Kemm taf dwar l-ultrafiltrazzjoni f'sistemi ta 'ilma pur? (I)

1.1. Introduzzjoni għall-Klassifikazzjoni tal-Proċessi ta 'Separazzjoni tal-Membrana

Ibbażat fuq l-eżattezza tas-separazzjoni, it-teknoloġija tas-separazzjoni tal-likwidu tal-membrana ġeneralment tista 'tinqasam f'erba' kategoriji: mikrofiltrazzjoni (MF), ultrafiltrazzjoni (UF), nanoofiltrazzjoni (NF) u osmosis reverse (RO). L-eżattezza tal-filtrazzjoni tagħhom tiżdied fl-ordni ta 'hawn fuq.

Il-mikrofiltrazzjoni tista 'tinterċetta partiċelli bejn {{0}}. 1 u 1 mikron. Il-membrani tal-mikrofiltrazzjoni jippermettu makromolekuli u solidi li jinħallu (imluħa inorganiċi) biex jgħaddu, iżda jinterċettaw il-materja sospiża, il-batterji u kollojdi kbar ta 'piż molekulari. Il-pressjoni operattiva tal-membrani tal-mikrofiltrazzjoni hija ġeneralment 0. 7-7 bar.

Ultrafiltrazzjoni tista 'tinterċetta makromolekuli u proteini bejn {{0}}. 002 u 0.1 mikron. Il-membrani tal-ultrafiltrazzjoni jippermettu molekuli żgħar u solidi li jinħallu (imluħa inorganiċi) jgħaddu, filwaqt li jinterċettaw kollojdi, proteini, mikro-organiżmi u materja organika makromolekulari. Il-firxa tal-piż molekulari maqtugħ użata biex tindika d-daqs tal-pori tal-membrani ta 'ultrafiltrazzjoni huwa ġeneralment bejn 1000 u 500000. Il-pressjoni operattiva tal-membrana ultrafiltrazzjoni hija ġeneralment {1-7 bar.

Nanofiltrazzjoni tista 'tinterċetta sustanzi nanoskala Nanoskala ({{0}. 001 mikron). Il-firxa operattiva tal-membrana tan-nanoofiltrazzjoni hija bejn l-ultrafiltrazzjoni u l-osmosi b'lura. Il-piż molekulari tal-materja organika interċettata hija ta 'madwar 200-800 MW, u l-abbiltà li tinterċetta l-imluħa maħlula hija bejn 20% -98%. Ir-rata ta 'tneħħija ta' joni monovalenti li jinħallu hija inqas minn dik ta 'joni ta' valenti għolja. In-nanoofiltrazzjoni hija ġeneralment użata biex tneħħi l-materja organika u l-pigmenti fl-ilma tal-wiċċ, l-ebusija u r-radju fl-ilma ta 'taħt l-art, u parzjalment tneħħi l-imluħa maħlula, u tiġbor u tikkonċentra sustanzi utli fl-ikel u l-produzzjoni farmaċewtika. Il-pressjoni operattiva tal-membrana tan-nanofiltrazzjoni hija ġeneralment 3. 5-30 bar.

L-osmosis b'lura huwa l-aktar prodott sofistikat ta 'separazzjoni tal-membrana, li jista' jinterċetta b'mod effettiv il-melħ kollu maħlul u l-materja organika b'piż molekulari akbar minn 100, filwaqt li jippermetti li jgħaddu l-molekuli tal-ilma. Il-membrani ta 'l-osmosis b'lura huma użati ħafna fl-ilma baħar u desalinizzazzjoni tal-ilma salmastru, ilma tal-għalf tal-bojler, ilma pur industrijali u preparazzjoni ta' ilma ta 'purità għolja ta' grad elettroniku, tixrob produzzjoni ta 'ilma pur, trattament tad-drenaġġ u proċessi speċjali ta' separazzjoni. Il-pressjoni operattiva tal-membrani ta 'l-osmosis b'lura hija ġeneralment bejn 12-il bar għal ilma salmastru u 70 bar għall-ilma baħar.

