Filtre na vodu zachytávajú jemné rozpustené aj nerozpustené prímesi, ktoré sú vo vode rozptýlené. Procesom filtrácie vody je možné odstrániť nepreberné množstvo nečistôt v závislosti na použitej filtračnej technológii. Tento až kúzelne jednoduchý technologický postup vody je nevyhnutným procesom úpravy vody v priemyselných aj komerčných prevádzkach.
Naše filtre na vodu
Metódy filtrácie vody
Filtrácia diskovými filtrami
Diskové vodné filtre využívajú tenké polymérne disky, ktoré sú na oboch stranách diagonálne ryhované na určitú veľkosť mikrónov. Rad týchto diskov je naskladaný na seba a stlačený na nosnom tŕni. To vytvára filtračný prvok s veľkou filtračnou plochou s množstvom kanálikov, ktorý účinne zachytáva pevné látky. Stoh diskov je uzavretý v puzdre odolnom proti korózii a tlaku. Hlavná výhoda diskových filtrov spočíva v možnosti ich ľahkého rozobratia a vyčistenia. Výkonnejšie modely sú vybavené automatickým preplachom v závislosti na tlakovej strate alebo časovom programe.
Kvalita filtrácie je založená na použitom type diskov, ktoré sú obvykle farebne odlíšené, aby označovali úroveň filtrácie. Typický rozsah kvality filtrácie je od 20 mikrónov pre najjemnejšiu úroveň filtrácie do 400 mikrónov pre tie najhrubšie.
- ochrana zariadenia pred zanášaním
- prvý stupeň filtrácie pri úprave vody
- filtrácia chladiacej vody
- závlahová filtrácia v poľnohospodárstve
Filtrácia sitovými filtrami
Sieťové vodné filtre slúžia na zachytenie hrubých nečistôt typu lístia, vetiev, hrubého piesku, kalov, rias a podobných nečistôt. Môžu byť tiež použité v priemysle na odstránenie rôznych zákalov alebo zrazenín, ktoré vznikajú v dôsledku fyzikálno-chemických reakcií prebiehajúcich v okruhu (korózia potrubia, ohrev, odpar a pod.) Princíp fungovania tohto filtra je veľmi jednoduchý, jedná sa o sito s prielinami, na ktorého povrchu sa zachytávajú častice väčšie ako tieto prieliny. Následne prebieha odstránenie zachytených častíc. Najväčšou výhodou sitových filtrov je kontinuálna prevádzka, filter môže pracovať aj počas preplachu. Ďalšou výhodou je dlhá životnosť a veľká filtračná kapacita.
- ochrana zariadenia pred zanášaním
- prvý stupeň filtrácie pri úprave vody
- filtrácia chladiacej vody
- závlahová filtrácia v poľnohospodárstve
Filtrácia pieskovými filtrami
Pieskový vodný filter vykonáva tzv. hĺbkovú filtráciu, čo znamená, že filtrovaná kvapalina preteká lóžom vyrobeným zo zrnitého materiálu, ktorým je piesok alebo obdobné materiály. Rozlišujeme dva základné typu filtrácie s využitím pieskového filtra, a to pomalú a rýchlu filtráciu. V prípade pomalej filtrácie hrajú dôležitú úlohu mikroorganizmy sústredené v biologickej blane na povrchu vlastného pieskového lôžka, ktoré sú okrem iného schopné mineralizovať odstraňované látky vo vode. Rýchla filtrácia je založená na použití piesku so štandardizovanou zrnitosťou a umožňuje dosiahnuť až 100-krát vyššie rýchlosti ako pomalá filtrácia najmä preto, že sa na jej prevádzku používa tlaková voda. Všeobecne ide o filtráciu nečistôt veľkosti od 10 µm.
