Выбор системы промышленной фильтрации начинают с анализа воды и производственного цикла. Один и тот же источник может содержать песок, ржавчину, соли жесткости, железо, органические примеси или остатки технологических реагентов. При этом требования к воде для котельной, линии розлива, гальванического участка и пищевого цеха различаются. Если ошибиться на этапе подбора, это ведет к частой замене картриджей, росту расхода реагентов, простоям и нестабильному качеству продукции.
С чего начать оценку воды и процесса
Для предварительного выбора обычно собирают следующие данные:
- источник водоснабжения и сезонные изменения состава;
- мутность, цветность, содержание железа, марганца, солей и органики;
- жесткость, щелочность, электропроводность, pH;
- наличие масел, взвесей, бактерий, хлора и иных примесей;
- расход воды в час, режим работы смен и объем стоков.
Лабораторный анализ лучше проводить по свежей пробе, взятой по правилам отбора. Если вода поступает из скважины, образец берут после прокачки, а не из застоявшейся трубы. Для городского водопровода полезно учитывать состояние внутренних сетей: после старых труб в воде часто появляются частицы окалины и коррозионные продукты. Полученные значения сравнивают не только с нормативами, но и с допустимыми параметрами конкретного оборудования.
Механическая фильтрация – защита от взвесей
Механическая очистка нужна там, где присутствуют нерастворимые частицы. Это песок, ил, волокна, окалина, ржавчина, остатки упаковки, частицы грунта и прочий осадок. Такая ступень обычно ставится первой, поскольку крупные включения быстро засоряют более тонкие модули, насосы, форсунки, теплообменники и арматуру. Для воды из скважины нередко используют несколько уровней очистки с разной тонкостью.
При выборе механического фильтра оценивают размер частиц и допустимую потерю давления.
- Сетчатые модели удобны для сравнительно крупных загрязнений и могут промываться без замены расходников.
- Дисковые устройства подходят для воды с неоднородной взвесью, а картриджные корпуса применяют при более тонкой очистке.
- Для больших расходов используют засыпные фильтры с автоматической обратной промывкой.
На практике учитывают несколько параметров:
- тонкость фильтрации в микронах;
- рабочий расход и пиковую нагрузку;
- давление на входе и перепад при загрязнении;
- способ промывки или замены фильтрующего элемента;
- количество и состав образующегося осадка.
Слишком мелкая сетка при высокой мутности быстро забивается. Слишком крупная, напротив, пропускает частицы, опасные для мембран и точного оборудования. Поэтому механическую ступень выбирают по данным анализа и характеристикам последующих узлов. Для линии с непрерывным циклом стоит предусмотреть резервный корпус или схему с параллельными фильтрами, чтобы при обслуживание подача воды не останавливалась.
Ионообменная фильтрация для снижения жесткости
Ионообмен используют, когда необходимо убрать растворенные ионы кальция и магния, а также отдельные металлы. Чаще всего такая обработка нужна для котельных, парогенераторов, моечных машин, теплообменников и систем охлаждения. Жесткая вода образует накипь на нагревательных поверхностях, из-за чего растет расход энергии и снижается теплопередача. В производстве напитков и пищевых продуктов состав воды влияет еще и на стабильность рецептуры.
В основе процесса лежит фильтрующая смола, которая удерживает одни ионы и отдает другие. Для умягчения применяют натрий-катионитовые смолы. После исчерпания ресурса их восстанавливают раствором поваренной соли. Объем смолы рассчитывают по жесткости исходной воды, расходу, длительности рабочего цикла и допустимому времени регенерации.
Ионообмен не устраняет песок, нефтепродукты, бактерии и большую часть органики. Перед ним нужна механическая защита, а при наличии железа или марганца – отдельная стадия обезжелезивания.
Мембранная фильтрация для глубокой очистки
Мембранные технологии применяют, когда одного умягчения недостаточно.
- Ультрафильтрация задерживает мелкие взвеси, коллоиды, часть микроорганизмов и высокомолекулярные соединения.
- Обратный осмос снижает содержание растворенных солей, кремния, нитратов и многих других компонентов.
- Нанофильтрация занимает промежуточное место: она частично уменьшает жесткость и задерживает более крупные растворенные соединения.
Выбирая мембранную установку, следует учитывать температуру воды, давление, солесодержание, риск отложений и долю концентрата. Для мембран опасны хлор, железо, масла, крупная взвесь и биологическое загрязнение. Поэтому перед ними часто устанавливают механические фильтры, сорбционную обработку и дозирование реагентов против накипи.
Как собрать систему в единую схему
На большинстве предприятий фильтрация состоит из нескольких ступеней. Например, вода из скважины сначала проходит грубую механическую очистку, затем обезжелезивание, умягчение и при необходимости мембранный блок. Для технологической воды после городской сети иногда достаточно сетчатого фильтра, угольного модуля и картриджной ступени. Конечная конфигурация зависит от того, какие примеси реально мешают процессу, а не от популярности конкретной технологии.