1.2. Tipi u Karatteristiċi ta 'Applikazzjoni ta' Membrani ta 'Ultrafiltrazzjoni

Il-membrani ultrafiltrazzjoni huma prinċipalment maqsuma f'erba 'tipi skond l-istruttura tagħhom: membrani tal-pjanċa, membrani roll, membrani tubulari, u membrani tal-fibra vojta.

Membrana tal-pjanċa: Hija l-ewwel membrana, iżda minħabba li huwa diffiċli li tiġi żgurata r-rata tal-fluss xierqa fuq il-wiċċ tal-membrana u l-problemi kumplessi tas-siġillar, l-applikazzjoni ta 'dan it-tip ta' membrana hija limitata ħafna. Ir-rekwiżiti ta 'trattament minn qabel mhumiex stretti;

Roll Membrane: Żviluppata mill-membrani tal-pjanċa, minħabba li l-grilja tal-membrana roll iġġib punti mejta u ma tistax tinħasel lura, ġeneralment ma tkunx adattata għat-trattament tal-ilma mhux maħdum industrijali. Huma adattati għal separazzjoni ta 'materjal ta' temperatura għolja u ta 'pressjoni għolja, eċċ., U r-rekwiżiti ta' trattament minn qabel mhumiex stretti;

Membrana Tubulari: Minħabba l-konsum għoli ta 'enerġija tagħha, mhuwiex adattat għat-trattament ordinarju tal-ilma mil-lat ekonomiku. Huwa ġeneralment adattat għal fluwidi b'kontenut solidu għoli jew konċentrazzjoni għolja taż-żejt. Fost l-erba 'membrani, ir-rekwiżiti ta' trattament minn qabel tagħha huma l-inqas stretti.

Membrana tal-fibra vojta: Minħabba li għandha pressjoni baxxa, l-ebda punt mejjet fil-kanal, fluss għoli, u jista 'jinħasel lura, hija għażla tajba ħlief għal korpi speċjali tal-ilma (bħal kontenut għoli ta' żejt, kontenut solidu għoli, eċċ.). Fost l-erba 'membrani, huwa l-iktar użat ħafna fit-trattament tal-ilma.

Nota: Minħabba li l-membrana tal-fibra vojta hija l-iktar użata, ħlief għall-punti komuni fil-materjali li ġejjin, il-materjali l-oħra kollha huma spjegati bil-membrana tal-fibra vojta bħala eżempju.

1.3. Ambitu tal-applikazzjoni

L-ultrafiltrazzjoni tintuża ħafna fil-qasam tat-trattament tal-ilma. Skond l-okkażjonijiet ta 'applikazzjoni, jista' jintuża prinċipalment għal:

1.3.1. Trattament minn qabel tal-ilma mhux maħdum (ilma tal-wiċċ, ilma ta 'taħt l-art, ilma tal-vit)

Kjarifikatur, sostituzzjoni tal-filtru tar-ramel, trattament minn qabel u trattament minn qabel tal-iskambju ta 'joni

Użat fit-trattament minn qabel, l-ultrafiltrazzjoni tissostitwixxi l-kjarifikatur jew il-filtru tar-ramel biex tneħħi s-solidi u l-kollojdi fl-ilma mhux maħdum biex ittejjeb it-tħaddim ta 'tagħmir sussegwenti, bħalma ttejjeb il-frekwenza ta' backwash ta 'skambjatur tal-joni u l-frekwenza ta' sostituzzjoni ta 'elementi ta' membrana ta 'l-osmosis b'lura, iżda teħtieġ tindif / fwawar aktar frekwenti. It-tip tal-membrana huwa ġeneralment 100, 000 cut-off molekulari.

