MEMBRÁN TECHNOLÓGIÁK.

Az előadások a következő témára: "MEMBRÁN TECHNOLÓGIÁK."— Előadás másolata:

1 MEMBRÁN TECHNOLÓGIÁK

2 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

3 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

4 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

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

6 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

7 Mikroszűrés: 400 – Angstrom pórusméret Oldott anyagokat átengedi kPa nyomás ( psi) Ultraszűrés: 40 – 1000 Angstrom pórusméret Eltávolít: mikroorganizmusok, nagy tömegű szerves vegyületek, kolloid részecskék, iszap 800 – dalton Átjut: sók, kis móltömegű anyagok 105 – 700 kPa ( psi)

8 Nanoszűrés: 1 – 20 Angstrom pórusméret 700 – kPa nyomás ( 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 ( psi)

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

10 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.

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

12 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.

13 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

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

15 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.

16 Csöves elrendezésű membránok

17 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.

18 Kapilláris membrán

19 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

20 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

21 Balatonőszödi Felszíni Vízmű – korszerűsített technológia
2002. júniusától üzemel a ZENON cég Zee-Weed technológiájával létesített 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

22 Technológiai folymatábra

23 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

24 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)

25 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

26 A gépészeti és a technológiai konténerek Balatonőszödön