Tratarea Si Epurarea Apelor Uzate

LUCRARE DE LICENȚĂ

TRATAREA SI EPURAREA APELOR UZATE PRIN

OSMOZA INVERSA

CUPRINS

INTRODUCERE

1.Levigat

1.1Legislatia pentru gestionarea deseurilor

1.2Compozitia levigatului

1.3Proprietati fizice si chimice ale levigatului

1.4Tratarea levigatului prin osmoza inversa

2.Osmoza inversa

2.1Sistem de osmoza inversa

2.2Evaluarea tehnica si economica

2.3 Unitati de modele

2.4Desalinizare

2.5Metode de monitorizare a integritatii

2.6Testare antiderapant

3.Pretratare Osmoza inversa

3.1Microfiltrare

3.2Ultrafiltrare

3.2.1 Efectul de coagulare la pretratarea cu ultrafiltrare a depunerilor pe membrane

3.2.2Efectul de alimentare cu apa de pretratare la ultrafiltrarea membranelor de performanta

4. Modele de inlocuire a osmozei inverse

4.1. Nanofiltrare

4.1.1 Tratare

4.1.2 Evaluare tehnica si economica

4.1.3 Pretratare Nanofiltrare

4.2 Comparatie intre osmoza inversa si nanofiltrare

4.2.1 Avantajele si dezavantajele nanofiltrari si osmozei inverse

5. Concluzii

6. Anexe

7. Bibliografie

Declarație

Prin prezenta declar că Lucrarea de licență cu titlul “Tratarea Si Eupurarea Apelor Uzate Prin Osmoza Inversa” este scrisă de mine și nu a mai fost prezentată niciodată la o altă facultate sau instituție de învățământ superior din țară sau străinătate. De asemenea, declar că toate sursele utilizate, inclusiv cele de pe Internet, sunt indicate în lucrare, cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului:

toate fragmentele de text reproduse exact, chiar și în traducere proprie din altă limbă, sunt scrise între ghilimele și dețin referința precisă a sursei;

reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține referința precisă;

rezumarea ideilor altor autori deține referința precisă la textul original.

Ploiesti, data Absolvent,

Andreea Ana-Maria Lazar

_________________________

(semnătura în original)

LISTA FIGURILOR

Figura 1.1 Compozitie levigat

Figura 2.1 Diagrama schematica a sistemului experimental de osmoza inversa

Figura 2.3 Desalinizare prin osmoza inversa

Figura 2.5 Tratare antiderapant

Figura 3 Pretratare osmoza inversa

Figura 3.1 Microfiltrare

Figura 3.2 Ultrafiltrare

Figura 3.2.1 Efectul de coagulare la pretratarea cu ultrafiltrare

Figura 3.2.2 Influenta alimentari cu apa de pretratare la ultrafiltrarea membranelor de performanta

Figura 4.1 Nanofiltrare

LISTA TABELE

Tabel 1.1 Proprietati chimice ale levigatului

Tabelul 3.3. Caracteristici ale nanofiltrarii (NF) si a osmozei inverse(RO)

1. LEVIGAT

1.1Legislatia pentru gestionarea deseurilor

Directiva nr 2006/12/CE privind deseurile si Directiva nr. 91/689/CE privind deseurile periculoase

Ordonanta de urgenta nr. 78/2000 cu privire la regimul deseurilor (Monitorul Oficial Nr. 283 din 22. 06.2000 ), Legea nr. 426/2001 pentru aprobarea Ordonantei de urgenta a guvernului nr. 78/2000 cu privire la regimul deseurilor, cu completarile si modificarile respective (Monitorul Oficial Partea I Nr.411 din 25. 07. 2001) si Ordonanta guvernului nr. 61/2006 care modifica si completeaza Ordonanta de urgenta a guvernului nr. 78/2000 cu privire la regimul deseurilor (Monitorul Oficial Nr. 790 din 19. 08. 2006)

H.G. nr. 1470/2004 cu privire la apr obarea Strategiei si planului national de management al deseurilor (Monitorul Oficial Nr 954/18.10.2004)

Directiva nr. 99/31/EC cu privire la depozitarea deseurilor

Hotararea Guvernului nr. 349/2005 privind depozitarea deseurilor , modificata prin H.G. 210/2007

Ordinul Ministerului Mediului si Gospodaririi Apelor nr. 95/2005 ce defineste criteriilor ce trebuie indeplinte de deseuri pentru a putea fi incluse pe lista specifica de deseuri a unui depozit si pe lista nationala de deseuri acceptate in fiecare clasa de depozit de deseuri (M.O. nr. 194 din 08.03.2005)

Ordinul Ministerului Mediului si Gospodaririi Apelor nr. 757/2004 privind aprobarea normelor tehnice privind depozitarea deseurilor (M.O. nr. 86 din 26.01.2005), completata si modificata prin Ordinul nr. 1230/2005 (M.O. nr. 1101 din 07.12.2005)

Ordinul Ministerului Mediului si Gospodaririi Apelor nr. 1274/2005 privind eliberarea permiselor de mediu pentru inchiderea instalatiilor pentru eliminarea, depozitarea si incinerarea deseurilor (M.O. nr. 1180 din 28.12.2005)

Ordinul Ministerului Mediului si Gospodaririi Apelor nr. 775/2006 pentru aprobarea listei localitatilor izolate care pot depozita deseurile municipale in acele depozite cu conditia sa indeplineasca unele din prevederile H.G. nr. 349/2005 privind depozitarea deseurilor (M.O. nr. 675 din 07.08.2006)

Directiva nr. 2000/76/EC de incinerare a deseurilor

H.G. nr. 128/2002 cu privire la incinerarea deseurilor (Monitorul Oficial Partea I nr.160 din 06.03.2002)

Decizia guvernului nr.268/2005 (Monitorul Oficial nr. 332. din 20.04.2005) care completeaza si modifica H.G nr. 128/2002 cu privire la incinerarea deseurilor

Ordinul Ministerului mediului si gospodaririi apelor nr. 756/2004 pentru aprobare a normelor de incinerare a deseurilor (Monitorul Oficial nr. 86 din 26.01.2005)

Directiva nr. 86/278/EEC [12.06.1986] privind protejarea mediului si in particular, a solului, atunci cand namolul de canalizare din instalatiile de tratare a apelor uzate este utilizat in agricultura

Ordinul ministerial comun al Ministerului mediului si gospodaririi apelor si al Ministerului agriculturii, padurilor si dezvoltarii rurale nr. 344/708/ 2004 cu privire la aprobarea normelor tehnice de protectie a mediului si in special a solului, atunci cand namolul de canalizare este utilizat in agricultura (Monitorul Oficial nr. 959 din 19.10.2004)

Directiva nr. 75/439/EEC cu privire la eliminarea uleiurilor uzate, modificata de Directiva nr. 87/101/EEC si Directiva nr. 91 /6 92/EEC

Decizia guvernului nr.662/2001 despre managementul uleiurilor uzate ( Monitorul Oficial, Partea 1,446 din 8.08. 2001), completata si modificata de H.G. nr.441/2002 (Monitorul Oficial Nr.325 din 16.05. 2002)si Decizia guvernamentalala nr.1159/2003 care modifica Decizia guvernamentala Nr. 662/2001 cu privire la managementul uleiurilor uzate (Monitorul Oficial Nr.715 din 14.10. 2003)

