34

1. ВСТУП ДО ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГІЇ ЦУКРУ ТА ПІДГОТОВКИ ВОДИ
НУХТ, 2017

2. ФИЛЬТРАЦИЯ ИОНООБМЕН МЕМБРАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
ДЕЗИНФЕКЦИЯ
Основные процессы
водоподготовки
• MEХАНИЧЕСКАЯ
ФИЛЬТРАЦИЯ
• МЕДИА
ФИЛЬТРАЦИЯ
• УМЯГЧЕНИЕ
• ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ
• ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ
• УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ
• НАНОФИЛЬТРАЦИЯ
• ОБРАТНЫЙ ОСМОС
• ЭЛЕКТРОДЕИОНИЗАЦИЯ
• ХЛОРИРОВАНИЕ
• OЗОНИРОВАНИЕ
• ОБЛУЧЕНИЕ УФ
• МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ

3. МЕХАНИЧЕСКАЯ
ФИЛЬТРАЦИЯ
SCREEN / SIEVE
FILTRATION
CARTRIDGE
FILTRATION
BAG FILTRATION

4. СПЕКТР ФИЛЬТРАЦИИ

5. МЕДИА ФИЛЬТРАЦИЯ
ПРОЦЕСС ОБРАТНАЯ ПРОМЫВКА

6. песочная
фильтрация
мультимедийная
фильтрация
каталитическая
фильтрация
фильтрация на
активном угле
МЕДИА ФИЛЬТРАЦИЯ
• удаление взвесей
> 30 µm
• удаление железа
• удаление марганца
• удаление аммиака
• удаление цвета
• удаление запаха
• удаление аммиака
• удаление органики
• удаление
оксидантов
(Дехлорирование)
• удаление взвесей
> 30 µm
• удаление железа
• удаления
марганца

7. Некоторые взвеси или коллоидальные примеси очень маленьких
размеров, должны отфильтровываться из сырой воды
Медиа фильтр
Оксидация
• Аэрация
• Озонирование
• Химическая
оксидация (Cl2, ClO2
NaOCl, KMnO4)
Коагуляция
• Fe2(SO4)3
• Al2(SO4)3
• FeCl3
Сырая вода
FILTERED
WATER

8. ИОНООБМЕН
Химический процесс для удаления загрязнений из воды

9. Катионы
Calcium : Ca2+
Magnesium : Mg2+
Sodium : Na+
Potassium : K+
Iron : Fe2+
, Fe3+
Manganese : Mn2+
Zinc : Zn2+
Copper : Cu2+
m – щелочность
SAS – соли сильных кислот
Анионы
Carbonates : CO3
2-
Bicarbonates : HCO3
-
Chlorides : Cl-
Sulphates : SO4
2-
Nitrates : NO3
-
Phosphates : PO4
3-
Silica : SiO2
Жесткость
m
SAS
Ионы в сырой воде

10. 3 основные процесса ионообмена в водоподготовке:
• УМЯГЧЕНИЕ
• ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ (ЧАСТИЧНАЯ
ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ)
•ОБЕССОЛИВАНИЕ

11. Умягчение
- Цель : снижение общей жесткости обусловленную ионами
Mg и Ca
- Смола : сильнокислотная ионообменная смола
- Регенерация : NaCl

12. Мягкая вода
Жесткая вода
умягчитель
сильнокислотный
катионит NaCl
Умягчение

13. Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
CaSO4
MgSO4
CaCl2
MgCl2
NaCl
NaHSiO3
NaHCO3
Na2SO4
NaCl
NaHSiO3
SO3-Na
R
SO3-Na
HARDWATERHARDWATER
SOFTWATERSOFTWATER
SO3-Na
R
SO3-Na
SO3
R Ca
SO3
Принцип умягчения
SAC
SAC = сильнокислотный катионит

14. Регенерация умягчителя
CaCl2
MgCl2
BRINEBRINE
SOLUTIONSOLUTION
WASTEWASTE
WATERWATER
SO3
R Ca
SO3
SAC
SO3
R Mg
SO3
NaCl
SAC = сильнокислотный катионит
SO3-Na
R
SO3-Na
SO3
R Ca
SO3

15. Частичная деминерализация = декарбонизация = удаление щелочности
- Цель : удаление карбонатной щелочности, то есть кальция и магния в карбонатной
форме: CaCO3, MgCO3
- Смола : слабокислотный катионит
- Регенерация : HCl, H2SO4

16. Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
CaSO4
MgSO4
CaCl2
MgCl2
NaCl
NaHSiO3
H2CO3
H2O + CO2
CaSO4
MgSO4
CaCl2
MgCl2
NaCl
NaHSiO3
R-COO-H
CARBONATEDWATERCARBONATEDWATER
DECARBONATEDWATERDECARBONATEDWATER
2R-COO-H
R-COO
Ca
R-COO
WAC
принцип декарбонизации