- terciárne dočistenie vôd v ČOV
- dočisťovanie pitných a úžitkových vôd
- filtrácia procesných vôd z hutníckych, drevospracujúcich, papierenských či baníckych prevádzkach
- bazénová filtrácia
Filtrácia aktívnym uhlím
Odstránenie nežiaducich látok pomocou filtra s aktívnym uhlím je podobne ako v prípade pieskového filtra založené na viacerých mechanizmoch. Aktívne uhlie sa niekedy predáva aj pod názvom adsorpčné uhlie, čo napovedá, že sa jedná o materiál s veľkým aktívnym povrchom, na ktorom sa môžu adsorbovať nečistoty. Na princípe adsorpcie funguje odstránenie nežiaducich látok a nečistôt rozpustených vo vode, najmä chlórových zlúčenín alebo organických nečistôt. Adsorpcia na aktívne uhlie je však taká pevná, že sa niektoré nečistoty neuvoľnia ani pri spätnom preplachu filtra. Jeho kapacita sa tak časom vyčerpá, a treba náplň vymeniť.
- odstránenie voľného chlóru (ochrana membrán reverzných osmóz)
- vylepšenie organoleptických vlastností vody
- druhý stupeň filtrácie za pieskovým filtrom (odstránenie ťažkých kovov, zákalu a pod)
Filtrácia demineralizačnými filtrami
Demineralizačné filtre pracujú na princípe iónovej výmeny. Obsahujú tzv. iónomenič, špeciálnu živicu, ktorá je schopná zachytiť ión a vymeniť ho za iný. Rozlišujeme meniče aniónov teda anexy, a meniče katiónov čiže katexy. Na povrchu iónomeniča sa sústredí buď kladný náboj (v prípade katexu; zachytáva záporne nabité anióny) alebo záporný náboj (v prípade anexu; zachytáva kladne nabité katióny). Či bude použitá katexová alebo annexová výmena, záleží na type iónu, ktorý chceme vody odstrániť. Špeciálnou kategóriou sú takzvané zmesové ionexy, ktoré obsahujú ako katexovú tak aj annexovú zložku. Tieto filtračné materiály pretekajúce ióny obsiahnuté vo vode iba zachytávajú a neuvoľňujú namiesto nich žiadne iné. Odstraňujú vďaka tomu všetky prítomné ióny (kladne aj záporne nabité) a používajú sa spravidla na absolútne odsoľovanie upravovanej vody, najčastejšie ako posledný stupeň jej čistenia.
- odsoľovanie vody
- demineralizačné linky, oplachová voda
- voda pre parné vyvíjače
- dočistenie vody za reverznou osmózou
Filtre na tvrdú vodu (iónová výmena)
Tento typ filtra využíva špeciálne ionexové živice, ktoré sú nabitými časticami. Tieto živice váži vápnik a horčík a výmenou uvoľní sodík alebo iné ióny. Keď voda prechádza týmto filtrom, vápnik a horčík sa zachytia na živiciach a sú nahradené sodíkovými iónmi. Po nejakej dobe sa živice vyčerpajú a musia byť regenerované špeciálnym roztokom s vysokým obsahom sodíka.
- predúprava vody pred ultrafiltráciou alebo nanofiltráciou
- zmäkčovanie pitnej aj procesnej vody
- zmäkčenie vody v priemysle aj v domácnostiach
Mikrofiltrácia
Mikrofiltrácia sa v úpravárenstve používa často ako predúprava pred ultrafiltráciou alebo nanofiltráciou. Mikrofiltračné membránové moduly, ktoré sú schopné zachytiť častice s rozmermi od 0,1 do 10 µm, sa najčastejšie skladajú z dutých vlákien, ďalej môžu byť ploché, rúrkové alebo špirálne vinuté. Materiálovo ide najčastejšie o polyméry (teflón, polyamidy, polyetylén, polypropylén, polykarbonát, polysulfón či polyvinyliden fluorid) alebo o anorganické materiály (sklo, hliník, zmesi oxidu zirkónia a uhlíka, alebo z ocele). Mikrofiltrácia môže byť dvojakého usporiadania „dead end“, alebo „cross-flow“. Pri dead end MF je prúd kvapaliny kolmý na povrch membrány, kvapalina a menšie častice prechádzajú póry membrány, väčšie častice akú zachytávané na membráne a tvorí filtračný koláč. V usporiadaní cross-flow je prúd kvapaliny rovnobežný s povrchom membrány, časť kvapaliny a menšie častice prechádzajú membránou, väčšie častice sú odnášané prúdom kvapaliny a postupne zahusťované.
