MEMBRÁN TECHNOLÓGIÁK

A szűrés olyan fázisszétválasztási folyamat, melyben szilárd halmazállapotú anyagokat (lebegőanyag, vagy kolloid anyag) választunk el folyadék halmazállapotú anyagtól A membrán olyan féligáteresztő anyag, amelyen bizonyos anyagok könnyebben átjutnak, mint mások A membrán tehát egy szelektív gát, melynek feladata bizonyos anyagok átengedése mellett más anyagok visszatartása, azaz különböző anyagok szétválasztása A membránszűrésben a hagyományos szűréshez képest a visszatartott anyagok köre kibővül, hiszen bizonyos membránok oldott - akár 0,0001 m méretű - anyagok visszatartására is képesek

Ozmózis: A membrán-réteg a víz számára átjárható, azonban a szennyezőanyag számára nem. Mivel a két tartályban a koncentráció-kiegyenlítődés irányában mennek a folyamatok  a víz a B tartályból az A tartályba áramlik, amíg a nyomásviszonyok azt megengedik

Fordított ozmózis: Az ozmózissal ellentétes folyamat: nyomás hatására a folyadék az A tartályból a B-be áramlik; a szűrt víz (permeátum) a B tartályból összegyűjthető

Példák membrántechnológiákra Mikroszűrés Ultraszűrés Nanoszűrés Fordított ozmózis Elektrodialízis eltávolítható anyagok mérete pórusméret nyomás

A folyadék átáramlását a hidrosztatikus nyomás különbség P - fordított ozmózis (RO), nanoszűrés (NF), ultraszűrés (UF), mikroszűrés (MF) koncentráció különbség C – dialízis (D) elektromos erő E – elektrodialízis (ED) segíti elő

Mikroszűrés: 400 – 20 000 Angstrom pórusméret Oldott anyagokat átengedi 42 - 119 kPa nyomás (6 - 17 psi) Ultraszűrés: 40 – 1000 Angstrom pórusméret Eltávolít: mikroorganizmusok, nagy tömegű szerves vegyületek, kolloid részecskék, iszap 800 – 100 000 dalton Átjut: sók, kis móltömegű anyagok 105 – 700 kPa (15 -100 psi)

Nanoszűrés: 1 – 20 Angstrom pórusméret 700 – 1 050 kPa nyomás (100 - 150 psi) Eltávolít: 0,001 μm méretű szemcsés és oldott anyag, mikroszennyező anyag, mikroorganizmusok, THM prekurzorok 200 – 800 dalton Fordított ozmózis: 1 – 10 Angstrom pórusméret Eltávolít: 50 – 200 dalton 1,05 – 2,8 MPa (150 -400 psi)

Membránok kialakítása: Lap membránok Spirál membrán Csöves elrendezésű membrán Kapilláris membrán modulok

Lap mebránok (párhuzamos sík membránok) A lap-membránok sík membránlapok és támasztó (távtartó) lemezek sorozatából állnak. A tisztítandó víz két szomszédos membrán lap között halad (keresztirányú áramlás), miközben a szűrlet a membránon átszűrve, a membránlapra merőleges irányban távozik. A porózus támasztó lemezek a membrán megtámasztását szolgálják, valamint biztosítják a szűrlet összegyűjtését.

Porózus támasztó lemez Lap mebránok (párhuzamos sík membránok) Nyersvíz Nyersvíz csatornák Membrán Porózus támasztó lemez Szűrlet gyűjtése Koncentrátum

Spirál mebránok A párhuzamos lap-membránokból fejlesztették ki az ún. spirál membránt. A spirál membránban a 2 membrán lap között flexibilis, porózus, szűrlet-elvezető távtartó lemez helyezkedik el. A membrán lapok 3 oldalon szigeteltek, a negyedik oldal egy perforált csőhöz van illesztve, itt gyűlik össze a tisztított víz (szűrlet). Az így készített szendvicsszerkezetet egy, a nyersvíz áramlását biztosító távtartó lemezzel egészítik ki, majd az egészet feltekercselik. A spirál membránban a nyersvíz a tekercs tengelyével párhuzamosan (a szűrési irányra merőlegesen) áramlik, míg a szűrlet spirálisan áramolva a tekercs közepén elhelyezkedő perforált csőben gyűlik össze.

