Hva er ultrafiltrering av vann?

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 14:00

En effektiv måte å rense vann på er å tvinge det gjennom semipermeable membraner. Filtreringsprosesser klassifiseres i henhold til størrelsen på partiklene som skal separeres:

• mikrofiltrering gjennom 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 under.

Ultrafiltrering av vann er designet for å fjerne mikroorganismer og makroskopiske inneslutninger fra det som ikke passerer gjennom porene i membranen.

Den tradisjonelle mekanismen til tilbakefyllingsfiltre er basert på gravitasjonsrensing. Ultrafiltrering ligner på sikting gjennom en porøs sikt, hvor alle partikler med større diameter separeres.

Membrantyper

Filterelementer er flate ark eller fibre med kapillærer. Gjennom førstnevnte utføres hovedsakelig ultrafiltrering av avløpsvann, og sistnevnte er beregnet påvannbehandling.

Fibrene er hovedsakelig laget enkanals, med en indre diameter på ca. 0,8 mm. De utsettes for hyppig stress og kan ødelegges ved tilbakespyling. Flerkanalsfibre inneholder flere kapillærer og er betydelig sterkere.

Membraner er laget av polymerer som polyestersulfon. Parametrene kan endres ved å legge til andre syntetiske materialer. Det brede pH-området til væskene som behandles gjør det mulig å rengjøre filterelementene effektivt.

Polymermembraner må dekontamineres med jevne mellomrom, siden mikrober elsker å spise organisk materiale og danne kolonier på det.

Langtidsvirkende keramisk membran, som er godt vasket med vaskemidler. Prisen er høyere, men levetiden når 10 år.

Filtreringsmetoder

Ultrafiltreringsvannsystemet består av moduler fylt med hule porøse fibre. Den første væsken kommer inn i kapillærene, hvoretter filtrering skjer gjennom sideveggene. Omvendt feed er også mulig.

Spyling utføres av filtratet med tilførselen i motsatt retning. Jevn fordeling av væske utenfor fibrene sikrer fjerning av avleiringer fra kapillærene. Her er det viktig å velge riktig spylemodus slik at forurensningslaget blir lettere å fjerne.

Filtre fungerer i to moduser, hvorav den ene er trykk: vann tilføres til enhetens kabinett under trykk. Nedsenkingsmetoden utføres ved bruk av membraner senket ned i en åpen beholder. Det skapes et vakuum på utløpssiden og væske suges gjennom filtermaterialet.

Modulene er plassert vertik alt. Vann kommer inn i dem fra den ene enden og slippes ut fra den andre. Antall moduler i ett filter overstiger vanligvis ikke to enheter. På grunn av dette kreves det færre pakninger, noe som reduserer sannsynligheten for lekkasjer. Vertikale moduler er praktiske å vedlikeholde og teste. De er enkle å installere og fjerne.

Filtermoduser

Når ultrafiltrering av vann utføres, kan filtre fungere i blindvei og tangentiell modus. I det første tilfellet blir alt tilført vann renset. Avleiringene fra membranen fjernes periodisk under spyleprosessen eller med dreneringsstrømmen. Membranen smelter raskt og trykkfallet over den må holdes lavt, noe som reduserer apparatets ytelse. Metoden brukes til vannbehandling, med lav konsentrasjon av suspensjoner.

I tangentiell modus sirkulerer det filtrerte mediet langs overflaten av membranen og det dannes små avleiringer på den. Turbulensen i strømmen i tilførselskanalen gjør det mulig å rense vann med høy konsentrasjon av suspendert materiale. Ulempene med denne metoden er økningen i energikostnadene for å skape en høy strømningshastighet og behovet for å installere ytterligere rørledninger.

Ultrafiltreringsparametere

Hovedparametrene for ultrafiltrering er:

1. Selektivitet - forholdet mellom urenhetskonsentrasjoner iforurenset vann (C_in.) og i filtratet (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ 100 %. For en ultrafiltreringsprosess er den stor, noe som lar deg fange de minste partiklene, inkludert bakterier og virus.}
2. Filtratforbruk - mengden renset vann per tidsenhet.
3. Spesifikt filtratforbruk - mengden produkt som passerer gjennom 1 m2 av membranområdet. Avhenger av egenskapene til filterelementet og renheten til kildevannet.
4. Membrantrykkfall - forskjellen mellom trykket på tilførselssiden og filtratsiden.
5. Permeabilitet er forholdet mellom den spesifikke strømningshastigheten til filtratet og trykkfallet over membranen.
6. Hydraulisk effektivitet - forholdet mellom strømningshastigheten til filtratet og det tilførte kildevannet.