- predúprava vody pred ultrafiltráciou alebo nanofiltráciou
- čerenie srvátky v mliekarenskom priemysle
- odstránenie zákalov a mikrobiologická stabilizácia pri výrobe piva a vína
- odstránenie baktérií Cryptosporodium a Giardia z vody
Ultrafiltrácia
Ultrafiltráciu je možné v oblasti úpravy vody označovať ako číriacu a dezinfekčnú membránovú operáciu. Ultrafiltračné membrány môžu byť s dutými vláknami (najčastejšie použitie), ploché, rúrkové alebo špirálne vinuté membránové moduly. Veľkosť zachytávaných častíc sa pohybuje od 2 nm do 0,1 µm. To zodpovedá rozmerom bielkovín, polysacharidov, koloidných častíc alebo napríklad baktérií a vírusov. Membrány sú tiež z polymérov (polysulfón, polyester, polyamid) alebo z keramiky na báze hliníka a zirkónia.
- predúprava pred nanofiltráciou alebo reverznou osmózou
- odstraňovanie baktérií a vírusov z vody
- recyklácia procesnej vody z elektrochemického lakovania
- čistenie proteínov vo farmaceutickom priemysle
- zahustenie želatíny, mlieka
- získavanie bielkovín zo srvátky alebo škrobu zo zemiakov
- čistenie a stabilizácia ovocných džúsov
Nanofiltrácia
Nanofiltrácia dokáže z vody odstrániť častice, ktorých priemer je menší ako 2 nm. Taký rozmer majú napríklad molekuly pesticídov a herbicídov alebo farbív. Mechanizmus separácie je ale iný ako v prípade mikrofiltrácie a ultrafiltrácie, kedy sa dá vlastne hovoriť o jednoduchom sitovom efekte, počas ktorého sú nečistoty odstraňované na základe veľkosti. V prípade nanofiltrácie vstupujú do hry také efekty ako adsorpčná aktivita rozpustenej látky voči membráne, náboj membrány, alebo chemické mocenstvo rozpustenej látky. To vedie k veľmi zaujímavým aplikáciám, pretože pomocou nanofiltrácie je možné napríklad oddeliť kyseliny a ich soli alebo farbivá od solí. Nachádza tak uplatnenie najmä v čistení procesných vôd z chemických prevádzok.
- čistenie vôd z galvanických prevádzok
- čistenie vôd s vysokým obsahom kyselín
- filtrácia procesných vôd pochádzajúcich z výroby farbív
- čistenie procesných a odpadových vôd v textilnom priemysle
- likvidácia priesakových vôd zo skládok
- odstraňovanie arzénu a pesticídov z prírodných podzemných vôd
Reverzné osmóza
Reverzná osmóza je proces, ktorý dovoľuje transport vody membránou, zatiaľ čo rozpustené soli a nízkomolekulárne zložky zachytáva. Proces je založený na aplikácii vonkajšieho tlaku zo strany koncentrovanejšieho roztoku, čo spôsobí obrátenie prirodzeného javu osmózy. Membrána musí byť priepustná pre vodu, nie však pre rozpustené látky. Osmotický tlak systému zodpovedá ustálenému rozdielu hladín na oboch stranách membrány. Pokiaľ bude tlak na strane rozpustenej látky väčší ako tlak osmotický, dôjde k obráteniu osmotického javu a membránou budú určité zložky vody prechádzať a určité sa budú zakoncentrovávať pred ňou. Dôjde k rozdeleniu vstupného prúdu vody na tzv. permeát a koncentrát. Najdôležitejším prvkom každej reverznej osmózy je osmotická membrána s veľkosťou pórov len 0,0001 µm. To znamená, že látky, ktoré sú väčšie, sú zachytené a cez membránu nepreniknú. Membrány sú najčastejšie vyrábané z organických polymérov, najviac využívané sú polyetylénové a polysulfónové membrány a tiež sa používajú membrány z derivátov celulózy (acetát celulózy, nitrát celulózy a pod.). V prípade niektorých špeciálnych aplikácií nájdu uplatnenie aj membrány kovové a keramické.
- príprava vody pre potreby analytických laboratórií
- zahusťovanie roztokov v potravinárskom priemysle
- odsoľovanie morských a brakických vôd
- odsoľovanie vody pre chladiace okruhy a tepelné výmenníky
- odsoľovanie vody na oplachovanie a umývanie výrobkov
- čistenie vôd s vysokým obsahom kyselín