Directiva nr. 91/157/EEC privind bateriile si acumulatorii care contin anumite substante periculoase (inlocuite de Directiva 2006/66/EC) si Directiva nr. 93/86/EC privind etichetarea bateriilor

H.G. nr.1057/2001 despre regimul bateriilor si acumulatorilor ce contin anumite substante periculoase (Monitorul Oficial nr. 700 din 5.11.2001)

Directiva nr. 2002/96/EC privind deseurile de echipamente electrice si electronice(DEEE)

Ordonanta de urgenta nr. 448/2005 cu privire la managementul deseurilor de echipamente electrice si electronice (Monitorul Oficial nr. 491 din 10.06.2005)

Ordinul Ministerului mediului si gospodaririi apelor nr. 901/SB/2005 cu privire la aprobarea masurilor specifice pentru colectarea deseurilor de echipamente electrice sau electronice ce prezinta riscuri de contaminare pentru personalul care munceste la punctele de colectare (Monitorul Oficial nr. 910 din 12.10.2005)

Ordinul ministerial comun al MMGA si al Ministerului economiei si comertului nr. 1225/721/2005 la aprobarea Procedurii si criteriilor de evaluare si autorizare a entitatilor colective care preiau responsabilitatile cu privire la obiectivele anuale de refolosire/recuperare/reciclare a DEEE (Monitorul Oficial nr.161 din 21.12.2005) si rectificarea sa din 2006 (Monitorul Oficial nr. 44 din 18.01.2005)

Decizia guvernamentala nr. 992/2005 cu privire la limitarea utilizarii unor substante periculoase din deseurile de echipamente electrice si electronice (Monitorul Oficial nr. 822 din 12.09.2005)

Decizia guvernamentala nr. 816/2006 pentru completarea si modificarea HG nr. 992/2005 cu privire la limitarea utilizarii unor substante periculoase din echipamentele electrice si electronice

(Monitorul Oficial nr. 822 din 12.09.2005)

Directiva nr. 78/176/EEC9 privind deseurile din industria TiO2,Directiva nr. 82/883/EEC** si Directiva nr. 92/112/CEE***

Ordinul ministerial comun al MMGA si al Ministerului economiei si comertului nr. 751/870/2004 cu privire la managementul deseurilor provenite din industria de dioxid de titan (Monitorul Oficial nr.10 din 5.01.2005)

**Directiva Consiliului 82/883/EEC [03.12.1982] – privind procedurile pentru supravegherea si monitorizarea mediului afectat de deseurile din industria TiO2

***Directiva Consiliului 92/112/EEC privind procedurile pentru programelor pentru reducerea si eventuala eliminare a poluarii cauzate de deseurile din industria TiO2

1.2Compozitia levigatului

Depozitul ecologic ,care este de obicei prezent in mediul urban este de multe ori in legatura cu potentialul de suprafata si astfel prezinta un risc asupra sanatatii umane.

Principalul compus toxic din depozitul ecologic este levigatul,caracterizat ca un depozit de deseuri ce contine contaminanti de natura organica sau anorganica ce poate cauza poluare grava asupra mediului,daca nu este tratat in mod corespunzator.

Levigatul este un lichid care trecand printr-un material solid ce contine substante toxice,a extras aceste substante dizolvate sau in suspensie ce au suferit biodegradare din materialul respectiv.

Termenul de levigat este un termen stiintific utilizat pe scara larga in domeniul stiintei mediului, pentru eliminarea reziduurilor municipale solide.

In sens stiintific levigatul reprezinta lichidul care a strabatul un depozit de deseuri, dizolvand sau antrenand substante nocive pentru mediu din materialul prin care a trecut.

Din punct de vedere stiintific levigatul poate fi eliminat ulterior sau mentinut in depozit.

Levigatul sanitar sau groapa de gunoi este o apa uzata, extrem de complexa si poluata,acesta contine saruri anorganice,metale grele,materii organice biodegradabile si compusi de refractare cum ar fi substantele humice.

Figura 1.1 Ciclu de apa intr-un deposit de deseuri sanitare

Exista trei categorii de deseuri a levigatului in ceea ce priveste varsta de depozitare si anume:levigat tanar,de varsta mijlocie si levigat matur.

Levigatul matur de depozit de deseuri contine o concentratie relativ mare de amoniac si concentratii scazute de substante organice biodegradabile. In general, concentratia de amoniac trebuie sa fie de peste 1000 mg/l,consumul chimic de oxigen(COD) sub 3000mg/l,iar raportul consumului biologic de oxigen(CBO5) pentru consumul chimic de oxigen(COD) sub 0,1mg/l.

Raportul dintre C:N si biodegradabilitatea redusa de depozite de deseuri a levigatului ridica probleme mari asupra tratamentului de epurare a apelor reziduale.

Tratamentul biologic al levigatului, de exemplu nitrificare si denitrificare,este utilizat ca un tratament principal pentru depozitele de deseuri.Cu toate acestea procesul folosit pentru depozitele de deseuri a levigatului matur cu un raport mic intre C:N este procesul de nitrificare/denitrificare conventional si are nevoie de o sursa externa de carbon ,ceea ce face ca sistemele de tratare sa fie mai complicate si mai costisitoare.

Avand in vedere ca procesul de nitrificare/denitrificare folosit necesita o cantitate externa de carbon si este foarte complicat de utilizat ,dar totodata este si costisitor ,majoritatea intreprinderilor care folosesc osmoza inversa utilizeaza procedeul Anammox pentru tratarea acestui levigat.

Procedeul Anammox are la baza oxidarea amoniului anaerob si este un proces de cost – eficient,cu un mare potential de sistem.

Comparativ cu proceral, concentratia de amoniac trebuie sa fie de peste 1000 mg/l,consumul chimic de oxigen(COD) sub 3000mg/l,iar raportul consumului biologic de oxigen(CBO5) pentru consumul chimic de oxigen(COD) sub 0,1mg/l.

Raportul dintre C:N si biodegradabilitatea redusa de depozite de deseuri a levigatului ridica probleme mari asupra tratamentului de epurare a apelor reziduale.

Tratamentul biologic al levigatului, de exemplu nitrificare si denitrificare,este utilizat ca un tratament principal pentru depozitele de deseuri.Cu toate acestea procesul folosit pentru depozitele de deseuri a levigatului matur cu un raport mic intre C:N este procesul de nitrificare/denitrificare conventional si are nevoie de o sursa externa de carbon ,ceea ce face ca sistemele de tratare sa fie mai complicate si mai costisitoare.

Avand in vedere ca procesul de nitrificare/denitrificare folosit necesita o cantitate externa de carbon si este foarte complicat de utilizat ,dar totodata este si costisitor ,majoritatea intreprinderilor care folosesc osmoza inversa utilizeaza procedeul Anammox pentru tratarea acestui levigat.

Procedeul Anammox are la baza oxidarea amoniului anaerob si este un proces de cost – eficient,cu un mare potential de sistem.

Comparativ cu procesele de nitrificare/denitrificare conventionale , Anammox nu are nevoie de surse externe de carbon ,iar consumul de energie pentru nitrificarea-Anammox poate fi redus substantial cu aproximativ 50 %.

Chiar daca Anammox este potrivit pentru tratarea depozitului de levigat matur cu un raport de carbon-azot scazut exista unele obstacole pentru aplicarea reala.

In primul rand substantele organice biodegradabile au un efect negativ asupra Anammox,astfel nitrificarea si indepartarea consumului chimic de oxigen (COD) ar trebui sa fie realizate inainte de Anammox.

