Kaj je ultrafiltracija vode?

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Učinkovit način čiščenja vode je, da jo potisnete skozi polprepustne membrane. Postopki filtracije so razvrščeni glede na velikost delcev, ki jih je treba ločiti:

• mikrofiltracija skozi membrane z velikostjo por od 0,05 do 10 mikronov;
• ultrafiltracija - pore od 0,001 µm do 0,05 µm;
• reverzna osmoza in nanofiltracija - pore 1 nm in manj.

Ultrafiltracija vode je zasnovana tako, da iz nje odstrani mikroorganizme in makroskopske vključke, ki ne prehajajo skozi pore membrane.

Tradicionalni mehanizem filtrov za zasipavanje temelji na gravitacijskem čiščenju. Ultrafiltracija je podobna presejanju skozi porozno sito, kjer se ločijo vsi delci večjega premera.

Vrste membran

Filterski elementi so ravne plošče ali vlakna s kapilarami. Skozi prve se izvaja predvsem ultrafiltracija odpadne vode, druge pa so namenjeneobdelava vode.

Vlakna so večinoma enokanalna, z notranjim premerom približno 0,8 mm. Izpostavljeni so pogostemu stresu in jih je mogoče uničiti s povratnim pranjem. Večkanalna vlakna vsebujejo več kapilar in so bistveno močnejša.

Membrane so narejene iz polimerov, kot je poliestersulfon. Njegove parametre je mogoče spremeniti z dodajanjem drugih sintetičnih materialov. Širok razpon pH tekočin, ki se obdelujejo, omogoča učinkovito čiščenje filtrskih elementov.

Polimerne membrane je treba občasno dekontaminirati, saj mikrobi radi jedo organsko snov in na njej tvorijo kolonije.

Dolgotrajna keramična membrana, ki se dobro opere z detergenti. Njegova cena je višja, vendar življenjska doba doseže 10 let.

Načini filtracije

Ultrafiltracijski vodni sistem je sestavljen iz modulov, napolnjenih z votlimi poroznimi vlakni. Začetna tekočina vstopi v kapilare, po kateri pride do filtracije skozi stranske stene. Možno je tudi obratno podajanje.

Spiranje se izvaja s filtratom z dovajanjem v nasprotni smeri. Enakomerna porazdelitev tekočine izven vlaken zagotavlja odstranjevanje usedlin iz kapilar. Tukaj je pomembno, da izberete pravi način izpiranja, tako da je plast onesnaževal lažje odstraniti.

Filtri delujejo v dveh načinih, od katerih je eden tlačni: voda se dovaja v ohišje naprave pod pritiskom. Metoda potopitve se izvaja z uporabo membran, spuščenih v odprto posodo. Na izstopni strani se ustvari vakuum in tekočina se sesa skozi filtrirni material.

Moduli so razporejeni navpično. Voda vstopa vanje z enega konca in se odvaja z drugega. Število modulov v enem filtru običajno ne presega dveh enot. Zaradi tega je potrebnih manj tesnil, kar zmanjša verjetnost puščanja. Vertikalni moduli so priročni za vzdrževanje in testiranje. Enostavno jih je namestiti in odstraniti.

Načini filtra

Ko se izvaja ultrafiltracija vode, lahko filtri delujejo v slepem in tangencialnem načinu. V prvem primeru je vsa dobavljena voda prečiščena. Obloge iz membrane se občasno odstranijo med postopkom izpiranja ali z odtočnim tokom. Membrana se hitro pokvari in padec tlaka na njej mora biti nizek, kar zmanjša zmogljivost aparata. Metoda se uporablja za obdelavo vode, z nizko koncentracijo suspenzij.

V tangencialnem načinu filtrirani medij kroži vzdolž površine membrane in na njej se tvorijo majhne usedline. Turbulenca toka v dovodnem kanalu omogoča čiščenje vode z visoko koncentracijo suspendiranih snovi. Pomanjkljivosti te metode so povečani stroški energije za ustvarjanje visokega pretoka in potreba po namestitvi dodatnih cevovodov.

Parametri ultrafiltracije

Glavni parametri ultrafiltracije so:

1. Selektivnost - razmerje koncentracij nečistoč vkontaminirana voda (C_in.) in v filtratu (C_out.): R=(1 - C_{izhod./ С}in._{) ∙ 100%. Za postopek ultrafiltracije je velik, kar vam omogoča, da ujamete najmanjše delce, vključno z bakterijami in virusi.}
2. Poraba filtra - količina prečiščene vode na enoto časa.
3. Specifična poraba filtrata - količina izdelka, ki prehaja skozi 1 m2 površine membrane. Odvisno od lastnosti filtrskega elementa in čistosti izvorne vode.
4. Padec membranskega tlaka - razlika med tlakom na strani dovoda in strani filtrata.
5. Prepustnost je razmerje med specifično hitrostjo pretoka filtrata in padcem tlaka čez membrano.
6. Hidravlični izkoristek - razmerje med pretokom filtrata in dobavljeno izvorno vodo.

Ultrafiltracija za dezinfekcijo vode

Tradicionalne metode za odstranjevanje mikroorganizmov vključujejo tehnologije z uporabo reagentov. Ultrafiltracija vode sestoji iz fizičnega ločevanja mikroorganizmov in koloidov iz nje zaradi majhne velikosti membranskih por. Prednost metode je odstranjevanje trupel mikroorganizmov, alg, organskih snovi in mehanskih delcev. Hkrati ni potrebna posebna obdelava vode, ki je v drugih primerih obvezna. Vse kar morate storiti je, da ga spustite skozi 30 mikronski mehanski filter.

