УДК 628.161:66.081.63
DOI 10.35776/VST.2024.03.07

Барсуков О. А., Ларионов С. Ю., Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е.

Пути уменьшения загрязнения разделительных мембран и повышения производительности мембранных аппаратов (обзор)

Аннотация

Широкое применение мембранных технологий в энергетике в процессах водоподготовки, водоочистки и других областях ставит вопросы их совершенствования с целью повышения экономичности, эффективности аппаратов мембранного разделения, сокращения объема вторичных отходов и т. п. Изыскиваются возможные резервы для улучшения этих показателей. Причем, если в разработке и производстве мембран в настоящее время достигнут высочайший уровень и пока не видны пути дальнейшего резкого усовершенствования, то в области конструктивного оформ­ления считается, что резервы еще есть. В данной работе рассматриваются варианты повышения эффективности аппаратов мембранного разделения за счет внешних воздействий на обрабатываемую воду или на мембранный аппарат. Это пульсация жидкостного потока, ультразвуковое воздействие на него, вращение специальных вставок или самих мембран, вибрационные колебания мембранного элемента. Оценивается сложность их устройства и перспективность применения для разных этапов процессов очистки и концентрирования.

Ключевые слова

мембранный модуль , мембранные технологии , концентрационная поляризация , установки обратного осмоса и нанофильтрации , сепарирующие сетки , низкочастотные пульсации , ультразвуковые волны , вращение , вибрационные колебания мембран , аппарат Roсhem , New Logic Research , система VSEP

Для цитирования: Барсуков О. А., Ларионов С. Ю., Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е. Пути уменьшения загрязнения разделительных мембран и повышения производительности мембранных аппаратов (обзор) // Водоснабжение и санитарная техника. 2024. № 3. С. 47–60. DOI: 10.35776/VST.2024.03.07.