In al doilea rand ,timpul de dublare a bacteriilor Anammox este mai lunga de 11 zile,astfel ca este nevoie de mai mult timp de retentie a namolului pentru a prevenii pierderea de namol Anammox.

In al treilea rand,o concentratie mare de nitriti inhiba Anammox-ul,iar activitatea acestuia scade atunci cand concentratia de azotit in depozitul de deseuri este mai mare de 100mg/l.

Luand in calcul un studiu experimental,putem afla ca pana in prezent procesul Anammox pentru tratamentul depozitelor de deseuri ale levigatului matur ,a folosit amoniul pentru a dilua aceste depozite.

1.3 Proprietati fizice si chimice ale levigatului

Proprietati fizice ale levigatului

Avand in vedere ca levigatul este o acumulare de substante toxice dintr-un depozit de deseuri, in urma unei percolatii cu apa de ploaie,levigatul are un miros intepator,acid si greu de suportat,dar si o culoare specifica inchisa,in general galben.

Densitatea levigatului nu este una standard,aceasta osciland in functie de compusii chimici intalniti de la un deseu la altul.

Levigatul nu are o temperatura anume,acesta capata caldura mediului in care este depozitat,acest parametru neinfluentand caracteristicile sale.

Avand in vedere ca levigatul se supune multor metode de tratare,trebuie sa luam in calcul atat conductivitatea levigatului original in valoare de 4,79 ms/cm ,dar si conductivitatea levigatului ajuns in stare finala,dupa tratarea chimica in valoare de 9,42 ms/cm si electrochimica de 4,33ms/cm.

Proprietati chimice ale levigatului

Dupa cum stim din compozitia levigatului cantitatea consumului chimic de oxigen este foarte ridicata in depozitele de deseuri si anume in levigat.In general cantitatea aceastui consum chimic de oxigen trebuie sa fie mai mica de 3000mg/l insa acest aspect difera de la depozit la depozit .

Insa in depozitul de deseuri nu intalnim numai consumul chimic de oxigen ,ci si consumul biochimic deoxigen(2500mg/l), substante organice ,Na,K,Ca,Mg si NH4 (700mg/l) substante care reprezinta o poluare minerala pentru mediului pe care sunt depozitate.

TOC sau carbonul organic total pentru un depozit de deseuri netratat are in general valoarea de 1700 mg/l ,acest lucru demonstrand practic faptul ca levigatul reprezinta o poluare organica pentru mediul inconjurator.Din mai multe cercetari am descoperit ca pH-ul levigatului este de 6,1 fapt ce atesta ca acesta este o substanta acida.

Tabel 1.1 Proprietati chimice ale levigatului

1.4 Tratarea levigatului prin osmoza inversa

Depozitele de deșeuri este una dintre cele mai utilizate metodele pe scară largă de eliminare a deșeurilor municipale solide. 95% din masele totale colectate la nivel mondial sunt la groapa de gunoi.

Dupa depozitare,deseurile solide sufera modificari biologice si fizico-chimic. Prin urmare degradarea fractiunii organice a deseurilor in combinatie cu apa de ploaie conduce la generarea unui lichid puternic contaminat numit „levigat”.

Pentru a stabiliza levigatul, acesta se supune la diferite tratamente ,mai exact la doua mari categorii de stabilizare si anume tratament individual si tratament combinat.Din categoria tratamentului individual fac parte urmatoarele ramure : coagulare si floculare,precipitare chimica,filtre cu membrana si absorbtia cu carbon activ.

In categoria tatamentului combinat intalnim procese precum combinare a doua sau mai multe tratamente fizico-chimice si combinare intre tratamentele fizico-chimice si cel biologic.

Avand in vedere ca scopul acestei lucrari se axeaza pe osmoza inversa si faptul ca tratamentul fizico-chimic cu ramura tratament individual cuprinde filtrele cu membrana din care face parte osmoza inversa vom prezenta doar actiunea acesteia asupra levigatului.

Osmoza inversa este un tratament alternativ fizico-chimic pentru levigatul stabilizat ,care are o capacitate actuala de mare respingere a contaminantilor organici si anorganici ,la rate de respingere de 98-99%,fiind utila atat pentru purificarea deseurlor lichide,cum ar fi depozitele de deseuri de levigat , dar si pentru a ajuta la rezolvarea problemelor tot mai mari de poluare a apei.

Deoarece membrana de osmoza inversa functioneaza ca o bariera bine definita de purificare intre ciclurile de curatare,presiunea de lucru variaza intre 36-60 bari la temperatura ambianta.

Prin osmoza inversa orice solvent car contine cationi de metal este trecut printr-o membrana in asa fel incat concentratiile de metal sunt reduse. Osmoza inversa poate fi folosita pentru indepartarea metalelor grele ,materialelor coloidale si solide,dizolvate de la groapa de gunoi a levigatului.

Filtrarea cu membrane de osmoza inversa sa dovedit a fi o solutie justificata si economica in cele mai multe cazuri,chiar si atunci cand costurile totale pentru purificare sunt comparate cu ale abordari pentru tratamentul levigatului de la depozitele de deseuri.

2. Osmoza inversa

Sistem de osmoza inversa

Prima inregistrare a osmozei inverse a fost efectuata in 1748 de catre Nollet,ale carui experminete au fost facute cu apa,alcool si membrane vezicii urinare a unui animal.

Osmoza inversa este aplicata la desalinizarea si purificarea apei de mare,apei sarate si a apelor uzate.Osmoza inversa,denumita in mod obisnuit RO,este un process in care are loc demineralizarea sau deionizarea apei,impingand-o sub presiune intr-o membrane semipermeabila de osmoza inversa.

Osmoza inversă este cel mai adecvat procedeu de producere a apei pure, concurând cu distilarea pentru obținerea aceluiași grad foarte înalt de puritate.

Componentele esentiale a sistemului de osmoza inversa current constau in sistemul de pre-tratare,module de membrane ,unitatea de pompare de inalta presiune si un system de recuperare a energiei.

In ultima vreme la proiectarea osmozei inverse ,membranele folosite au fost si sunt sub forma de modul siprala – rana.Modulele de membrane sunt de obicei vase paralele aflate sub presiune,fiecare cu membrane in serie.

Simplitatea modelului solutie-difuzie este una dintre caracteristicile modulelor de membrane cele mai utile si este un argument puternic pentru validitatea sa.Parametrii important de performanta include patrunderea apei si respingerea sarurilor.

Presiunea de alimentare, permeabilitate, temperatura sistemului, debitul de apă și salinitate de alimentare pot fi folosite pentru a determina suprafața membranei necesare pentru rata necesară a fluxului de apă permeat.

Dupa cum v-am prezentat anterior,pentru a putea alcatui un sistem de osmoza inversa , avem nevoie de membrane. Astfel vom dicuta despre introducerea membranei.

Incarcarea membranei provoaca scaderea fluxului de permeat si a calitatii,prin urmare,ancrasarea acesteia trebuie abordata din punct de vedere economic si anume tinandu-se cont de consumul de energie si de costurile aferente pentru inlocuirea membranei.

Fiecare sursa de apa difera si contine,de obicei,o combinatie de elemente care pot conduce la dezintegrarea performantelor sistemului de osmoza inversa sau la esecuri ale acesteia.

În osmoza, apa pura difuzeaza printr-o membrană semipermeabilă pentru a dilua soluția de sare. Forța de conducere efectivă se numește presiune osmotică,iar când sistemul sa stabilizat, concentrația de sare este egal pe ambele părți ale membranei.