Pri nakupu filtrov morate določiti velikost por membran. Za popolno odstranitev virusov mora biti premer lukenj na ravni 0,005 µm. Za velike velikosti por je funkcija dezinfekcijene bo tekel.

Poleg tega tehnologija ultrafiltracije zagotavlja čiščenje vode. Vse suspendirane snovi so popolnoma odstranjene.

Inštalacija za ultrafiltracijo vode vsebuje vzporedno povezane naprave, kar zagotavlja potrebno zmogljivost procesa in možnost njihove zamenjave med delovanjem.

Čiščenje vode pred filtri za ionsko izmenjavo

Smola je učinkovita pri zadrževanju 0,1-1,0 µm koloidnih delcev, vendar hitro zamašijo granule. Splakovanje in regeneracija tukaj malo pomagata. Še posebej težko je odstraniti delce SiO_{2, ki jih je še posebej veliko v vodnjakih in rečni vodi. Po zamašitvi začne smola rasti mikroorganizmov na mestih, ki niso oprana s čistilnimi raztopinami.}

Ionski izmenjevalci so prav tako aktivno zamašeni z emulgiranimi olji, ki jih ni mogoče odstraniti. Zamašitev je tako močna, da je lažje zamenjati filter kot ločiti olje od njega.

Filtrirna granula smol se aktivno zamašijo z visokomolekularnimi spojinami. Aktivno oglje jih dobro odstrani, vendar ima kratko življenjsko dobo.

Ionske izmenjevalne smole so učinkovite skupaj z ultrafiltracijo, ki odstrani več kot 95% koloidov.

Obdelava vode - ultrafiltracija pred reverzno osmozo

Obratovalni stroški se zmanjšajo s postopno vgradnjo filtrov z zaporednim zmanjševanjem velikosti zadržanih delcev. Če je pred ultrafiltracijskim modulom nameščeno bolj grobo čiščenje, se poveča učinkovitost sistemov reverzne osmoze. Slednji so občutljivi na anionske in neionske flokulante, če se koagulacija kontaminantov izvaja v predhodni fazi.

Velika molekularna organska snov hitro zamaši pore membran reverzne osmoze. Hitro jih prerastejo mikroorganizmi. Predfiltriranje vode rešuje vse težave in je stroškovno učinkovito, če se uporablja z reverzno osmozo.

Čiščenje odpadne vode

Ultrafiltracijska obdelava odpadne vode omogoča njeno ponovno uporabo v industriji. Primerni so za uporabo v tehniki, tehnogena obremenitev odprtih vodnih teles za pitne namene pa je zmanjšana.

Membranske tehnologije se uporabljajo za čiščenje odpadne vode iz galvanske in tekstilne proizvodnje, v živilski industriji, sistemih za odstranjevanje železa, pri odstranjevanju sečnine, elektrolitov, spojin težkih kovin, naftnih produktov itd. zdravljenje in poenostavlja tehnologijo.

Z nečistočami z nizko molekulsko maso lahko ultrafiltracija proizvede čiste koncentrate izdelkov.

Še posebej pomemben je problem ločevanja emulgiranih olj od vode. Prednost membranske tehnologije je preprostost postopka, nizka poraba energije in ni potrebe po kemikalijah.

obdelava površinske vode

Padavine in filtracija sta bila prej učinkovita načina za čiščenje vode. Tu se učinkovito odstranijo nečistoče naravnega izvora, zdaj pa so se pojavila tehnogena onesnaževala, za odstranjevanje katerihpotrebne so druge metode čiščenja. Še posebej veliko težav povzroča primarno kloriranje vode, ki tvori organoklorove spojine. Uporaba dodatnih stopenj čiščenja z aktivnim ogljem in ozoniranjem poveča stroške vode.

Ultrafiltracija omogoča pridobivanje pitne vode neposredno iz površinskih virov: iz nje se odstranijo alge, mikroorganizmi, suspendirani delci in druge spojine. Metoda je učinkovita s predhodno koagulacijo. Hkrati ni potrebno dolgo usedanje, saj ni potrebno nastajanje velikih kosmičev.

Namestitev ultrafiltracije vode (fotografija spodaj) vam omogoča doseganje dosledno dobre kakovosti prečiščene vode brez uporabe kompleksne opreme in reagentov.

Uporaba metod koagulacije postaja neučinkovita, ker se s tradicionalno metodo oksidacije kalijevega permanganata ne zazna veliko organskih spojin v vodi. Poleg tega se vsebnost organskih snovi zelo razlikuje, zaradi česar je težko izbrati zahtevano koncentracijo reagentov.

Sklep

Ultrafiltracija vode skozi membrane omogoča doseganje njene zahtevane čistosti z minimalno porabo reagentov. Odpadna voda po obdelavi se lahko uporablja za industrijske namene.

Ultrafiltracija ni vedno učinkovita. Metoda ne omogoča odstranjevanja nekaterih snovi, na primer organoklorovih spojin in nekaterih huminskih kislin. V takih primerih se uporabi večstopenjsko čiščenje.