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е., Хоружий О. В., Громов С. Л., Сидоров А. Р. Мембранные технологии в промышленной водоподготовке – М.: ДеЛи плюс, 2012. 429 с.
   Panteleev A. A., Riabchikov B. E., Khoruzhii O. V., Gromov S. L., Sidorov A. R. Membrannye tekhnologii v promyshlennoi vodopodgotovke [Membrane technologies in the industrial water treatment. Moscow, DeLi Plius Publ., 2012, 429 p.].
2. Свитцов А. А. Мембранное разделение смесей. Теория и практика. – М.: ТД ДеЛи, 2020. 269 с.
   Svittsov A. A. Membrannoe razdelenie smesei. Teoriia i praktika [Membrane separation of mixtures. Theory and practice. Moscow, DeLi TH, 2020, 269 p.].
3. Рябчиков Б. Е. Современная водоподготовка. – М.: ДеЛи плюс, 2013. 680с.
   Riabchikov B. E. Sovremennaia vodopodgotovka [Modern water treatment. Moscow, DeLi Plius Publ., 2013, 680 p.].
4. Первов А. Г. Современные высокоэффективные технологии очистки питьевой и технической воды с применением мемб­ран: обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация. – М.: Издательство АСВ, 2009. 231 с.
   Pervov A. G. Sovremennye vysokoeffektivnye tekhnologii ochistki pit’evoi i tekhnicheskoi vody s primeneniem membran: obratnyi osmos, nanofil’trtsiia, ul’trafiltrtsiia [Modern highly efficient technologies for drinking and industrial water treatment using membranes: reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration. Moscow, ASV Publ., 2009, 231 p.].
5. Reverse Osmosis. 2019. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811468-1.00001-3.
   DuPont. FilmTec™ reverse osmosis membranes technical manual. Version 16. February 2023. 188 р. https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/water-solutions/public/documents/en/RO-NF-FilmTec-Manual-45-D01504-en.pdf.
6. Greenlee L. F., Lawler D. F., Freeman B. D., Marrot B., Moulin P. Reverse osmosis desalination: water sources, technology, and today’s challenges. Water Research, 2009, no. 43, pp. 2317–2348.
7. Пат. 2179062, РФ. Мембранный аппарат для разделения жидких смесей / Охрименко Е. А., Трусов Л. И., Гелис В. М., Пензин Р. А., Свитцов А. А., Тарасов В. П. // Изобретения. Полезные модели. 2002. № 4.
8. Okhrimenko E. A., Trusov L. I., Gelis V. M., Penzin R. A., Svittsov A. A., Tarasov V. P. Pat. 2179062, RF. Membrane apparatus for separation of liquid mixtures. Izobreteniia. Poleznye Modeli, 2002, no. 4. (In Russian).
9. Jaffrin M. Y., Ding L. A Review of applications of rotating and vibrating membranes systems: Advantages and Drawbacks. Journal of Membrane and Separation Technology, 2015, v. 4, no. 3, pp. 134–148.
10. Ding L., Jaffrin M.Y., Luo J. Chapter Two. Dynamic filtration with rotating disks and rotating or vibrating membranes. Progress in Filtration and Separation, December 2015, рр. 27–59.
11. Zsirai T., Qiblaweyb H., A-Marria M. J., Judd S. D. The impact of mechanical shear on membrane flux and energy demand. Journal of Membrane Science, 2016, v. 516, рр. 56–63.
12. CORNCOB’s proprietary Dynamic Membranes (DMs), Dynamic Membrane Filtration System Dynamic Membrane Filtration System. DYNAMIC MEMBRANES BROCHURE. https://www.corncobinc.com/dynamic-membranes.html.
13. Ладыгин К. В. Ультразвуковая очистка обратноосмотических мембран при обезвреживании фильтрата полигонов твердых бытовых отходов: Дисс. … кандидата технических наук. – М., 2015. 102 с.
    Ladygin K. V. Ul’trazvukovaia ochistka obratnoosmoticheskikh membran pri obezvrezhivanii fil’trata poligonov tverdykh bytovykh otkhodov [Ultrasonic cleaning of reverse osmosis membranes for neutralization of filtrate of solid waste landfills. Synopsis of a thesis for Ph. D. degree in Engineering. Moscow., 2015, 102 p.].
14. ROCHEM^® Membrane Water Treatment Systems. https://www.rts-rochem.de/our-products/water-treatment-systems/.
15. ROCHEM^® Triple S/TS Module (NEW). https://www.rts-rochem.de/our-products/water-treatment-systems/rochem-modules-products/rochem-triple-sts-module/.
16. Wenshu W., Zou X., Ji X., Zhou R. Analysis of concentration polarisation in full-size spiral wound reverse osmosis membranes using computational fluid dynamics. Membranes, 2021, no. 11, р. 353.
17. Сайт компании New Logic Research. https://www.vsep.com/ru/.
    New Logic Research website. https://www.vsep.com/ru/.
18. Компоненты системы VSEP – New Logic Research. https://www.vsep.com/ru/technology/system-components/.
    Komponenty sistemy VSEP [VSEP system components. New Logic Research. https://www.vsep.com/ru/technology/system-components/.
19. Michael Vincent O. Laurio. Integrating vibrating vibratory membrane-based water recovery systems for y for sustainable food and beverage production. Rowan University Dissertation Submitted to the Department of Chemical Engineering College of Engineering 5-28-2021. Theses and Dissertations. April 30, 2021, 393 p.
20. Akoum O., Michel Y. Jaffrin, Luhui Ding, Patrick Paullier, Clotilde Vanhoutte. An hydrodynamic investigation of microfiltration and ultrafiltration in a vibrating membrane module. Journal of Membrane Science, 2002, v. 197, no. 1–2, рр. 37–52.
21. Громов С. Л. Осадкообразование в рулонных обратноосмотических и нанофильтрационных элементах и способы его предотвращения // Теплоэнергетика. 2014. № 6. С. 49–58.
    Gromov S. L. [Deposit formation in roll-type reverse osmosis and nanofiltration elements and ways to prevent it]. Teploenergetika, 2014, no. 6, pp. 49–58. (In Russian).
22. Стрелков А. К., Цабилев О. В., Гриднева М. А. Технология вибромембранного фильтрования: преодоление негативного влияния концентрационной поляризации (зарубежный опыт) // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 12. С. 37–42. DOI: 10.35776/VST.2022.12.06.
    Strelkov A. K., Tsabilev O. V., Gridneva M. A. [Vibromembrane filtration technology: eliminating the negative effect of concentration polarization (international experience)]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2022, no. 12, pp. 37–42. DOI: 10.35776/VST.2022.12.06. (In Russian).
23. Цабилев О. В., Джонсон Г. Результаты пилотных испытаний технологии VSEP на примере очистки загрязненных кислых промывочных вод нанофильтрацией // Градостроительство и архитектура. 2021. Т. 11. № 1. С. 72–78.
    Tsabilev O. V., Greg Johnson [Results of pilot tests of VSEP technology using the example of purification of contaminated acidic wash waters by nanofiltration]. Gradostroitel’stvo i Arkhitektura, 2021, v. 11, no. 1, pp. 72–78. (In Russian).
24. Сазонова Е. К. Совершенствование технологии переработки творожной сыворотки с использованием новых мембранных аппаратов: Дисс. … кандидата технических наук. – Кемерово, 2020. 144 с.
    Sazonova E. K. Sovershenstvovanie tekhnologii pererabotki tvorozhnoi syvorotki s ispol’zovaniem novykh membrannykh apparatov [Improving the technology for processing curd whey using advanced membrane apparatus. Synopsis of a thesis for Ph. D. degree in Engineering. Kemerovo, 2020, 144p.].
25. Цабилев О. В., Углов С. А., Васильченко В. Н., Копытин Ю. А. Технология VSEP для минимизации объема концентрата обратного осмоса: пилотные испытания // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. №12. С. 16–27. DOI: 10.35776/VST.2023.12.03.
    Tsabilev O. V., Uglov S. A., Vasil’chenko V. N., Kopytin Iu. A. [Pilot tests of VSEP technology to minimize the amount of reverse osmosis concentrate]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 12, pp. 16–27. DOI: 10.35776/VST.2023.12.03. (In Russian).