Osmoza inversă apare atunci când presiunea asupra soluției de sare este mai mare decât presiunea osmotică.

Apa proaspătă difuzează apoi prin membrana în direcția opusă și se colectează.

Osmoza este trecerea spontană a unui lichid dintr-o soluție diluată la o soluție mai concentrată pe o membrană semi-permeabilă ideala care permite trecerea lichidului, dar nu a solidelor dizolvate. Osmoza inversă este un proces în care fluxul osmotic natural este inversat.

Figura 2.1 Diagrama schematica a sistemului experimental de osmoza inversa

Avantajul net al osmozei inverse este cantitatea aproape neglijabilă de energie consumată, în comparație cu distilarea.

Dacă în urmă cu mai mulți ani, osmoza inversă era considerată un procedeu de purificare scump în zilele noastre, datorita dezvoltării continue a tehnicilor mecanico-chimice, se poate spune că aceasta a devenit un procedeu de eliminare a impurităților la îndemâna tuturor.

Osmoza inversa este fenomenul prin care sunt eliminate substante organice dizolvate si micro particule fine din apă .

In concluzie, prin osmoză inversă se blochează trecerea tuturor impurităților cu dimensiuni mai mari decit microorificiile membranei osmotice, si astfel se obțin performanțe superioare oricărui alt procedeu de filtrare clasică.

2.2 Evaluarea tehnica si economica

Domeniul de aplicare al evaluarii tehnice include evaluarea proceselor de pretratare pentru utilizare,inainte de osmoza inversa si testarea unui sistem de osmoza inversa pentru a determina eficienta in indepartarea contaminantilor si a altor caracteristici de performanta,ca de exemplu, fluxul prin membrana.

Tehnic vorbind,procesul de osmoza inversa,are ca rezultat dizolvarea substantelor solide si fezabilitate pentru concentratia rezidului organic.

In tratamentul biologic ,procesul de recirculare este simplu si relativ ieftin pentru alte procese in cazul in care izolarea si sistemul de colectare sunt incorpratw in design-ul original.

Tratamentul chimic necesita doar echipament simplu ,nu este afectat de schimbarile sezoniere de temperatura si poate fi usor automatizat.

Costurile sunt estimate de la ipoteze de nivelul de recuperare de functionare pentru unitatea de osmoza inversa,cantitatea necesara de apa pentru iesirea biomasei,precum si dimensiunea,eficienta si disponibilitatea centralei,folosind combustibilul de biomasa levigat.

In costurile de capital sunt incluse costurile de dezvoltare a site-ului , unitati precum energia electrica, eliminare saramura si echipamente. Pentru a micsora costurile se poate lua in considerare varianta conservarii costurilor pentru dezvoltarea site-ului,iar centralele electrice existente sa fie imbunatatite.

Costurile de capital includ indirect costurile de regie de constructie si costurile de taxe de urgenta.

Capitalul si costurile de operare pentru procesul de tratare prin osmoza inversa s-au dezvoltat pe baza rezultatelor unei activitati experimentale si in raport cu costurile conventionale de tratament.

Costurile de tractiune si suprataxele de canalizare pot fi ridicate.

Stiind ca putem reduce anumite costuri care nu sunt neaparat necesare si faptul ca folosind instalatia vom avea un profit anual , putem estima o amortizare a acestora pe durata de 10 ani a instalatiei,folosind o rata a dobanzii de 12 % pe an.

Avantajele tehnice si economice ale acestui proces sunt luate in calcul pe baza unei lucrari experimentale,tinandu-se cont de toti parametrii enuntati anterior.

2.3 Unitati de modele

Modelul de transfer de masă al procesului de osmoza inversa

Pentru proiectarea sistemului de osmoza inversa si de optimizare, este necesar să se adopte corespunzător ecuațiile de modelare, care pot prezice satisfăcător performanța membranei cu o complexitate de calcul rezonabil. Prin urmare, modelul de soluție de difuzie este printre modelul cel mai frecvent utilizat în proiectarea sistemului de osmoza inversa. Modelul se bazează în principal pe doi parametri, respectiv permeabilitate de apă (A) și parametru de transport solut (B).

= A[(-)-(-)]x

= B(-)

=

=

Unde si sunt presiuna de alimentare si presiunea de permeat, respective caderea de presiune in canalul de membrana, – presiunea osmotică a soluției sărate la concentrația de pe peretele membranei , și sunt variabile pentru permeatul corespunzător, reprezinta densitatea de permeat, Vw (m / s) este viteza de permeat.

Modificarea poate fi reprezentata prin ecuațiile urmatoare:

=+(

K (m / s) este coeficientul de transfer de masă, care poate fi calculat din relații empirice precum :

K=0.04xxx

=

Unde și sunt numerele lui Reynolds si Schmidt,Ds este difuziunea substanței dizolvate, d este grosimea de alimentare,ρ este densitatea soluției partea de alimentare, μ este viscozitatea apei, V reprezintă viteza de curgere, care a fost calculată folosind valorile medii ale admisiei și debitele de evacuare în canalul de membrană.

2.4Desalinizare

Desalinizarea apei este un consumator de energie si un mijloc costisitor de tratare a apei la standarde potabile ,avand anumite efecte negative asupra mediului.

O data cu dezvoltarea avansata a sistemelor tehnologice de membrana si recuperare a energiei,consumul de energie si costurile de desalinizare a apei au fost reduse semnificativ in ultimii decenii.

Cu toate acestea incarcarea membranei este inca o problema majora in cele mai multe facilitati de osmoza inversa,ceea ce reduce eficienta operationala si speranta de viata a membranei.

Procesele de pretratare complexe si scumpe sunt necesare,in general pentru a reduce rata depunerilor si a frecventei de curatare a membranei.

Exista impact asupra mediului asociat cu utilizarea substantelor chimice pentru a pastra prizele si conductele curate de cresterea organica,eliminand coagulantii necesari in procesele de pretratare si resturile macro-ogranice care se acumuleaza pe alte parti ale trenului de pretratare.

Apa de mare,de lacuri sau de orice rezervatie naturala contine o varietate de componente macro si micro-organice care afecteaza procesul de tratare.

Imbunatatirea calitatii apei brute poate duce la reducerea complexitatii sistemelor de pretratare,reducerea complexitatii sistemelor de pretratare,reducand astfel nevoia de curatare fizica si cantitatea de substante chimice utilizate,precum si cresterea sigurantei in exploatarea instalatiilor.

De obicei alimentarea cu apa bruta de calitate superioara in procesul primar de membrana conduce la o reducere a ratei de depuneri organice,costuri reduse de capital de constructie a proceselor de pretratare ,precum si costurile de operare reduse de intretinere,utilzare chimica si operatiunile de accesoriu.

Un aspect cheie , este de a imbunatatii calitatea apei de alimentare si reducerea costurilor legate de ciclul de viata al procesului de desalinizare sau a costului total pe unitatea de volum produsa.

Utilizarea sistemelor subterane admise este o metoda imbunatatita a calitatii apei, pentru a creste fiabilitatea operationala, pentru a reduce complexitatea pretratamentului si a costurilor de operare.

Scopul tuturor sistemelor de admisie subterane este de a oferii apa care nu necesita tratament prealabil suplimentar, fiind similar cu sistemele de desalinizare cu apa sarata care utilizeaza prize si filtre de cartus.