1.3.2. Trattament ta 'purifikazzjoni

Tneħħija ta 'partiċelli (bħal 18WΩ ilma), tneħħija ta' mikro-organiżmi u piroġeni, ro jew joni ta 'skambju ta' wara t-trattament

Ultrafiltrazzjoni tintuża biex tneħħi l-kollojdi u s-solidi fl-ilma wara tagħmir ta 'skambju ta' osmosis / joni inversa. Għandha permeabilità għolja tal-ilma u frekwenza baxxa ta 'tindif. Ma teħtieġx tindif / fwawar frekwenti. Huwa mnaddaf biss meta l-pressjoni tas-sistema tinżel għal livell li jagħmel l-operazzjoni inkonvenjenti jew batterji jiġu prodotti. Fl-industriji farmaċewtiċi u elettroniċi, l-ultrafiltrazzjoni titqiegħed fil-punt tal-użu biex jitneħħew il-mikro-organiżmi u l-piroġeni. It-tip tal-membrana huwa ġeneralment 10, 000-100, 000 cutoffs molekulari.

1.3.3. Ċirkolazzjoni tal-ilma u użu mill-ġdid

Wara trattament bijokimiku u kjarifika (sekondarja u terzjarja)

Membrana anisotropiċi

Fibra vojta ta 'polimeru sintetiku li tikkonsisti minn membrana ta' ġewwa rqiqa u rqiqa ħafna u struttura ta 'barra ta' l-isponoż li tappoġġja lilha nnifisha. Din il-membrana ta 'ġewwa taġixxi bħala membrana ta' ultrafiltrazzjoni semi-permeabbli.

Pressjoni medja trans-membrana

Id-differenza bejn il-pressjoni medja tan-naħa tal-produzzjoni tal-ilma u d-daħla tal-ilma mhux maħdum u l-ħruġ,

Pressjoni medja trans-membrana=(p in + p out) / 2 - P Produzzjoni tal-Ilma

Back-fush

Ittrasmetti l-ilma ta 'kwalità permeat minn barra tal-fibra vojta għal ġewwa. Minħabba li l-ilma jgħaddi mill-fibra mid-direzzjoni ta 'wara, jinħall u jaħsel il-ħmieġ fuq il-wiċċ tal-membrana.

Nota: M'hemm l-ebda pressjoni fuq ġewwa tal-membrana tal-fibra matul dan il-proċess.

Fouling kollojdali

Saff ta 'preċipitazzjoni tal-partikuli huwa ffurmat fuq il-wiċċ tal-membrana ġewwa l-fibra vojta.

Tikkonċentra jew tiċħad

Il-parti ta 'l-ilma mhux maħdum li ma tistax tgħaddi mill-membrana, fiha impuritajiet bħal partiċelli, kollojdi, batterji u piroġeni b'konċentrazzjoni ogħla mill-ilma mhux maħdum.

Polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni

Il-fenomenu li jikkawża li l-materja sospiża miċħuda tinġabar fuq il-wiċċ tal-membrana. Forza għolja ta 'shear (rata għolja ta' fluss) fil-fibra tista 'tnaqqas il-polarizzazzjoni.

Fluss trasversali

L-ilma kkonċentrat jiċċirkola f'direzzjoni parallela mal-wiċċ effettiv tal-membrana, li jgħin biex tlaħlaħ il-fdalijiet li jniġġsu fuq il-wiċċ tal-membrana.

Pressjoni differenzjali

Id-differenza tal-pressjoni bejn id-dħul u l-ħruġ tat-tubu tal-membrana tal-fibra. Differenza tal-pressjoni pd=p in - p out

Fluss 'l isfel

Id-direzzjoni tal-fluss taċ-ċirkolazzjoni tal-modulu tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni jiċċirkola mill-parti ta 'fuq sal-qiegħ tal-modulu.

Għalf

L-ilma li jidħol fis-sistema ta 'ultrafiltrazzjoni huwa mbagħad maqsum f'ilma prodott u likwidu konċentrat.

Fluss

Ir-rata tal-fluss ta 'ilma prodott li jgħaddi mill-membrana, ġeneralment espressa bħala gallun ta' ilma għal kull pied kwadru ta 'żona tal-membrana kuljum (GFD), gfd {{{0}}}} LMH x 0.59

Fluss 'il quddiem

Id-direzzjoni tal-fluss taċ-ċirkolazzjoni ta 'l-effluwent hija ġeneralment' il fuq għal tubi tal-membrana installati vertikalment.

