Technologie pro recyklaci vody

Typ procesu

Fyzikálně chemické procesy

Skupina technologií

Membránové procesy

Název procesu

Ultrafiltrace

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.

Ultrafiltrace patří mezi tzv. tlakové separační procesy, u kterých je hnací silou rozdíl tlaků mezi koncentrátovou a permeátovou stranou. Ultrafiltrační membrány jsou porézní s velikostí pórů cca 10 - 100 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 polymerní (polyvinylidenfluorid PVDF, polytetrafluorethylen PTFE, polypropylen PP, polysulfon PS, acetát celulózy CA, polyamid PA), keramické

Typy membránových modulů: deskové, s dutými vlákny, trubkové, vinuté.

Typické schéma

Cílené znečištění

Nerozpuštěné látky, makromolekulární sloučeniny (bílkoviny, polysacharidy, …), koloidy, viry

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: 200 - 1000 kPa

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

relativní podíl permeátu (podíl permeátu ku vstupu): 85 - 95 %

Dosažitelné koncentrace cílového znečištění

Účinnost 96 - 99,9 % v parametru NL₁₀₅, 75 - 90 % v parametru ChSK (pro odtok z biologické ČOV)

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 se investiční náklady mohou pohybovat v tisících EUR na m³/d.

Prostorová náročnost

kompaktní zařízení

Energetická náročnost

Dána zejména generováním pracovního tlaku.

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, většinou recirkulovaný zpět na čistírnu, případně čištěn/zpracován odděleně.

Vyžadovaná předúprava

V některých případech separace nerozpuštěných látek (sedimentace, flotace), případně doplněna o koagulaci.

Může být zařazena i za biologické čištění.

Vyžadované dočištění

Může být koncovým stupněm, nebo může navazovat další membránový stupeň (nanofiltrace, reverzní osmóza) - podle požadavků na kvalitu výstupu.

Typická průmyslová odvětví

Petrochemický průmysl Textilní průmysl Potravinářský průmysl 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.