Imbunatatirea calitatii apei de alimentare are un impact semnificativ asupra econmiei de desalinizare in special asupra costurilor de operare.

In concluzie obiectivele fundamentale pentru desalinizarea apei includ reduceri ale cantitatii de energie si a substantelor chimice, in amprenta de carbon si a costului total al apei la consumator.

Figura 2.3 Desalinizare prin osmoza inversa

Pre-tratamentul este o problemă-cheie în proiectarea uzine de desalinizare pentru a optimiza performanța membranelor de osmoza inversa și a prelungi durata de viață a membranei.

Uzine de desalinizare, alimentate cu energie eoliană, oferă potențialul de a produce apă dulce, folosind o sursă de energie regenerabilă.

Un studiu recent a explorat unele dintre provocările de integrare a energiei eoliene cu unități de desalinizare, și sugerează combinarea eolienelor cu alte forme de energie regenerabilă, sau construirea unui sistem care funcționează cu consum de energie variabilă ce ar ajuta la depășirea problemelor cu vânt alimentat de desalinizare.

Atractiile de desalinizare sunt că se poate crea o nouă sursă de apă dulce din apele altfel inutilizabile, și că această sursă poate fi mai de încredere .

O altă aplicație importantă de tehnologii de desalinizare este pentru tratarea apelor contaminate sau apa industriala sau a apelor uzate.

Unele comunități și industrii folosesc tehnologii dezvoltate de desalinizare pentru a produce apă potabilă care îndeplinește standardele federale, pentru a trata aprovizionarea cu apa contaminate pentru a îndeplini cerințele de eliminare, sau la reutilizarea apelor uzate industriale.

Multe dintre tehnologiile dezvoltate de desalinizare, de asemenea, pot produce apa de proces industrial de înaltă calitate.

Pentru multe dintre aceste aplicații, pot exista câteva înlocuitori tehnologice, care sunt la fel de eficiente și de încredere ca tehnologiile de desalinizare.

Costurile de tratament de desalinizare au scăzut în mod constant în ultimele decenii, făcându-l mai competitiv cu alte augmentare de alimentare cu apă și opțiuni de tratament. Cheltuielile de curent electric variază de la o treime sau o jumătate din costul de instalații de desalinizare operare.

In concluzie , dupa toate cele spuse ,putem afirma faptul ca desalinizarea prin osmoza inversa poate fi profitabila din mai multe puncte de vedere,dar cel mai mult din punct de vedere economic.

2.5Metode de monitorizare a integritatii

Monitorizarea integritatii osmozei inverse are la baza doua mari tehnici si anume : tehnici directe si tehnici indirect.

Aceste metode includ metodele care sunt aplicate direct la elementul de membrană pentru a
determina dacă membrana este intacta. Cele două tipuri principale de metode directe sunt de testare de vid și de testare de presiune. Pentru efectuarea acestor teste sistemele de osmoza inversa trebuie să fie luate offline.

Metoda de testare de vid

Testarea vacuum este utilizata pe scară largă ca o metodă pentru a asigura calitatea construcției modulului de membrană prin determinarea dacă sunt prezente scurgeri. Această metodă a fost de asemenea sugerată pentru utilizarea pe nave cu membrană și sistemul de osmoza complet .

Acesta este de departe metoda cea mai larg raportata de asigurare a integrității membranelor de osmoza inversa înainte de utilizarea membranelor de osmoza inversa. O metoda ASTM a fost stabilita pentru efectuarea testelor de vid pe membrane de osmoza inversa.

Testarea elementelor de osmoza inversa are la baza procedura folosită de către toate grupurile de cercetare , care este stabilita de ASTM, implica înmuiere modulul de membrană pentru o perioadă de timp în osmoza inversa pentru a pătrunde apă (de obicei peste noapte), drenajul modulului de membrană pentru o perioadă definită de timp (de obicei, o oră) și un capăt de etanșare a tubului permeat cu ajutorul unui capac etanș scurgere. Elementul osmozei inverse este apoi evacuat, folosind o pompă de vid potrivit pentru o limită stabilită. Procedura ASTM cere 84-101 kPa (25 la 30 cm de mercur). Alte grupuri au folosit alte valori de pornire.Supapa de observare este închisă și descompunerea vid este notata. O ilustrare a osmozei inverse configurata pentru testarea in vid este prevăzut în figura urmatoare.

Metoda de testare de presiune

De asemenea, au fost propuse teste care dețin presiune pentru membrane de osmoză inversă și sunt utilizate de unele grupuri de cercetare. Această metodă este utilizata pe scară largă pentru membrane de joasă presiune, dar nu este la fel de larg raportat pentru membrane de osmoza inversa. Testele de menținere a presiunii implica presurizarea,partea filtratului a modulului de membrană și măsurarea pierderilor de presiune în timp. Într-unul dintre studiile analizate, testul de degradare a presiuni a fost realizat pe o scenă întrega de vase de osmoza inversa. Membranele au fost golite și apoi partea filtratului a fost presurizata la 600 kPa (87 psi) și se dezintegrează presiunea monitorizată timp de 10 minute. Autorii acestui studiu a concluzionat că această metodă a fost sensibila în detectarea încălcărilor dar nu a fost practic la scara completă datorită necesității de drenare a membranelor înaintea testelor.

Această abordare nu este totuși recomandată, deoarece există un potențial de deteriorare a membranei datorită aplicării presiunii pe partea filtratului.

Metodele indirecte de monitorizare a integrității implica efectuarea de măsurători asupra sistemului de osmoza inversa pentru a determina integritatea sistemului membranei.

Sistemul de osmoza inversa ar putea fi on-line sau off-line în timpul acestor măsurători. Aceste măsurători includ compararea, eliminarea sau trecere de constituenți deja prezenti, sau introducerea în timpul testării a unei baze de îndepărtare cunoscuat pentru un sistem intact. Acestea includ eliminarea de măsurare a unui microorganism cu țepi sau surogat , monitorizarea continua a elementelor constitutive ușor de măsurat deja prezente în apa de alimentare și îndepărtată la un grad ridicat de osmoza inversa (monitorizare on-line), sau alte metode online sau offline (de testare periodică) .

Monitorizarea continuă a componentelor ușor măsurate deja prezente în apa de alimentare și eliminate într-un grad înalt de osmoza inversa este o metodă care este acceptata ca o metodă de a asigura integritatea între aplicațiile de metode directe .

Strategiile de monitorizare on-line disponibile în prezent includ monitorizarea on-line conductivitate, monitorizare sulfat on-line, de monitorizare TOC on-line și de numărare de particule.

Există mai multe metode directe și indirecte de monitorizare a integrității sistemelor de osmoza inversa.

Dezvoltarea unui sistem integrat de monitorizare a integrității este importantă pentru a se asigura că performanțele necesare se obțin din sistemul de osmoza inversa în ceea ce privește cerințele de eliminare și dezinfecție de contaminanți.

Un sistem de monitorizare integrat implică asigurarea faptului că un sistem de osmoza inversa este asamblat cu controale adecvate de integritate , cu un sistem fiabil de monitorizare on-line pentru monitorizarea continuă și cu controale periodice suficiente care folosesc alte metode indirecte.

2.6Testare antiderapant

Sistemul de osmoza inversa , denumit în continuare "testare antiderapant", a fost conceput pentru a evalua performanțele osmozei inverse a elementelor de membrană sub o varietate de condiții de operare.Sistemul produce aproximativ 17 IJmin (4,5 GPM), cu o recuperare de 75% dintr-un flux de alimentare de 22,7 l / min (6 GPM).

