с низкой плотностью обеспечивают прочность волокон.

Модуль ультрафильтрации состоит из нескольких ультрафильтрационных волокон, изготовленных из ассиметричного PVC. Вода в мембране фильтруется изнутри наружу. Мы применяем в основном мембранные модули с размером пор 0,05 мкм и Cut-off 100000 кДа. Это позволяет удалить следующие загрязнения:

Наименование
Удаление, %
Коллоидный кремний Si
> 99
Коллоидное железо Fe
> 99
Коллоидный алюминий Al
> 99
Остаточная мутность
< 0.5 мг/л
Взвешенные вещества
> 99
Общий органический углерод (ООУ)30 (см. примечание)
Микроорганизмы
> 99,9
SDI (Коллоидный индекс)
> 98
Примечание: Значения ООУ приблизительны и зависят от характера органических примесей в источнике водоснабжения.

Часть воды с концентрированными загрязняющими веществами направляется на слив, это т.н. концентрат, количество которого составляет от 5 - 10% от исходной воды в зависимости от степени и состава загрязнений. Популярная сегодня практика не сливать концентрат (тупиковая фильтрация) не выдерживает критики, так как мембраны очень быстро засоряются и промывки установки ультрафильтрации приходится проводить гораздо чаще. Т.о. количество воды на промывку установки резко возрастает и составляет не 5%, как обычно утверждается,  а те же 10-15%. При этом резко возрастают и энергозатраты на эксплуатацию установки ультрафильтрации.

Промывка установки большим расходом очищает поверхность и восстанавливает производительность модуля ультрафильтрации. Длительность промывки – 2 минуты, частота ее проведения – 1 раз в час при правильно спроектированной установке ультрафильтрации.

1 раз в 6 промывок проводится т.н. химусиленная промывка, при этом в промывную воду подается гипохлорит натрия.

Если же производительность установки ультрафильтрации неуклонно падает, необходимо промыть модули химическими растворами, которые смывают с поверхности мембран ультрафильтрации отложившиеся загрязнения. Промывки проводятся «на месте» (CIP-мойка) щелочным и кислотным составами.