Membránové separační procesy
Ing. Zuzana Honzajková VŠCHT Praha, ÚCHOP, Technická 5, 166 28 Praha 6,
[email protected]
ÚCHOP
Historie MSP • 1748… První studie popisující základy membránových jevů Nollet objevil, že přes prasečí močový měchýř prochází přednostně ethanol, pokud je ponořen z jedné strany do směsi ethanol-voda a z druhé do čisté vody • 1846 … Schoenbein … použití nitrocelulózové membrány • V roce 1907 vynalezl Bechhold metodu přípravy syntetické membrány • 1927 Sartorius Company… komerčně dostupné membrány • 1945… dialýza, umělou ledvinou zachráněn první lidský život • 1957…oficiálně uznána membránová technologie • 1958… první pokroky v odsolování vody
Tlakové membránové separační procesy princip separace velikost zachycených částic
pracovní tlak
mikrofiltrace
> 0,1 µm
0,2 - 5 bar
ultrafiltrace
0,1 - 0,05 µm
0,3 – 10 bar
nanofiltrace
0,01 - 0,001 µm
5 -15 bar
0,001 -0,0001 µm
15 - 150 bar
proces
revezní osmóza
fyzikálně – chemický proces vstup dělen pomocí semipermeabilní membrány na permeát a retentát k udržení toku přes membránu je nutná hnací síla čím menší velikost pórů membrány, tím je potřeba větší pracovní tlak
Princip reverzní osmózy Osmóza
Reverzní osmóza
monovalentní voda
MIKROFILTRACE
ULTRAFILTRACE
NANOFILTRACE
REVERZNÍ OSMÓZA
ionty
multivalentní ionty
viry
bakterie
nerozpuštěné látky
Struktura membrán
acetát celulosy
polyamid
Deskový modul
permeát membrána
koncentrát
vstup distanční podložka
permeát
Spirálně vinutý modul 8
7
5 4 1 2 3 4 5 6 1 - odtok permeátu, 2 – odtok koncentrátu, 3 –spacer odvádějící permeát, 4 – membrána, 5 – spacer pro rozvod vstupu a odvod koncentrátu, 6 - vnější obal, 7 – vnitřní perforovaná trubka, 8 – tok vstupní vody
Použití MSP • Zdravotnictví – demi voda, hemodialýza • Potravinářství – mikrofiltrace mléka – náhrada pasterace, ovocné šťávy - zahušťování, filtrace vína • Průmysl, energetika – demi voda, čištění odpadních vod
Hemodialýza
Ultrafiltrace - džusy
koncentrát
doprava ovocná šťáva
naředění vodou
Vyžití MSP na ÚCHOP • Skládkové výluhy • Průsakové vody z popílkovišť elektráren • Průmyslové odpadní vody • Pitná voda
LAB M20
deskový membránový modul LabStak® M20
Skládka Všebořice
bývalý uhelný důl dvě složiště Poloprovoz – čištění skládkového výluhu
Skládkový výluh vysoká solnost (RAS až 10 g/l) složení: převážně SO4–,Cl–, CO32–, Na+, K+, Ca 2+ , Mg2+ CHSK 800 mg/l, TOC 200 mg/l obsahuje těžké kovy
Produkce cca 100 m3 výluhu za den
Foto od mary
skládkový výluh 7000 RAS[mg/l] 560 Namon[mg/l] 353 TOC[mg/l] 12 vodivost[mS/cm]
Permeát <10 3 <0,5 0,05
Odkaliště, průsakové vody z popílkovíště • foto
Poloprovoz – čištění průsakových vod z popílkovišť
• odkaliště
• Vložit fotky
Pitná voda
Řešení pro zdroje vod které jsou nevhodné pro konvenční úpravny pitné vody
Výsledky mikrobiologického rozboru Vstup
Výstup GR61PP
Výstup ETNA 01PP
Výstup NF45
č. 252/2004Sb. "pitná voda"
Escherichia coli [KTJ/100ml]
5500
0
0
0
0
Enterokoky intestinální [KTJ/100ml]
6300
0
0
0
0
Koliformní bakterie [KTJ/100ml]
7700
0
0
0
0
Clostridium perfringens [KTJ/100ml]
300
0
0
0
0
počty kolonií při 22°C [KTJ/100ml]
3860
14
35
38
200
Ukazatel
Výsledky chemických analýz Ukazatel
Vstup
GR 61
ETNA 10
ETNA01
NF270
SU610
NF99
SU710
BW
CPA2
NO3-
[mg/l]
60,9
59,55
57,2
55,2
43,1
41,3
40,9
< 0,5
< 0,5
< 0,5
N-NH3
[mg/l]
0,63
0,61
0,60
0,59
0,45
0,43
0,4
<0,10
<0,10
<0,10
SO42-
[mg/l]
154
115
95,8
61,4
5,6
<1
<1
<1
<1
<1
Cl-
[mg/l]
91,2
87,9
87,3
76,6
44,8
42,2
37,6
<1
<1
<1
TIC
[mg/l]
52,17
45,6
42,1
45,1
13,58
10,7
6,75
< 0,5
< 0,5
< 0,5
TOC
[mg/l]
11,75
4,39
4,1
4,27
2,41
2,32
2,30
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Ca
[mg/l]
118
89,9
89,6
70,1
26,1
16,3
12,52
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Mg
[mg/l]
23,4
19,8
19,1
18,2
5,8
2
1,5
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Na
[mg/l]
86,3
79,3
75,5
58,3
47,5
42,8
37,53
1,6
1,2
1,5
K
[mg/l]
12,4
10,8
10,6
10,6
8,3
7,6
6,15
0,5
< 0,5
0,64
[mS/m]
116
107
102
97
34,4
31,9
289
0,58
0,57
0,47
vodivost
Ultrafiltrace
Nanofiltrace
Reverzní osmóza
Poloprovoz Hostivice
Schéma zapojení membránového separačního zařízení na lokalitě
1-čerpadlo surové vody , 2-rukávový filtr, 3-pískový filtr, 4-vyrovnávací nádrž, 5čerpadlo BUCK, 6-dávkování kyseliny, 7-dávkování antiscalantu, 8-dávkovací čerpadla, 9-membránová separační jednotka, 10-dávkování minerálních látek do permeátu, 11UV lampa, 12-zásobní nádrž na permeát
Pozor na domácí systémy reverzní osmózy Upravená voda je zbavena všech minerálních látek – demineralizovaná
vody
a jej
Závěr studie SZÚ: Demineralizovaná voda pro absenci nebo naprostý nedostatek základních minerálních součástí nemá charakter pitné vody a její pravidelnou konzumaci nebo jednorázovou konzumaci ve větším množství nutno považovat za zdravotně rizikovou až nebezpečnou.
Děkuji za pozornost…
