Природные воды, как правило, содержат целый набор различных загрязнений. Это и механические частицы, и соли тяжелых металлов, и органические молекулы разных размеров, бактерии и вирусы. При создании технологической схемы установки водоподготовки основополагающим являются состав исходной воды и требования заказчика к очищенной воде.

             Для многих процессов в теплоэнергетике, химии, электронике требуется вода, содержащая минимальные количества солей, вплоть до сверхчистой, которая их практически не содержит. Нормами на питьевую воду предусмотрено, что солесодержание должно быть менее 1 мг/л. Однако в ряде регионов поверхностные и подземные воды содержат в значительной степени больше солей. Морская вода, составляющая основной запас воды на Земле, содержит от 10 до 40 г/л солей. Для использования таких вод, их подвергают опреснению. Во всем мире для глубокого обессоливания воды наибольшее распространение получили установки, работающие по принципу мембранных технологий. Они в должной мере обеспечивают получение воды с заданным высоким качеством. Примерами установок мембранных систем являются обратноосмотические установки и ультрафильтрация. Лидирующее положение этих методов укрепляется по мере продолжающегося прогресса в технике изготовления мембран и дополнительного оборудования. Рулонные мембранные элементы, а также материалы и блоки предподготовки стандартизованы и их типоразмеры позволяют проектировать системы водоподготовки производительностью от нескольких десятков литров до сотен кубических метров в час.

             Одним из важных факторов, определяющих эффективность мембранных систем водоподготовки, является качество исходной воды. Поскольку низкое качество исходной воды – это основная причина загрязнения мембран в процессе их эксплуатации. Формирование гелиевого слоя или отложение осадков на мембране при ее загрязнении приводят к нарастанию давления в примембранной зоне и снижению потока очищенной воды. Даже микрочастицы с эквивалентным диаметром менее 10 микрон (рейтинг многослойного фильтрования) могут привести к сильному загрязнению мембран. Одним из вариантов их мониторинга является методика определения мутности воды.

             Мутность воды — показатель, характеризующий уменьшение прозрачности воды в связи с наличием неорганических и органических тонкодисперсных взвесей, а также развитием планктонных организмов. Причинами мутности воды может быть наличие в ней песка, глины, неорганических соединений (гидроксида алюминия, карбонатов различных металлов), а также органических примесей или живых существ, например, бактерии, фито- или зоопланктона. Также причиной может быть окисление соединений железа и марганца кислородом воздуха, что приводит к образованию коллоидов. Мутность воды определяется через сравнение исследуемой воды со стандартными взвесями. Традиционно в качестве стандартной взвеси использовалась взвесь каолина (глины), а результат измерений выражался в миллиграммах (каолина) на литр. В настоящее время в качестве стандартной применяется взвесь формазина (полимера) при этом мутность измеряют в ЕМ/литр (единицы мутности на литр).

             Однако методика мониторинга по параметру мутности, которая определяется по дифракции света взвешенными частицами, может быть недостаточно точной, т.к. микрочастицы слабо рассеивающие свет, все равно зачастую имеют высокую загрязняющую способность. Поэтому в практике проектирования мембранных систем водоподготовки наибольшее распространение получил другой способ тестирования исходной воды, с целью определения ее склонности к образованию осадков:

             - Silt Density Index (SDI) - индекс плотности взвешенных частиц в единице объема воды - определяет снижение производительности мембран за счет образования на их поверхности загрязнений, состоящих из взвешенных и коллоидных микрочастиц.

             SDI – индекс является обязательным первичным тестом качества исходной воды, показывающим в самом общем виде вероятность образования осадков коллоидных и взвешенных веществ, загрязняющих поверхность мембранных элементов.

             Измерения коллоидного индекса (SDI) проводятся для источников относительно чистой воды, чтобы определить содержание коллоидов, тем самым показывая, насколько быстро мембрана будет загрязнена. Поскольку коллоидные загрязнения значительно различаются по форме и характеру, измерения являются лишь нормативными. Однако этот метод считается наиболее применимым для прогнозирования рисков загрязнения мембран.

             Методика его определения основана на замере времени фильтрования заданного объема исходной воды через калиброванную мембрану с диаметром поровых каналов 0,45 мкм при давлении 2 атм (30 psi). Выбор диаметра поровых каналов 0,45 мкм обоснован тем, что величина эквивалентного диаметра микрочастиц 0,45 мкм является переходной от растворенного состояния к взвешенному.

 

Значения SDI - индекса для типичных природных источников вод:

 

Тип исходной воды	Максимум SDI	Минимум SDI
Артезианская	5	2
Поверхностная	175	5

             Для некоторых открытых водоемов величина SDI – индекса составляет до 500.

             Преимущество метода SDI в простоте и быстроте его определения. Недостатком метода SDI является возможность оценки потенциала осадкообразования только коллоидной и взвешенной фазы. С изменением концентрации загрязняющей фазы SDI может изменяться как линейно, так и нет, в зависимости от ее природы. По величине допускаемого критического значения SDI можно судить о классе мембранной системы водоподготовки.

             Методика SDI не может быть использована для оценки ресурса мембранных элементов, т.к. нет четких корреляций между составом исходной воды и величиной SDI. Для снижения величины SDI применяется предварительная подготовка исходной воды.

             Именно поэтому для снижения величины индекса SDI важным фактором при проектировании мембранных установок является предварительная подготовка исходной воды к очистке на мембранных элементах. Узел предочистки должен предусматривать глубокую очистку от взвешенных и коллоидных примесей.