Saff tal-ġel

Saff ta 'konċentrazzjoni għolja jew sediment solidu, ġeneralment sustanzi ta' piż molekulari għoli, iffurmati fuq il-wiċċ ta 'ġewwa effettiv tal-membrana ta' ultrafiltrazzjoni li qed titħaddem. Ħafna drabi hija l-permeabilità tas-saff tal-ġel aktar milli l-permeabilità tal-membrana tal-filtru li tiddetermina l-fluss tal-ilma ultrafiltrazzjoni (li jwassal għal effett ta 'filtrazzjoni aktar strett mill-qtugħ tal-piż molekulari tal-membrana attwali).

Cutoff tal-piż molekulari

Propjetà tal-membrana li tiddeskrivi r-rata ta 'żamma nominali ta' solut f'sistema ta 'għalf magħrufa, jiġifieri, id-daqs minimu tal-kontaminant miżmum.

Maqtugħ nominali

F'sistema ta 'soluzzjoni waħda ta' solut magħruf, id-daqs tal-pori tal-membrana li jikkorrispondi għar-rata massima ta 'żamma tas-solut (ġeneralment 90%).

Permeate

Il-parti tal-ilma li tgħaddi mill-membrana tal-filtru hija bażikament ħielsa minn kollojdi, partiċelli u mikro-organiżmi.

Irkupru

Il-perċentwali ta 'ilma prodott fl-ilma nej totali.

% Irkupru=prodott tal-prodott / ilma mhux maħdum × 100

Retentate

Imsejjaħ ukoll konċentrat. Il-porzjon ta 'l-influwent li ma jistax jgħaddi mill-membrana tal-filtru, inkluż solidi miżmuma b'konċentrazzjoni ogħla minn dik fl-influwenti.

Retentate fsada

Il-porzjon tar-retentate li jintrema jew jiġi riċiklat mill-unità ta 'ultrafiltrazzjoni. Dan il-proċess ta 'kwittanza jipprevjeni l-akkumulazzjoni ta' solidi miżmuma fuq in-naħa tal-filtrazzjoni tal-membrana.

Fluss ta 'treġġigħ lura

Il-likwidu jidħol fit-tubu tal-membrana b'mod imqatta '. L-ilma jidħol fit-tubu tal-membrana mill-pajp tad-dħul ta 'fuq, u wara perjodu ta' żmien, jinbidel biex jidħol mill-qiegħ. Din il-bidla mqassma ttejjeb il-kundizzjonijiet tal-fluss fil-membrana.

Fluss 'il fuq

Id-direzzjoni tal-fluss taċ-ċirkolazzjoni tal-modulu tal-membrana ultrafiltrazzjoni joħroġ mill-qiegħ sal-parti ta 'fuq tal-modulu.

3.1 Ħarsa ġenerali

L-ultrafiltrazzjoni hija proċess ta 'filtrazzjoni mmexxi minn fluss u pressjoni tanġenzjali tal-fluwidu, u jifred il-partiċelli fl-ilma skond il-piż molekulari. Id-daqs tal-pori tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni huwa bejn wieħed u ieħor fil-firxa ta '0. 002-0. 1 Micron (Mwco huwa bejn wieħed u ieħor 1, {000-500, {{000). Sustanzi maħlula u sustanzi iżgħar mid-daqs tal-pori tal-membrana jistgħu jgħaddu mill-membrana bħala permeate, filwaqt li sustanzi li ma jistgħux jgħaddu mill-membrana jinżammu u jiġu kkonċentrati fl-effluwent. Għalhekk, l-ilma prodott (permeate) se jkun fih ilma, joni u molekuli żgħar, filwaqt li kollojdi, partiċelli, batterji, viruses u protozoa se jitneħħew mill-membrana.