Fluxul de concentrat de la primele 2 seturi de vase sub presiune (Etapa 1), se duce la al doilea set de vase sub presiune (etapa 2). Cele sase carcase din fibra de sticla, sau vase sub presiune, fiecare casa cu cate trei fibre avand diametrul de 2,5-inch x 40 inch contin elemente de membrana formand un total de 18 de elemente de membrana.

Un incarcator separat deține echipament curat-in-loc pentru antiderapant. Echipamentul suplimentar, nu a fost găsit de obicei pe un sistem de osmoza inversa, insa a fost adăugat pentru a rula teste de integritate.

Achiziția de date și sistemul de control pentru antiderapantul de testare au fost suficiente pentru a asigura o evaluare completă a performanței membranelor. Contoarele de pe panoul de instrumente au primit semnale de la senzori care citesc turbiditate, pH, debit, presiune, temperatura, și valorile de conductivitate.

Acest sistem este echipat cu instrumente și supape suplimentare pentru a efectua teste de integritate. Supapele au fost adăugate pentru a izola prima și a doua etape în timpul testului de presiune, prevazut cu un sistem chimic suplimentar de injectie fiind furnizat pentru vopseaua folosita la testele de provocare.

Robinetele de probă suplimentare au fost instalate pentru analizoarele TOC, contorul de particule și monitorul de particule. Enumerarea detaliată a instrumentelor este inclusă în apendicele A.

Testare antiderapant pentru osmoza inversa

3.Pretratare Osmoza inversa

Intenția acestui obiectiv a fost de a compara și de a evalua diferențele de calitate de apă tratată între filtrarea prin membrană și pretratare convenționala.Calitatea apei , care a fost evaluata cu ajutorul turbiditatii, a indicilor densitati de nămol, și a bacteriilor microbiologice, contează pentru a stabili o comparație completă a eficacității și limitarea celor două metode de pretratare diferite.

Există mai multe soluții posibile pentru pretratarea apei de mare înainte de osmoza inversa (RO) și acestea includ:

-Coagularea conventionala chimica,de decantare si filtrare directa.

-Extractia urmata de multimedia sau de filtrarea cartus.

-Microfiltrarea

– Ultrafiltrarea

Fiecare dintre unitățile de membrană de filtrare pilot și pretratarea convențional au fost
monitorizate individual pe tot parcursul programului de pilotare. Filtratele de la unitati de filtrare cu membrană au fost amestecate înainte de transfer.

Scopul acestui document nu este de a discuta despre economia de pretratare ca rentabilitate a diferitelor tipuri de tratament, cu o varietate de concluzii.

Mai multe studii au sugerat că economiile globale în costul total de apă de 10%, ar putea fi obținute prin utilizarea membranei de pretratare, in schimbul pre-tratamentului convențional.

Figura3 Pretratare osmoza inversa

3.1Microfiltrare

Un sistem de microfiltrare îndepărtează murdăria ca apa curge prin membrana. Murdăria este menținută la suprafața membranei, îndepărtarea fiind pur fizic.

Murdăria nu se poate stoarce prin membrana, prin urmare, indiferent de cât de multa
murdărie este în furaje, calitatea apei tratate nu se schimbă. Filtre de mass-media au limitări care gravitează în jurul calitatii variabile a apei tratate pe care le produc.

Într-o măsură mai mare sau mai mică, solide vor scăpa continuu in filtrele de presă și ulterior vor compromite durata de viață a membranelor de osmoza inversa, mai ales atunci când solidele din flux sunt foarte fine.

Microfiltrarea nu suferă de aceste probleme, deoarece produce filtrat de o calitate constantă, indiferent de apa de alimentare si este ideala pentru o membrană de osmoza inversa.

Efectul de ozon pe microfiltrare ca o pretratare a apei de mare

Desalinizarea apei de mare atrage un interes mult mai mare asupra calitati si cantitatii scaderii de apa.

Argumentul principal impotriva folosirii apei de mare ca sursă de apă a fost costul ridicat al desalinizarii acestei ape în comparație cu costul de tratare a apei din alte surse.

Membranele au devenit o tehnică atractivă de pre-tratament, care este tot mai mult utilizata în apă potabilă,apa de mare si in aplicatiile de apa uzata.

Ebrahim și colaboratorii au raportat că sistemul de microfiltrare este capabil de a trata apa de mare la suprafață și producere apă de bună calitate, în mod continuu, adecvata pentru a alimenta un sistem de osmoza inversa fără tratament ulterior.

Cu toate acestea, membranele de microfiltrare nu pot evita încărcarea membranei. Pentru a rezolva această problemă, am încercat să aplicam procedeul de ozon integrat cu procesul de microfiltrare în sistemul de osmoza inversa pentru tratarea apei de mare.

Astfel au fost efectuate mai multe studii asupra ozonului și microfiltrarii procesului hibrid membrană.

Schlichter si colaboratorii au testat o ozonizare combinata și un sistem de microfiltrare pentru a minimiza încărcarea membranei folosind bentonită și acid humic, care au dovedit eficacitatea ozonului în reducerea încărcarii membranei.

Mori și colaboratorii au investigat efectul de ozon în timpul unui proces de microfiltrare pentru tratamentele de apă de râu și tratate a apelor uzate municipale secundar.

Ei au explicat că gelul organic a aderat pe membrana si poate fi descompus de ozon, care rezultă în flux murdărirea și mai mare.

Cu toate acestea, nu există nici un raport al efectului apei de mare asupra ozonizari pe membrane. Scopul principal al acestei cercetări a fost de a evalua utilizarea potentiala a unui ozon integrat și procesul de microfiltrare pentru îmbunătățirea performanței microfiltrarii ca o pre-tratare a sistemului de osmoza inversa asupra apei de mare.

Gazul de ozon a fost produs de un generator de ozon,iar prefiltratul utilizat la tratarea apei de mare prin osmoza inversa a fost ozonat cu un difuzor de ozon la o rata a ozonului de 1,2 mg/lmin.

Apa de mare ozonata a fost filtrata cu aceeași celulă agitată, iar fluxul de apă a fost apoi măsurată în aceleași condiții cu filtrare de apa de mare non-ozonizata.

Microfiltrarea este o sursă sigură de apă tratată de înaltă calitate.

Apa pe care o produce este de in curs de cercetare de 20 de ani,iar site-ul recuperează peste 15 mg de apă uzată secundară utilizând osmoza inversa cu pre-tratament traditional.

Figura 3.1 Microfiltrare

3.2Ultrafiltrare

Instalațiile pilot de membrană de ultrafiltrare au fost testate într-un regim prelungit de operație ca o alternativă de pretratare de filtrare cu nisip pentru plante de osmoza inversa.

Instalatiile de ultrafiltrare, fiind unități mobile, au demonstrat un potențial bun pentru o operațiune îndelungată autonoma. Acest lucru a permis să încheie raționamentul de aplicare a ultrafiltrarii asupra pretratarii osmozei inverse din plantele viitoare.

În ape dificile, ultrafiltrare , sa dovedit a fi cea mai bună tehnologie ca treapta de pretratare finală înainte de osmoza inversa.

Ultrafiltrarea oferă o calitate superioară apei, comparativ cu tratamentul conventional definit prin structura porilor foarte fini. Acesta oferă o calitate bună continuua,filtratul fiind independent de variabilitatea calității apei de alimentare cauzata de schimbările sezoniere.

