Традиционная и мембранная фильтрация: выбор предварительной очистки SWRO

Предварительная обработка морской воды является неотъемлемой частью каждой установки по опреснению морской воды обратным осмосом (SWRO), используемой для удаления твердых частиц, мусора, микроорганизмов, взвешенных твердых частиц и ила из исходной морской воды. Но какой из традиционных и мембранных фильтров подойдет именно вам? Николай Вучков сравнивает два варианта.

Введение

Предварительная обработка морской воды является неотъемлемой частью каждой установки по опреснению морской воды методом обратного осмоса (SWRO). В идеале, после предварительной очистки единственными твердыми частицами, остающимися в морской воде, будут растворенные минералы, и пока система забортной воды работает таким образом, чтобы предотвратить осаждение минералов на поверхности мембраны, мембраны SWRO могут работать без какой-либо очистки в течение очень долгое время.

В действительности, однако, системы предварительной очистки удаляют большую часть, но не все, взвешенных твердых частиц, содержащихся в исходной морской воде, и поэтому склонны к загрязнению взвешенными твердыми веществами, частицами и илом, которые остаются в морской воде после предварительной очистки. Загрязнение можно устранить путем периодической очистки SWRO, однако в некоторых случаях загрязнение мембраны может быть необратимым, и очистка может не восстановить производительность, что может потребовать замены некоторых или всех мембран SWRO.

Для защиты мембран SWRO от загрязнения обычно используются два типа систем предварительной очистки: обычная фильтрация с использованием гранулированных материалов и мембранная фильтрация. В настоящее время традиционная фильтрация с использованием гранулированных материалов является преобладающей технологией предварительной очистки на опреснительных установках крупных и средних размеров. Обычные фильтры предварительной очистки морской воды имеют конфигурацию и среду, аналогичную тем, которые используются при фильтрации пресной воды, и могут быть фильтрами с гравитационным или напорным приводом. Гравитационные фильтры предварительной очистки используются на некоторых крупнейших опреснительных установках SWRO в мире, действующих сегодня, таких как завод в Ашкелоне производительностью 325 000 м³/день в Израиле (см. Рисунок 1).

Например, напорные фильтры с гранулированным материалом используются на заводе производительностью 160 000 м³/день в Перте, Австралия (см. Рисунок 2). Напорные фильтры также широко используются на небольших предприятиях по всему миру, поскольку они конкурентоспособны по цене, занимают мало места, их проще и быстрее устанавливать и эксплуатировать по сравнению с гравитационными фильтрами с гранулированным материалом. Часто, когда исходная морская вода собирается через открытый водозабор, применяются двухступенчатые напорные фильтры с двойной средой (песок и антрацит). Одним из ключевых недостатков этих фильтров является то, что они работают под давлением и, следовательно, потребляют больше энергии, чем гравитационные фильтры.

Применение мембранной фильтрации для предварительной очистки морской воды является относительно новым. В настоящее время менее полудюжины полномасштабных заводов по опреснению морской воды во всем мире используют мембранную предварительную очистку. В этих системах предварительной очистки применяются мембраны ультрафильтрации (УФ) или микрофильтрации (МФ), установленные в модулях, через которые исходная морская вода фильтруется под давлением или под вакуумом.

Крупнейшая в мире полномасштабная мембранная система предварительной очистки морской воды расположена на заводе SWRO производительностью 140 000 м³/день в Аддуре, Бахрейн. Эта установка, а также крупнейшая мембранная система предварительной очистки в Азии, расположенная на опреснительной установке в Фукуоке производительностью 96 000 м³/день в Японии (см. Рисунок 3), используют УФ-мембраны с приводом от давления для предварительной очистки морской воды.

На сегодняшний день УФ-мембраны нашли более широкое применение для предварительной очистки морской воды, чем мембраны MF, главным образом потому, что они обычно обеспечивают лучшее удаление взвешенных органических веществ, ила и патогенов из исходной морской воды. Часто частицы ила, содержащиеся в морской воде, имеют размер, аналогичный размеру отверстий пор мембран MF, что означает, что взвешенные частицы ила в исходной морской воде могут попасть в поры мембраны MF во время процесса и вызвать необратимое засорение. Поскольку поры УФ-мембран значительно меньше, чем у МФ-мембран, обычно они не сталкиваются с этой проблемой.

Выбор технологии фильтрации для предварительной очистки морской воды должен основываться на тщательном анализе затрат и выгод в течение жизненного цикла. Настоятельно рекомендуется проводить параллельное пилотное тестирование двух типов систем для получения исходной информации о производительности системы для целей выбора. При выборе между гранулированными средами и мембранной фильтрацией предварительной обработки следует принимать во внимание следующие вопросы.