Il-membrana ultrafiltrazzjoni tal-fibra vojta hija materjal polimeru rqiq ħafna magħmul minn Polysulfone PS, PES Polyetherfone, PVDF jew polyacrylonitrile (PAN) bi struttura mikroporuża asimmetrika. Il-membrana asimmetrika ultrafiltrazzjoni għandha estremament bla xkiel u rqiqa ({{{0}}. 1 mikron) wiċċ ta 'ġewwa b'daqs tal-pori bejn 0. 002 u 0.1 mikron, li hija appoġġjata minn struttura asimmetrika ta' appoġġ tal-baħar b'daqs ta 'pori daqs 15 mikron. Il-kombinazzjoni ta 'dan il-wiċċ żgħir tal-membrana lixxa tal-pori u materjal akbar ta' appoġġ tal-pori jagħmlu r-reżistenza tal-fluss ta 'filtrazzjoni ta' partiċelli ċkejkna u mhux faċli biex jinqaflu.

3.2 Prinċipji bażiċi

L-ultrafiltrazzjoni hija proċess ta 'fluss ta' fluss trasversali u tanġenzjali, fejn il-likwidu li jkun iffiltrat jiċċirkola tul il-wiċċ tal-membrana. Dan joħloq kundizzjonijiet ta 'shear fluwidu fuq il-ħajt ta' ġewwa tal-fibra vojta, li jagħmilha diffiċli għal sustanzi li jniġġsu jiffurmaw fuq il-wiċċ tal-membrana.

L-ilma li għandu jiġi ffiltrat huwa taħt pressjoni mill-pompa tal-ilma ultrafiltrazzjoni u l-input fl-assemblaġġ tal-membrana. Minħabba d-differenza fil-pressjoni bejn ġewwa u barra tal-membrana, parti mill-ilma tinfirex il-membrana, filwaqt li l-impuritajiet fl-ilma jinżammu fl-ilma li jifdal u jiġu ffiltrati.

Jekk l-impuritajiet li għandhom jiġu separati huma depożitati wisq fuq il-membrana, skont it-tip ta 'membrana, din tikkawża d-deposizzjoni ta' mluħa li ma jinħallux jew il-formazzjoni ta 'saff ta' kisi parzjali. Allura biex tevita dan, parti mill-ilma se toħroġ bħala konċentrat. Skont it-tip ta 'membrana u l-applikazzjoni, dan il-proċess għandu jitwettaq kontinwament jew waqt rifluss.

3.3 Karatteristiċi ta 'ultrafiltrazzjoni

L-ultrafiltrazzjoni għandha ħafna vantaġġi fuq metodi ta 'purifikazzjoni tradizzjonali:

• Jista 'jneħħi kompletament il-mikro-organiżmi u l-partiċelli

Rata ta 'tneħħija ta' sustanzi li jniġġsu fl-ilma

Komponenti PM10 PM100

Silika kollojdali 99.8% 99. 0%

Ħadid kollojdali 99.8% 99. 0%

Aluminju kollojdali 99.8% 99. 0%

Solidi sospiżi 5 lrv 4 lrv

Turbidità <{{0}}. 3 ntu (ġeneralment inqas minn 0.1 ntu)