Filtrarea prin membrană și în special ultrafiltrarea, începe să fie recunoscut ca cel mai bun tratament anterior osmozei inverse.

O astfel de pretratare permite membranelor de osmoza inversa sa opereze eficient și să susțină capacitatea de proiectare și de recuperare pentru perioade extinse, în special în domeniul industrial și municipal pentru reutilizarea efluenților.

Un filtru de ultrafiltrare are o dimensiune a porilor în jur de 0,01 microni. astfel încât atunci când apa suferă ultrafiltrare, multe microorganisme sunt eliminate, dar virusi rămân în apă. Ultrafiltrarea ar elimina aceste particule mai mari, și ar putea elimina unele virusuri.

Dupa multe analize am ajuns la concluzia ca ultrafiltrarea nu poate elimina substanțe dizolvate, cu excepția cazului în care sunt absorbite în primul rând ,cu carbon activ , sau coagulat ,cu alaun sau săruri de fier, insa elimină bacteriile, protozoarele și unele virusuri din apa.

Figura 3.2Procedeul de ultrafiltrare

3.2.1 Efectul de coagulare la pretratarea cu ultrafiltrare a depunerilor pe membrane

Efectul de coagulare asupra comportamentului ultrafiltrarii pentru membrana PVC este prezentată în urmatoarea figura , unde fluxul este măsurat în funcție de timp cu apă coagulata.

O doză serie de coagulant a fost adăugat în procesul de coagulare a ultrafiltrarii, cu doze variind de la coagulare ineficienta la coagulare îmbunătățită.

Figura 3.2.1 Efectul de coagulare la pretratarea cu ultrafiltrare

Membranele de ultrafiltrare au devenit rapid o alternativă eficienta la tratamentul convențional pentru apă potabilă.

Problema principală întâlnită în aplicarea tehnologiei membranei este încărcarea membranei. Ancrasare poate provoca scăderea fluxului, ducând la o creștere a costului de producție a apei potabile și chiar înlocuirea membranei.

Un factor principal care afectează vegetativ este materie organică naturală.

Pretratarea cum ar fi coagularea, adsorbție, și ozonizare, înaintea tehnologiei cu membrană, au fost utilizate pentru a elimina materile organice naturale și a atenua ancrasarea acesteia.

Astfel se poate observa că aplicarea de coagulare ca un pre-tratament de ultrafiltrare contribuie la îmbunătățirea calității apei tratate și la îmbunătățirea performanței membranei.

3.2.2Efectul de alimentare cu apa de pretratare la ultrafiltrarea membranelor de performanta

Creșterea deficitului de apă și a legislației stricte de calitate a apei au dus la extinderea tehnologiilor bazate pe membrană în sectorul de tratare a apei. Procesele de membrană de joasă presiune precum microfiltrarea și ultrafiltrarea au beneficiat de o atenție sporită din cauza calității apei și reducerea costurilor cauzate de îmbunătățiri în tehnologia de membrana.

Aplicarea acestor tehnici pot simplifica procesul de tratare prin eliminarea proceselor de coagulare, floculare și sedimentare.

Procesul de pre-tratare a apei folosit pentru a elimina in principal particule de materie organică, înainte de procesul de membrană a devenit un aspect important al oricărei operațiuni membrană. Mai mult decât atât, pretratare apei înainte de filtrarea prin membrană poate îmbunătăți calitatea finală a apei. O varietate de procese de pretratare pentru apa, precum ultrafiltrarea au fost investigate recent. Dintre acestea, cele mai frecvent aplicate au fost de coagulare , sau adsorbția pe carbune activ.

In scopul de a elimina turbiditatea apei și de a îndepărta particulele mai mari organice din apa este necesar sa se utilizeze procesul de coagulare cu doze mici de coagulanti ca un post-tratare a apei.

Asa cum puteti observa, in paragraful anterior a fost evaluat efectul de alimentare cu apa de pretratare la ultrafiltrarea membranelor de performanta asupra calității finale a apei și pentru a influența asupra metodei de pretratament la încărcarea membranei.

In general, tratamentul prealabil cu apă de pretratare pare a fi o metodă bună pentru a crește eficiența procesului de ultrafiltrare, adică de a elimina substanțele organice și eficiența hidraulică.

Figura 3.2.2 Influenta alimentari cu apa de pretratare la ultrafiltrarea membranelor de performanta

4. Modele de inlocuire a osmozei inverse

4.1 Nanofiltrare

Nanofiltrarea este o tehnica de filtrare ce se aplica la purificarea apei pentru a o trata si a elimina ionii de calciu si magneziu cu scop de dedurizare a apei si de indepartare a micro poluantilor.

In procesele industriale, nanofiltrarea se utilizeaza pentru indepartarea componentelor specifice, cum ar fi agentii de colorare.

Aceasta tehnica de filtrare se aplica in mod special pentru indepartarea substantelor organice cum ar fi anumiti poluanti si ioni polivalenti.

Membrana de nanofiltrare are un rezultat slab in retinerea ionilor univalenti.

Un filtru de nanofiltrare are o dimensiune a porilor în jurul 0.001 microni. Nanofiltrarea elimină cele mai multe molecule organice, aproape toate virusurile, cea mai mare parte a materiei organice naturale și o serie de săruri.
Nanofiltrarea elimină ionii bivalenți, care fac apa dura, așa că nanofiltrarea este adesea folosita pentru a inmuia de apă grea.

Performanta membranei de nanofiltrare poate fi influentata de urmatorii parametrii:

1.Presiune

2.Temperatura

3.Viteza de curgere

4.pH

5.Salinitate

1.Presiunea

Diferență de presiune este forța motrice responsabila pentru un proces de nanofiltrare. Nanofiltrarea oferă separare buna la presiuni nete de 150 psi (10 bari) sau mai mari.

2.Temperatura

Creșterea temperaturii de proces crește fluxul de membrană de nanofiltrare din cauza reducerii vâscozității.

Respingerea membranei de nanofiltrare nu depinde în mod semnificativ de temperatura de proces.

3.Viteza de curgere

Creșterea viteza de curgere transversală într-un proces de membrană de nanofiltrare crește fluxul mediu datorită îndepărtării eficiente a stratului de ancrasare la suprafața membranei. Cu toate acestea, rezistența mecanică a membranei, și construcția elementului și hardware-ul sistemului va determina viteza maximă de curgere transversală, care pot fi aplicata.

Rularea unei membrane de nanofiltrare la o viteza de curgere transversala prea mare poate cauza defectarea prematură a membranelor și a module.

4.pH

pH-ul afectează performanța de membrane de nanofiltrare în mai mult de un fel.

Pe lângă efectul pH-ului asupra membranei, pH-ul poate fi responsabil pentru modificarea soluției de bază, provocând schimbări în performanța membranei.

5.Salinitate

Raza porului efectiv al unui por încărcată va crește tăria ionică a lichidelor din jur.

Prin urmare, respingerea ioni monovalenți va scădea pe măsură ce concentrația lor în soluție va crește. Respingerea ionilor bivalenți vor fi afectati într-o măsură mai mică.

Figura 4.1 Nanofiltrare

4.1.1 Tratare

Nanofiltrarea este un proces de filtrare intermediară între osmoză inversă și ultrafiltrare, care respinge moleculele având o dimensiune de aproximativ un nanometru.

Nanofiltrarea este un proces relativ nou de membrană bazat pe presiune.

