Filtrācija kā metode pazīstama kopš seniem laikiem, kas kā filtru izmantoja blīvu audumu, šķiedru (filum). No filum vēllatīņu valodā parādījās vārds „filtrum” (tūba), kurš pārvērstas franču valodā par „filtre” (filtrs) un izplatījās visās Eiropas valodās [1].
Membrānu procesu princips, ko plaši pielieto ūdens attīrīšanā, sastāv no izejoša ūdens caurlaidi caur puscaurladīgo membrānu. Membrānu procesi – tehnoloģija, kas ļauj atdalīt piesārņojumus molekulāra vai jonu līmenī. Tas ir jaunas tehnoloģijas, kuras ātri attīstās pēdējo desmitgadi.
Zem spiediena ietekmes ūdens un dažu izšķīdušo vielu molekulas (kuru izmērs mazāk par membrānas poru diametru) ieplūst caur membrānu, tad kā citi piemaisījumi aizturas. Caur membrānu pārgājiena rezultātā izejošs ūdens sadalās uz divām plūsmām: filtrāts (attīrīts ūdens) un koncentrāts (koncentrēts piemaisījumu šķīdums). Filtrāts padodas patērētājiem, bet koncentrāts nolejas uz drenāžu.
Membrānas tehnoloģijas principiālā shēma (1.att.):
Visi piemaisījumi, kuru izmērs pārsniedz membrānas poru izmēru, mehāniski nevar ieplūst caur membrānu. Pateicoties tādai tehnoloģijai, pat pie nozīmīgas izejoša ūdens parametru pasliktināšanas, attīrīta ūdens kvalitāte paliek stabili augsta.
Atšķirībā no sorbcijas ūdens attīrīšanas metodēm (aktivizēta ogle, jonapmaiņas sveķi u.c.) membrāna neuzkrāj piemaisījumus sevis iekšā, kas izslēdz tas iekļūšanas varbūtību attīrītā ūdenī.
Aizturēto daļiņu izmērs definējas ar membrānas struktūru, tas poru izmēru. Membrānas procesus var klasificēt pēc aizturēto daļiņu izmēru uz sekojošiem tipiem:
- Mikrofiltrācijas;
- Ultrafiltrācijas;
- Nanofiltrācijas;
- Reversas osmozes.
No mikrofiltrācijas pie reversas osmozes pārgājienā membrānas poru izmērs samazinās un, sekojoši, samazinās aizturēto daļiņu minimālais izmērs. Pie tam, jo mazāk membrānas poru izmērs, jo augstāka plūsmas pretestība, un jo lielāko spiedienu vajag filtrācijas procesiem.
Membrānas sistēmas ieguva plašo pielietojumu gan rūpniecībā, gan sadzīvē pateicoties priekšrocību rindai:
- Stabili augsta attīrīta ūdens kvalitāte (neatkarīgi no membrānas vecuma un izejoša ūdens parametru pasliktināšanas);
- Atkarība no sorbcijas ūdens attīrīšanas metodēm (aktivizēta ogle, jonapmaiņas sveķi u.c.) membrāna neuzkrāj piemaisījumus sevis iekšā, kas izslēdz tas iekļūšanas varbūtību attīrītā ūdenī;
- Zemas ekspluatācijas izmaksas;
- Ekoloģiskā drošība – ķīmisko atkritumu un reaģentu prombūtne;
- Minimāla uzmanība no patērētāja puses;
- Kompakts.
Mūsdienu membrānu sistēmas ir pilnīgi automatizēti, apgādātas ar daudzpakāpju aizsardzības sistēmu un dažādiem funkcionāliem režīmiem.
Ūdens attīrīšana no humīnvielām ar membrānu filtrāciju
Humīnvielas – organiskas vielas, kas atrodas trūdā, organiskas vielas trūdēšanas produktā augsnē [2].
Humīnvielas var būt atdalītas no ūdens ar dažādiem attīrīšanas procesiem, jo humīnvielās ir augsti molekulāra negatīvo lādiņu organiskā pārnese kā koloīdi. Viens no tādiem attīrīšanas procesiem ir membrānu filtrācija [3].
2.att. parādīta tipiskā membrānu filtrācijas shēma.
Neapstrādāts ūdens no sākuma iet caur priekšattīrīšanu, parasti mikrosiets ar sietu izmēru 50 μm (Mikrometrs [fr.micrometre, μm] – atvasināta starptautiskās mērvienību sistēmas mērvienība – metra miljondaļa (10-6 m)). Ja ir augsta duļķainība, sieta vietā izmanto smilšu ātrfiltru. Pēc sieta spiediens pacelts līdz darba spiediena membrānu elementā priekš sūkņu cirkulācijai. Šķērsplūsmas filtrācija ieņem vietu membrānu elementā, attīrītā ūdens plūsmā (filtrāts), kas ir pārgājusi caur membrānu un neattīrītā ūdens plūsmā (koncentrāts), šķērsot reducēšanas vārsti, kas piegādā spiedienu koncentrātā atpakaļ no atmosfēras [3].
Izmantotās literatūras saraksts:
1. Шапошник В.А. Мембранные методы разделения смесей веществ // Соросовский образовательный журнал. – 1999. - №9. – 27-32 стр.
2. Steinberg E.W. – Ecology of humic substances in freshwaters. – Springer, 2003 – 429 p.
3. Odegaard H., Eikebrokk B. and Stohaug R. Processes for the removal of humic substances from water – an overview based on Norwegian experiences. – 43-52 p. in Removal of humic substances from water. Conference Proceedings. NTNU, Trodheim, Norway, 24.-26. June 1999. – 280 p.