Введение
Глава. 1. Современное состояние проблемы получения питьевой воды методом ультрафильтрации 13
1.1. Общие положения 13
1.2. Сущность и описание процесса ультрафильтрации 16
1.3. Материалы для изготовления ультрафильтрационных мембран 18
1.4. Конструкции ультрафильтрационных аппаратов 21
1.5. Сравнение различных режимов работы ультрафильтрационных аппаратов 25
1.6. Проблемы загрязнения ультрафильтрационных мембран 30
1.6.1. Виды загрязнений, образующихся на ультрафильтрационных мембранах при обработке природных вод 30
1.6.2. Влияние биологического фактора на загрязнение мембран 32
1.6.3. Методы борьбы с загрязнением мембран 34
1.7. Технологические схемы очистки воды с применением ультрафильтрационных мембран 36
1.7.1. Технологические схемы очистки воды из поверхностных источников методом ультрафильтрации 36
1.7.2. Применение ультрафильтрации для обеззараживания воды 43
1.7.3. Применение ультрафильтрации в качестве предочистки перед обратным осмосом 44
1.7.4. Установки для ультрафильтрации 47
1.8. Выводы по главе 1 53
Глава 2. Теоретическое и экспериментальное изучение образования осадков коллоидных частиц на ультрафильтрационных мембранах 55
2.1. Постановка задачи исследований 55
2.2. Теоретические представления о механизме загрязнения ультрафильтрационных мембран при обработке природных вод 56
2.3. Обзор литературы по моделированию падения производительности ультрафильтрационных мембран в течение фильтроцикла 59
2.3.1. Введение в теорию фильтрования 59
2.3.2. Механизмы загрязнения микро- и ультрафильтрационных мембран при обработке природных вод 62
2.3.3. Модели, описывающие начальную стадию загрязнения мембран 64
2.3.4. Фильтрование с образованием осадка 67
2.3.5. Гель-поляризационная модель падения производительности 69
2.4. Экспериментальные исследования процесса загрязнения ультрафильтрационных мембран при очистке природных вод 71
2.4.1. Изучение процесса загрязнения мембран коллоидными и взвешенными веществами 71
2.4.2. Изучение процессов сорбции на ультрафильтрационных мембранах при обработке природных вод 79
2.5. Разработка модели загрязнения ультрафильтрационных мембран 86
2.6. Выводы по главе 2 91
Глава 3. Оптимизация работы ультрафильтрационных установок очистки природных вод 93
3.1. Обзор литературы по эксплуатации ультрафильтрационных установок очистки воды 93
3.1.1. Моделирование процесса промывки мембран обратным током 93
3.1.2. Методы прогнозирования работы и подбора параметров эксплуатации ультрафильтрационной установки 101
3.2. Экспериментальное изучение механизма обратной промывки 103
3.2.1. Эксперименты по оптимизации процесса ультрафильтрации 103
3.2.2. Эксперименты по определению эффективности обратной промывки 107
3.3. Разработка модели падения производительности ультрафильтрационных аппаратов с течением времени 117
3.4. Алгоритм расчета падения производительности ультрафильтрационной установки в процессе эксплуатации 123
3.5. Разработка экспресс-методики определения эксплуатационных параметров работы ультрафильтрационной установки 127
3.5.1. Экспресс-методика 127
3.5.2. Определение постоянных фильтрования 131
3.5.3. Определение эффективности обратной промывки 134
3.5.4. Влияние биологического фактора на загрязнение мембран 137
3.6. Выводы по главе 3 142
Глава 4. Внедрение результатов исследований. Разработка и эксплуатация установок очистки природных вод методом ультрафильтрации 144
4.1. Обработка воды, содержащей природные органические вещества, с помощью ультрафильтрации 144
4.1.1. Характеристика органических веществ, содержащихся в природной воде 144
4.1.2. Задержание природных органических примесей ультрафильтрационными мембранами 146
4.1.3. Экспериментальное изучение возможностей метода ультрафильтрации для получения питьевой воды из поверхностных источников 149
4.1.4. Разработка установок для очистки поверхностных вод 156
4.1.5. Разработка установок для производственного водоснабжения, автономного водоснабжения отдельных зданий и улучшения качества воды в точках водоразбора 162
4.2. Обработка подземных вод с помощью ультрафильтрации 167
4.2.1. Общие сведения о содержании железа в подземных водах 167
4.2.2. Теоретические закономерности окисления железа в свободном объеме 168
4.2.3. Методы обезжелезивания воды и современные установки обезжелезивания подземных вод малой и средней производительности 171
4.2.4. Экспериментальное изучение процесса обезжелезивания с помощью ультрафильтрации 177
4.2.5. Разработка технологии обезжелезивания воды с использованием мембранной ультрафильтрации 180
4.2.5.1. Рекомендации по применению ультрафильтрационного метода обезжелезивания подземных вод 180
4.2.5.2. Установки обезжелезивания подземной воды на основе метода ультрафильтрации 182
4.2.5.3. Схема автоматизации установок обезжелезивания воды (на примере установки обезжелезивания минеральной воды «Московская») 185
4.3. Технико-экономическое сравнение вновь разработанных ультрафильтрационных установок с уже существующими 190
4.3.1. Установки для очистки поверхностных вод 190
4.3.2. Установки для обезжелезивания подземных вод 194
4.4. Выводы по главе 4 198
Общие выводы 200
Список литературы 203
Приложения 222