În ceea ce privește forța de conducere și respingerea de componente organice în soluții apoase, nanofiltrarea este undeva între osmoza inversă și ultrafiltrare.

Ca si osmoza inversa, nanofiltrare se bazează pe o soluție-difuzie cu un mecanism de transport major. Spre deosebire de membranele de osmoza inversa , nanofiltrarea nu conține grupări funcționale fixe percepute. Ca urmare, selectivitatea pentru nanofiltrarea monovalenta și bivalenta a anionilor este semnificativ diferita.

Testele de performanță de nanofiltrare au fost efectuate de către un modul de membrană de curgere transversală, la temperaturi diferite, în conformitate cu diferite presiuni de lucru, iar zona de filtrare efectivă fiind de 69.40 cm2.

Nanofiltrarea se bazează pe capacitatea membranelor și este utilizata în principal pentru apa de

pre-tratament, tratament și purificare.

Nanofiltrarea face parte dintr-un grup de procedee de membranare similare utilizate pentru componentele separate ale unui amestec lichid.

O etapă de nanofiltrare este formata din 4 blocuri cu 9 module, fiecare și suprafața totală a membranei de 180 m.

Procesul de tratare prin nanofiltrare are la baza filtrarea particulelor regulată a unui lichid care conține particule antrenate, amestecul lichid fiind forțat (prin gravitație sau presiunea aplicată) printr-un mediu de filtrare care are pori sau pasaje de o mărime ce permite particulelor lichide și mici să treacă prin ele, dar împiedică trecerea particulelor mai mari.

În nanofiltrare, cercetarea și dezvoltarea inversă este concentrata pe schimbarea limitelor proceselor de la recuperări foarte mari de apa, de exemplu, dezvoltarea de procese "aproape de zero de descărcare de gestiune".

4.1.2Evaluare tehnica si economica

Domeniul de aplicare al evaluarii tehnice,la fel ca si cel al osmozei inverse include evaluarea proceselor de pretratare pentru utilizare,inainte de nanofiltrare si testarea unui sistem de nanofiltrare pentru a determina eficienta in indepartarea contaminantilor si a altor caracteristici de performanta,ca de exemplu, fluxul prin membrana.

Costurile pentru o instalatie de nanofiltrare sunt de doua tipuri si anume costuri de investitie si costuri de operare.

Costurile de investitii pot fi clasificate dupa cum urmeaza:

Investiții civile si anume cladiri unde instalatia este găzduita, aceste investitii fiind amortizate intr-o perioada de 30 de ani.

Costurile mecanice: costurile pentru pompe, filtre, conducte, etc, avand o perioada de amortizare de aproximativ 15 ani.

Investiții electrotehnice: costurile de aprovizionare cu energie (cablare, transformatoare, etc), inginerie de control, precum și toate componentele electronice.Perioada de amortizare fiind de 15 ani.

Costurile de investiții suplimentare: pentru prepararea de instalare și suport. Aceste costuri sunt estimate la 20% din costurile de construcție

Costurile de operare

Costuri de amortizare: investiții pentru construcția instalației. Investițiile sunt amortizate liniar și interesele sunt neglijate

Costurilor de energie tinand cont ca instalatia consumă aproximativ 40 Wh/m3 pentru alimentare și presiunea de alimentare (bar).

Produse chimice: costul pentru produse chimice, mai exact costurile pentru filtrat

Costurile de întreținere: 2% din costurile totale ale investiției

Costuri specifice de exploatare: de control al calității (2% din costurile totale de investiții) și de funcționare a instalației (2% din costurile totale ale investiției)

Astfel tinandu-se cont de toate aceste costuri se poate face o analiza asupra instalatiei de nanofiltrare si se poate determina situatia economica la momentul respectiv al acestui proiect.

4.1.3 Pretratare Nanofiltrare

În procesul de nanofiltrare, procesele de pretratare sunt mai intense, în general, de așteptat pentru a reduce mai eficient potențialul de murdărire.

Cu toate acestea, rezultatul de filtrare a apei prin membrana de nanofiltrare a sugerat că o astfel de pretratare a avansat ca proces si poate afecta performanța generală a membranelor de nanofiltrare. Prin urmare, un proces de pre-tratament ar trebui să fie selectat nu numai în funcție de fluxul inițial, dar si in functie de performanța generală a procesului de filtrare.

În cazul în care pretratarea selectata poate da o apă de foarte mare calitate și este de așteptat o creștere a fluxului inițial, se recomandă ca presiunea de lucru să fie controlata astfel încât să nu dea un flux inițial foarte mare, si sa duca la o performanta de ansamblu slabă membranei.

Pentru a investiga mai mult efectul proceselor de pretratare asupra fluxului de permeat, volumul cumulat de permeat în timpul operației a fost calculat.

Pretratare tradițională se bazează pe tratarea mecanică (filtre de mass-media, filtre de cartuș), susținută de tratarea chimică importantă.

Introducerea nanofiltrarii ca pretratament va conduce la un progres în aplicarea osmozei inverse pentru că are implicații in procesul de desalinizare și nu numai.

Nanofiltrarea prin pre-tratament poate elimina solide în suspensie și poate reduce indicele de densitate de nămol.

Tabel 2.1Interacțiunile de suprafață dintre acidul humic și membrana de nanofiltrare: (a) înainte și (b) după preoxidare

4.2 Comparatie intre osmoza inversa si nanofiltrare

Membranele de nanofiltrare si osmoza inversa ar putea elimina în mod eficient COD, BOD, salinitatea și culoarea levigatului din depozitele de deseuri.

Osmoza inversa si nanofiltrarea ilustrează impactul în continuă creștere a proceselor de membrană pe tratarea modernă a apelor reziduale și, invers, modul în care cerințele de probleme individuale de separare intensificate de cercetare și dezvoltare.

O dezvoltare deosebit de rapidă poate fi observat în prezent pentru osmoza inversa si nanofiltrare adică procesele care sunt considerate de obicei ca fiind destul de bine dezvoltate.

Tabelul 3.3. Caracteristici ale nanofiltrarii (NF) si a osmozei inverse(RO)

4.2.1 Avantajele si dezavantajele nanofiltrari si osmozei inverse

La tratarea apei prin nanofiltrare mineralele esentiale pentru sanatate sunt lasate sa treaca prin porii membrane , astfel incat apa tratata are aproximativ aceleasi proprietati ca cea gasita in natura, in comparative cu tratamentul supus la osmoza inversa prin care sunt eliminate toate mineralele bune din apă, lasând apa acidă și puternic oxidantă.

Osmoza inversa poate elimina în mod eficient si stabil săruri dizolvate,substante organice dizolvate si micro particule fine din apă , pe cand nanofiltrarea poate elimina virusuri, bacterii, pesticide și contaminanți organici volatile si doar sa reduca conținutul de săruri din apa sarata.

Pierderi de apă din nanofiltrare sunt mult mai mici decât la sistemul de osmoză inversă.

Consumul de energie depinde in functie de pierderile de apa , deci si acesta este mai mic la nanofiltrare decat la osmoza inversa, ceea ce face ca costul de operare pentru utilizarea nanofiltrarii in comparative cu osmoza inversa sa fie mai scazut.

Atat osmoza inversa cat si nanofiltrarea sunt flexible in utilizare si au eficienta de separare,

reciclarea permeabilului si a concentratului este posibila la ambele procedee si temperatura de functionare este scazuta.