Hvad er ultrafiltrering af vand?

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 13:52

En effektiv måde at rense vand på er at tvinge det gennem semipermeable membraner. Filtreringsprocesser klassificeres efter størrelsen af de partikler, der skal separeres:

• mikrofiltrering gennem membraner med porestørrelser fra 0,05 til 10 mikron;
• ultrafiltrering - porer fra 0,001 µm til 0,05 µm;
• omvendt osmose og nanofiltrering - porer 1 nm og derunder.

Ultrafiltrering af vand er designet til at fjerne mikroorganismer og makroskopiske indeslutninger fra det, som ikke passerer gennem membranens porer.

Den traditionelle mekanisme for tilbagefyldningsfiltre er baseret på tyngdekraftsrensning. Ultrafiltrering svarer til sigtning gennem en porøs si, hvor alle partikler med større diameter separeres.

Membrantyper

Filterelementer er flade plader eller fibre med kapillærer. Gennem førstnævnte udføres hovedsageligt ultrafiltrering af spildevand, og sidstnævnte er beregnet tilvandbehandling.

Fibrene er hovedsageligt lavet enkelt-kanal, med en indvendig diameter på omkring 0,8 mm. De udsættes for hyppig belastning og kan ødelægges ved tilbageskylning. Flerkanalsfibre indeholder flere kapillærer og er betydeligt stærkere.

Membraner er lavet af polymerer såsom polyestersulfon. Dens parametre kan ændres ved at tilføje andre syntetiske materialer. Det brede pH-område for de væsker, der behandles, gør det muligt effektivt at rense filterelementerne.

Polymermembraner skal periodisk dekontamineres, da mikrober elsker at spise organisk materiale og danner kolonier på det.

Langtidsholdbar keramisk membran, som er godt vasket med rengøringsmidler. Dens pris er højere, men levetiden når 10 år.

Filtreringsmetoder

Ultrafiltreringsvandsystem består af moduler fyldt med hule porøse fibre. Den initiale væske kommer ind i kapillærerne, hvorefter der sker filtrering gennem sidevæggene. Omvendt feed er også muligt.

Skylning udføres af filtratet med dets tilførsel i den modsatte retning. Ensartet fordeling af væske uden for fibrene sikrer fjernelse af aflejringer fra kapillærerne. Her er det vigtigt at vælge den rigtige skylletilstand, så forureningslaget er nemmere at fjerne.

Filtre fungerer i to tilstande, hvoraf den ene er tryk: vand tilføres til enhedens kabinet under tryk. Nedsænkningsmetoden udføres ved hjælp af membraner sænket ned i en åben beholder. Der skabes et vakuum på udløbssiden, og væske suges gennem filtermaterialet.

Modulerne er arrangeret lodret. Vand kommer ind i dem fra den ene ende og udledes fra den anden. Antallet af moduler i et filter overstiger norm alt ikke to enheder. På grund af dette kræves færre pakninger, hvilket reducerer sandsynligheden for lækager. Lodrette moduler er praktiske at vedligeholde og teste. De er nemme at installere og fjerne.

Filtertilstande

Når der udføres ultrafiltrering af vand, kan filtre fungere i blindgyde og tangentiel tilstand. I det første tilfælde renses alt det tilførte vand. Aflejringerne fra membranen fjernes periodisk under skylleprocessen eller med drænstrømmen. Membranen tilsmudser hurtigt, og trykfaldet over den skal holdes lavt, hvilket reducerer apparatets ydeevne. Metoden bruges til vandbehandling med en lav koncentration af suspensioner.

I den tangentielle tilstand cirkulerer det filtrerede medium langs overfladen af membranen, og der dannes små aflejringer på det. Turbulensen af strømmen i forsyningskanalen gør det muligt at rense vand med en høj koncentration af suspenderet stof. Ulemperne ved denne metode er stigningen i energiomkostningerne for at skabe en høj strømningshastighed og behovet for at installere yderligere rørledninger.

Ultrafiltreringsparametre

De vigtigste parametre for ultrafiltrering er:

1. Selektivitet - forholdet mellem urenhedskoncentrationer iforurenet vand (C_in.) og i filtratet (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ 100 %. Til en ultrafiltreringsproces er den stor, hvilket giver dig mulighed for at fange de mindste partikler, inklusive bakterier og vira.}
2. Filtratforbrug - mængden af renset vand pr. tidsenhed.
3. Specifikt filtratforbrug - mængden af produkt, der passerer gennem 1 m2 af membranområdet. Afhænger af filterelementets egenskaber og renheden af kildevandet.
4. Membrantrykfald - forskellen mellem trykket på forsyningssiden og filtratsiden.
5. Permeabilitet er forholdet mellem den specifikke flowhastighed af filtratet og trykfaldet over membranen.
6. Hydraulisk effektivitet - forholdet mellem flowhastigheden af filtratet og det tilførte kildevand.