17. Регенерация установки декарбонизации
CaCl2
MgCl2
ACIDACID
SOLUTIONSOLUTION
WASTEWASTE
WATERWATER
WAC
HCl
WAC = слабокислотный катионит
R-COO
Ca
R-COO
2R-COO-H
R-COO
Ca
R-COO

18. Деминерализация
Цель : удаление всех ионов из воды
Resin : слабо и/или сильнокислотный катионит (SAC)
слабо и/или сильнокислотный анионит (SBA)
смола смешанного действия: SAC + SBA
Регенерация : HCl, H2SO4 для катионита
NaOH для анионита

19. H2O
Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
CaSO4
MgSO4
CaCl2
MgCl2
NaCl
NaHSiO3
CO2
H2SO4
HCl
H2SiO3
SAC
R-H R-OH
R-H + Cat+
R-Cat + H+
R-OH + An-
R-An + OH-
H2O
SBA
(CO2 Degasser)
Принцип Деминерализации

20. R-Cat R-An
SAC
R-Cat + H+
R-H + Cat+
R-An + OH-
R-OH + An-
H2O
SBA
Регенерация установки деминерализации
HCl
WASTEWATERWASTEWATER
WASTEWATERWASTEWATER
NaOH
Na-AnCat-Cl

21. R-H
R-OH
R-Cat
Станция со смешанным наполнителем
ПРОЦЕСС
Сточная вода
РЕГЕНЕРАЦИЯ
H2O: 1-5 µS/cm
H2O< 0,2 µS/cm
R-An
NaOH
HCl

22. Ультрафильтрация
Обратный осмос
Нанофильтрация
Электродеионизация
Мембранные технологии

23. Ультрафильтрация
• Удаление коллоидных соединений > 1nm
• Удаление органических соединений
• удаление бактерий
• снижение SDI
•низкое давление процесса , всего 0,8-2,0 бар

24. UF мембрана
Сырая вода
(Feed)
Полученная вода
(Permeate)
Сточная вода
(Concentrate)
Описание процесса ультрафильтрации
1. фильтрация Cross-flow

25. 1. Фильтрация тупикового типа
UF мембрана
Сырая вода
(Feed)
Произведенная вода
(Permeate)
Фильтрация
UF
мембраны
Обратная
промывка
(concentrate)
Произведенная
вода
(Permeate)
Обратная
промывка
Описание процесса ультрафильтрации

26. Обратный осмос
• Процесс свободный от химии используется для
деминерализации (desalination) воды
• Альтернатива традиционному методу ионообмена
• Операционное давление 8 - 20 бар
• Достигаемое качество воды:
5 – 30 µS/cm для одноступенчатой системы
1 - 5 µS/cm для 2-х ступенчатой системы
• Не задерживает газы

27. Принцип процесса обратного осмоса

28. Структура мембран обратного осмоса

29. Структура модульных мембран обратного осмоса

30. Процесс обратного осмоса
V – flow
C – concentration of salts
F – feed water
K – concentrate (waste water)
P – permeate (product water)
Recovery =
Vp
VF
= 65 - 80 %
Salt rejection =
Cp
CF
= 95 – 99,5 %

31. Электродеионизация (EDI)

32. Электродеионизация (EDI)
1. Электрохимический мембранный процесс
2. Система доочистки: может использоваться только R/O unit
3. Альтернатива традиционному методу обмена на смешанном
наполнителе
4. Достигаемое качество воды : < 0,1 µS/cm
5. Комбинации:
- Электродиализ
- Ионообмен
- Мембранная технология

33. Электродеионизация(EDI)
RO PERMEATE
DILUATE (ULTRA PURE WATER)
CONCENTRATE
INLET
CONCENTRATE
OUTLET

34. Дезинфекция
Хлорирование Озонирование Облучение УФ

35. Хлорирование
преимущества:
• дешево
• эффективно
• хороший эффект
недостатки:
• негативное влияние на
органолептические параметры воды
(вкус,цвет)
• Опасность формирования THM , когда
органические вещества присутствуют
в воде
Формы хлорирования:
• свободный Cl2
• ClO2
• NaOCl

36. Озон
Преимущества:
• эффективен
• быстрая реакция < 4 мин
• экологически чистый
• низкие расходы
Недостатки:
• Опасен для человека, должен быть
удален из питьевой воды

37. O3 является
мощным
оксидантом и
сильным
стерилизатором
по сравнению с
другими
оксидантами

38. OЗОН

39. Типы генераторов озона
OZONE GENERATED FROM
ATMOSPHERIC AIR
ELECTROLITICAL OZONE
GENERATORS
Ультрачистая вода в
фармацевтической и косметической
промышленности
Питьевая вода
Пища и напитки
Плавательные бассейны

40. UVC:
Метод свободен от химии
при дезинфекции
Длина волны -254 nm
Преимущества:
On line подготовка
Нет химии
Большая эффективность
Ультрафиолет