Spirál mebránok Anti-teleszkópos tartó Szűrlet összegyűjtő perforált cső Nyersvíz Nyersvíz Nyersvíz áramlása a porózus távtartókon keresztül Membrán Szűrlet összegyűjtő Szűrlet áramlása Membrán Nyersvíz áramlását biztosító távtartó Takaró fólia

Forrás: The Management and implementation Authority of the Man-Made River Project, 1994

Csöves elrendezésű membránok A csöves elrendezésű membránban a membrán réteget egy támasztó cső belső oldalára viszik fel (belső szűrőfelület). Az így készített csövet (egyet, vagy többet) egy nagyobb nyomócsőbe helyezik. A nyersvíz, nyomás alatt a cső belsejében áramlik, a tiszta rész (szűrlet) a membránon átszűrődve a cső külső felülete mentén (általában egy porózus távtartó rétegben) kerül összegyűjtésre, míg a koncentrátum a cső ellentétes oldalán gyűlik össze. A cső-membránok tisztítása a legegyszerűbb, vegyszerekkel, vagy mechanikailag, tisztítólabdák csőben történő mozgatásával történik.

Csöves elrendezésű membránok

Kapilláris membrán A kapilláris membrán modulok több ezer vékony, üreges szálból (nagyon vékony, spagetti-szerű csövecskéből) állnak. A nyersvíz a csövecskék belsejében nyomás alatt (belülről kifelé szűrve – belső szűrőfelület), vagy azok külső részén, vákuum hatására (kintről befelé szűrve – külső szűrőfelület) áramlik. A kapilláris membránok önhordóak, és a legnagyobb felület/térfogat arány ezzel a konfigurációval alakítható ki.

Kapilláris membrán

Balatonőszödi Felszíni Vízmű A Balatonöszödi Felszíni Vízmű szezonálisan működik, Balatonszemes és Balatonföldvár térségét látja el ivóvízzel a nyári csúcsidőszakban, amikor drasztikusan megnövekszik az ivóvíz felhasználás a turizmus és a nyári öntözések miatt

Balatonőszödi Felszíni Vízmű – régi technológia A régebbi technológia a következő lépésekből állt (3 600 m3/d kapacitás): Nyersvíz kivétel, majd előszűrés egy durva szűrőn (5mm) Vegyszeradagolás: előklór (1,75 g/m3) KMnO4 (0,7 g/m3) vas-szulfát (10 g/m3 Fe3+) Koagulációs szűrés kavics töltetű szűrőtornyokban Közbenső klóradagolás (0,05 g/m3) Homokszűrés és aktívszenes adszorpció kétrétegű szűrőkkel, amelyek felső része homok, alsó része pedig aktívszén Utóklór adagolás Tárolás, fogyasztókhoz eljuttatás

Balatonőszödi Felszíni Vízmű – korszerűsített technológia 2002. júniusától üzemel a ZENON cég Zee-Weed technológiájával létesített 5 000 m3/nap névleges kapacitású felszíni víztisztító mű Vízkivétel Előoxidálás kálium-permanganáttal (0,3 – 0,7 g/m3) Előszűrés Derítőszer adagolás (BOPAC) - Koaguláció (25 sec. tartózkodási idő) Flokkuláció (4 min. tartózkodási idő) Ultraszűrés Utóklórozás Tisztavíz tárolás

Technológiai folymatábra

Balatonőszödi Felszíni Vízmű – korszerűsített technológia (folyt.) A membránszűrő egység: Térfogata: 88 m3 A membrán névleges pórusátmérője: 0,085 μm Vákuum  a víz kintről a membrán belső térrészébe áramlik Az iszap egy része visszajut a flokkulációs egységbe, másik része a tartály túlfolyóján keresztül távozik a zagyvíz vezetékbe

Balatonőszödi Felszíni Vízmű – korszerűsített technológia (folyt.) A membránszálak tisztítása, regenerálás: Folyamatos levegőztetés 10 másodpercenként 5-5 kazettát levegőztetve váltakozva Szűréssel ellentétes irányú vízárammal visszaöblítés (10 percenként 30 másodperces visszaöblítés) Az öblítővízzel együtt hypó oldat adagolása is történik a membránszálak belsejébe Időszakonként vegyszeres mosás a szálak regenerálására, illetve a nagyobb mértékű lerakódások eltávolítására (citromsav + sósav keverékével)

Balatonőszödi Felszíni Vízmű – korszerűsített technológia (folyt.) Eredmények: A korábbi hagyományos eljárásokhoz képest hatékonyabb algaeltávolítás Aránylag magas elfolyó KOIPS és AOX (szerves fertőtlenítési klórozott melléktermékek) értékek Tervezett (vagy megvalósult?) bővítés: aktív szén adszorber beiktatása

A gépészeti és a technológiai konténerek Balatonőszödön