Ultrafiltrering til vanddesinfektion

Traditionelle metoder til fjernelse af mikroorganismer omfatter teknologier, der anvender reagenser. Ultrafiltrering af vand består i den fysiske adskillelse af mikroorganismer og kolloider fra det på grund af den lille størrelse af membranporerne. Fordelen ved metoden er fjernelse af ligene af mikroorganismer, alger, organisk materiale og mekaniske partikler. Samtidig er der ikke behov for særlig vandbehandling, som er obligatorisk i andre tilfælde. Alt du skal gøre er at køre det gennem et 30 mikron mekanisk filter.

Når du køber filtre, skal du bestemme porestørrelserne på membranerne. For fuldstændigt at fjerne vira skal huldiametrene være på niveauet 0,005 µm. Ved store porestørrelser er desinfektionsfunktionenvil ikke køre.

Desuden giver ultrafiltreringsteknologi vandafklaring. Alle suspenderede stoffer er fuldstændigt fjernet.

Ultrafiltreringsvandinstallation indeholder enheder forbundet parallelt, hvilket giver den nødvendige ydeevne af processen og muligheden for at udskifte dem under drift.

Vandrensning før ionbytterfiltre

Harpiks er effektivt til at tilbageholde 0,1-1,0 µm kolloide partikler, men de tilstopper hurtigt granulatet. Skylning og regenerering hjælper ikke meget her. Det er især vanskeligt at fjerne partikler af SiO_{2, som er særligt mange i brønde og flodvand. Efter tilstopning begynder harpiksen at vokse mikroorganismer på steder, der ikke er vasket med rengøringsopløsninger.}

Ionbyttere er også aktivt tilstoppet med emulgerede olier, som ikke kan fjernes. Blokeringen er så alvorlig, at det er lettere at skifte filteret end at adskille olien fra det.

Filtrerende granulat af harpiks er aktivt tilstoppet med højmolekylære forbindelser. Aktivt kul fjerner dem godt, men det har en kort levetid.

Ionbytterharpikser er effektive sammen med ultrafiltrering, der fjerner mere end 95 % af kolloiderne.

Vandbehandling - ultrafiltrering før omvendt osmose

Driftsomkostningerne reduceres ved trinvis installation af filtre med en successiv reduktion i størrelsen af de tilbageholdte partikler. Hvis der installeres en grovere rengøring før ultrafiltreringsmodulet, så øger det effektiviteten af omvendt osmosesystemer. Sidstnævnte er følsomme over for anioniske og ikke-ioniske flokkuleringsmidler, hvis koagulering af kontaminanter udføres på det indledende stadium.

Stort molekylært organisk stof tilstopper hurtigt porerne i omvendt osmose-membraner. De bliver hurtigt tilgroet med mikroorganismer. Forfiltrering af vand løser alle problemer og er omkostningseffektiv, når det bruges med omvendt osmose.

spildevandsbehandling

Ultrafiltrerende spildevandsbehandling gør det muligt at genbruge det i industrien. De er velegnede til brug i teknik, og den teknogene belastning på åbne vandområder til drikkeformål reduceres.

Membranteknologier bruges til at behandle spildevand fra galvanisk og tekstilproduktion, i fødevareindustrien, jernfjernelsessystemer, ved fjernelse af urinstof, elektrolytter, tungmetalforbindelser, olieprodukter osv. fra opløsninger. Dette øger effektiviteten af behandling og forenkler teknologien.

Med urenheder med lav molekylvægt kan ultrafiltrering producere rene produktkoncentrater.

Særligt vigtigt er problemet med at adskille emulgerede olier fra vand. Fordelen ved membranteknologi er processens enkelhed, lavt energiforbrug og intet behov for kemikalier.

Overfladevandsbehandling

Nedbør og filtrering har tidligere været effektive måder at rense vand på. Urenheder af naturlig oprindelse fjernes effektivt her, men nu er der opstået teknogene forurenende stoffer, til fjernelse af hvilkeandre rengøringsmetoder er påkrævet. Især mange problemer skabes af den primære klorering af vand, som danner organiske klorforbindelser. Brugen af yderligere rensningstrin med aktivt kul og ozonering øger prisen på vand.

Ultrafiltrering giver dig mulighed for at få drikkevand direkte fra overfladekilder: alger, mikroorganismer, suspenderede partikler og andre forbindelser fjernes fra det. Metoden er effektiv med foreløbig koagulation. Samtidig er lang bundfældning ikke nødvendig, da dannelsen af store flager ikke er nødvendig.

Installation af ultrafiltrering af vand (billede nedenfor) giver dig mulighed for at opnå en konsekvent god kvalitet af renset vand uden brug af komplekst udstyr og reagenser.

Brugen af koagulationsmetoder er ved at blive ineffektiv, fordi mange organiske forbindelser i vand ikke påvises med den traditionelle kaliumpermanganat-oxidationsmetode. Derudover varierer det organiske indhold meget, hvilket gør det vanskeligt at vælge den nødvendige koncentration af reagenser.

Konklusion

Ultrafiltrering af vand gennem membraner giver dig mulighed for at opnå den nødvendige renhed med et minimumsforbrug af reagenser. Spildevand efter behandling kan bruges til industrielle formål.

Ultrafiltrering er ikke altid effektiv. Metoden tillader ikke at fjerne nogle stoffer, for eksempel organiske chlorforbindelser og nogle humussyrer. I sådanne tilfælde anvendes flertrinsrensning.