Sdi <1. 0 sdi

Giardia 6 lrv 5 lrv

Protozoa 6 lrv 5 lrv

Fungi 6 LRV 5 LRV

Virus 5 LRV 4 LRV

Endovirus 4 lrv 2 lrv

TOC AVG. 70% avg. 30%

• L-effett tal-filtrazzjoni mhuwiex affettwat mill-kwalità tal-ilma mhux maħdum
• Jista 'jneħħi batterji reżistenti għall-klorin
• Il-konċentrat ta 'ultrafiltrazzjoni fih biss dawk is-sustanzi li jinsabu fl-ilma oriġinali
• Meta mqabbel ma 'metodi tradizzjonali oħra, l-ammont ta' sediment fl-ultrafiltrazzjoni huwa ferm inqas
• L-istruttura kompatta tal-parentesi ttejjeb l-użu tal-ispazju, tiffranka l-ispejjeż, u tista 'tkun ukoll flessibbli ħafna biex iżżid tagħmir f'impjanti eżistenti.
• L-ultrafiltrazzjoni tista 'tikseb produzzjoni kontinwa industrijali kompletament awtomatizzata.
• Peress li l-ultrafiltrazzjoni tista 'kważi tiffiltra kompletament is-sustanzi li jiffurmaw is-saff tal-għata, it-tagħbija taż-żona tista' tiżdied fil-passi sussegwenti ta 'purifikazzjoni tal-membrana, u b'hekk tnaqqas l-iskala tal-apparat ta' purifikazzjoni sussegwenti.

L-ilma mhux maħdum jidħol fil-kavità ta ’ġewwa tal-fibra vojta u jiġi ffiltrat minn ġewwa għal barra minn ġol-fibra.

Normalment l-ilma mhux maħdum jidħol minn tarf wieħed tal-element tal-membrana u jgħaddi mit-tul kollu tal-fibra taħt il-pressjoni ta '30-40 psi.

Il-konċentrat b'kontenut solidu ogħla huwa mormi mit-tarf l-ieħor tal-element tal-membrana.

Il-permeat jiċċirkola fil-pajp tal-ġbir tal-permeate fiċ-ċentru tal-element tal-membrana wara filtrazzjoni mill-ħajt tal-membrana tal-fibra. Il-permeat joħroġ miċ-ċentru ta 'kull element tal-membrana permezz tal-pajp tal-ġbir tal-ilma.

L-ultrafiltrazzjoni ġeneralment għandha żewġ modi ta 'proċess operattiv skond il-kwalità ta' l-ilma mhux maħdum: modalità ta 'filtrazzjoni ta' end-end u modalità ta 'filtrazzjoni ta' ċirkolazzjoni.

4.1 Mod ta 'Filtrazzjoni ta' End-End

Ġeneralment użat meta s-solidi sospiżi u l-kontenut ta 'kollojdi fl-ilma mhux maħdum huwa baxx (bħal SS<5, turbidity <5NTU). The raw water enters the membrane tube at a low cross-flow rate, and the concentrated water is discharged from the other end of the membrane tube at a certain proportion. The produced water is produced on the filtrate side of the membrane tube, and the water recovery rate is usually 90%-99%, which is determined by the quality of the raw water. Compared with the circulation mode, the operating cost of dead-end filtration is low, but the recovery rate and the water output capacity of the system may be limited. This mode usually requires regular fast flushing and backwashing to maintain the system output. When the dirt accumulates to a certain extent, chemical cleaning is required for treatment.

4.2 Modalità ta 'Ċirkulazzjoni / Fluss Cross-Fluss

Meta l-kontenut ta 'solidi sospiżi fl-ilma mhux maħdum ikun għoli u f'ħafna mill-applikazzjonijiet mhux ta' l-ilma, huwa meħtieġ li titnaqqas ir-rata ta 'rkupru biex tinżamm rata ta' fluss għolja ġewwa t-tubu tal-membrana. Dan jikkawża ħafna ilma mormi. Sabiex jiġi evitat l-iskart, l-ilma kkonċentrat mitmugħ jiġi pressurizzat mill-ġdid u jintbagħat lura fit-tubu tal-membrana. B'dan il-mod, għalkemm ir-rata ta 'rkupru tat-tubu tal-membrana hija mnaqqsa, ir-rata ta' rkupru tas-sistema kollha xorta tista 'tkun għolja ħafna. B'dan il-mod, l-ilma influwenti jiċċirkola kontinwament fuq il-wiċċ tal-membrana. Il-veloċità għolja ta 'l-ilma li jiċċirkola tipprevjeni l-akkumulazzjoni ta' partiċelli fuq iż-żona tal-membrana u żżid il-fluss. Minħabba li ilma inqas influwenti jsir ilma, sabiex jinkiseb l-istess rendiment, il-konsum tal-enerġija huwa akbar mill-mod ta 'filtrazzjoni mejta.