Technologie pro recyklaci vody

Typ procesu

Fyzikálně chemické procesy

Skupina technologií

Membránové procesy

Název procesu

Nanofiltrace

Popis technologie

Membránové separační procesy využívají selektivní polopropustné membrány. Voda vstupuje do modulu s membránou, na které dochází k rozdělení na dva proudy: membránou prostupuje permeát, zbavený části znečištění, oddělené znečištění zůstává v tzv. retentátu.

Membránové procesy se liší hnací silou, principem separace a charakterem separovaných/propouštěných látek.

Nanofiltrace patří mezi tzv. tlakové separační procesy, u kterých je hnací silou rozdíl tlaků mezi koncentrátovou a permeátovou stranou. Nanofiltrační membrány jsou porézní s velikostí pórů cca 1 - 10 nm.

Aktuálnost

stávající high-tech

Vhodné pro srážkové vody

ano

Typické reaktory a jejich uspořádání

Membrány jsou uloženy v tzv. membránových modulech, které se liší jednak materiálem membrán, jednak vnitřním uspořádáním (tvar membrán, směr toku kapaliny vůči membráně).

Běžné materiály membrán: asymetrické nebo kompozitní polymerní (polyvinylidenfluorid PVDF, polytetrafluorethylen PTFE, polypropylen PP, polysulfon PS, acetát celulózy CA, polyamid PA)

Typy membránových modulů: s dutými vlákny, vinuté.

Typické schéma

Cílené znečištění

organické látky, vícemocné ionty

Typické koncentrace cílového znečištění

v širokém rozmezí do desítek po tisíce mg/l

Inhibiční vlivy

Potenciál vstupní vody k zanášení membrán. Tvorba anorganických inkrustací, gelových organických vrstev a biofilmů může vést k nevratnému znehodnocení membrány.

Podle typu materiálu mohou mít některé membrány omezenou chemickou nebo biologickou odolnost.

Další relevantní parametry

pracovní tlak: 1 - 4 MPa

tok permeátu (objem permeátu na jednotkovou plochu membrány za časovou jednotku): < 100 l/(m².h)

relativní podíl permeátu (podíl permeátu ku vstupu): 85 - 90 %

Dosažitelné koncentrace cílového znečištění

40 – 60 % v parametru rozpuštěné látky (RL)

90 – 98 % v parametru celkový organický uhlík (TOC)

10 – 50 % NaCl

80 – 95 % Na₂SO₄

10 – 50 % CaCl₂

Hygienizační funkce

Ano, membránová filtrace je někdy využívána i pro hygienické zabezpečení vody.

Investiční náklady

Závisí především na typu zvoleného membránového modulu a typu (materiálu) membrány.

Vztaženo na objem čištěné vstupní vody ≥ 1000 EUR na m³/d.

Prostorová náročnost

kompaktní zařízení

Energetická náročnost

Dána zejména generováním pracovního tlaku.

Protože technologie produkuje koncentrátový proud pod vysokým tlakem, některé jednotky pracují s využitím energie při jeho odtlakování.

Náročnost na obsluhu

Je nutná schopnost vyhodnotit data procesu (průtoky, tlaková ztráta) na jejich základě rozhodnout o dávkování pomocných činidel a čištění membrány.

Provozní náklady

Spojené se spotřebou elektrické energie a používanými činidly (pro čištění, případně kondicionaci vstupu).

Chemikálie

Činidla pro čištění membrány, případně chemikálie pro kondicionaci vstupující vody (např. proti inkrustaci, tvorbě biofilmů).

Měření a regulace

Měření všech toků, měření a regulace tlaku.

Kapalné

Koncentrátový proud, recirkulovaný zpět na čistírnu, případně čištěn/zpracován odděleně.

Vyžadovaná předúprava

dokonalá separace nerozpuštěných látek, někdy desinfekce jako prevence tvorby biofilmů

Vyžadované dočištění

Koncový stupeň, někdy navazuje reverzní osmóza.

Typická průmyslová odvětví

Veškerá odvětví využívající ultračistou vodu Odsolování vody Energetika

Tchobanoglous, G., et al. (2014). Wastewater engineering: treatment and resource recovery. New York, NY, McGraw-Hill Education.

Judd, S. and B. Jefferson (2003). Membranes for industrial wastewater recovery and re-use. Kidlington, Elsevier.

Davis, M. L. (2011). Water and wastewater engineering: design principles and practice. New York, McGraw-Hill.