Ultrafiltrering for vanndesinfeksjon

Tradisjonelle metoder for fjerning av mikroorganismer inkluderer teknologier som bruker reagenser. Ultrafiltrering av vann består i fysisk separasjon av mikroorganismer og kolloider fra det på grunn av den lille størrelsen på membranporene. Fordelen med metoden er fjerning av likene av mikroorganismer, alger, organisk materiale og mekaniske partikler. Samtidig er det ikke behov for spesiell vannbehandling, som er obligatorisk i andre tilfeller. Alt du trenger å gjøre er å kjøre den gjennom et 30 mikron mekanisk filter.

Når du kjøper filtre, må du bestemme porestørrelsene til membranene. For å fjerne virus fullstendig, bør hulldiametrene være på nivået 0,005 µm. For store porestørrelser, desinfeksjonsfunksjonenvil ikke kjøre.

I tillegg gir ultrafiltreringsteknologi vannavklaring. Alle suspenderte stoffer er fullstendig fjernet.

Ultrafiltreringsvanninstallasjonen inneholder enheter som er koblet parallelt, noe som gir nødvendig ytelse av prosessen og mulighet for å erstatte dem under drift.

Vannrensing før ionebyttefiltre

Harpiks er effektivt til å holde på 0,1-1,0 µm kolloidale partikler, men de tetter raskt til granulene. Spyling og regenerering er til liten hjelp her. Det er spesielt vanskelig å fjerne partikler av SiO_{2, som er spesielt rikelig i brønner og elvevann. Etter tilstopping begynner harpiksen å vokse mikroorganismer på steder som ikke er vasket med rengjøringsmidler.}

Ionebyttere er også aktivt tilstoppet med emulgerte oljer som ikke kan fjernes. Blokken er så alvorlig at det er lettere å skifte filter enn å skille oljen fra det.

Filtrerende granulat av harpiks er aktivt tilstoppet med høymolekylære forbindelser. Aktivt kull fjerner dem godt, men det har kort levetid.

Ionebytterharpikser er effektive sammen med ultrafiltrering som fjerner mer enn 95 % av kolloidene.

Vannbehandling - ultrafiltrering før omvendt osmose

Driftskostnadene reduseres ved trinnvis installasjon av filtre med en suksessiv reduksjon i størrelsen på de tilbakeholdte partiklene. Hvis en grovere rengjøring er installert før ultrafiltreringsmodulen, øker det effektiviteten til omvendt osmosesystemer. Sistnevnte er følsomme for anioniske og ikke-ioniske flokkuleringsmidler hvis koagulering av forurensninger utføres på det innledende stadiet.

Stort molekylært organisk materiale tetter raskt porene til omvendt osmosemembraner. De blir raskt overgrodd med mikroorganismer. Forfiltrering av vann løser alle problemer og er kostnadseffektivt når det brukes med omvendt osmose.

Avløpsvannbehandling

Ultrafiltrerende avløpsvannbehandling gjør det mulig å gjenbruke det i industrien. De er egnet for bruk i ingeniørfag, og den teknologiske belastningen på åpne vannforekomster for drikkeformål reduseres.

Membranteknologier brukes til å behandle avløpsvann fra galvanisk og tekstilproduksjon, i næringsmiddelindustrien, jernfjerningssystemer, ved fjerning av urea, elektrolytter, tungmetallforbindelser, oljeprodukter etc. fra løsninger. Dette øker effektiviteten av behandling og forenkler teknologien.

Med urenheter med lav molekylvekt kan ultrafiltrering produsere rene produktkonsentrater.

Spesielt viktig er problemet med å skille emulgerte oljer fra vann. Fordelen med membranteknologi er den enkle prosessen, lavt energiforbruk og ikke behov for kjemikalier.

Overflatevannbehandling

Nedbør og filtrering har tidligere vært effektive måter å rense vann på. Urenheter av naturlig opprinnelse fjernes effektivt her, men nå har det dukket opp teknogene forurensninger, for fjerning av disseandre rengjøringsmetoder kreves. Spesielt mange problemer skapes av den primære kloreringen av vann, som danner organiske klorforbindelser. Bruken av ytterligere rensetrinn med aktivert karbon og ozonering øker kostnadene for vann.

Ultrafiltrering lar deg få drikkevann direkte fra overflatekilder: alger, mikroorganismer, suspenderte partikler og andre forbindelser fjernes fra det. Metoden er effektiv med foreløpig koagulering. Samtidig er det ikke nødvendig med lang bunnfelling, siden dannelse av store flak ikke er nødvendig.

Installasjon av ultrafiltrering av vann (bildet nedenfor) lar deg oppnå konsekvent god kvalitet på renset vann uten bruk av komplekst utstyr og reagenser.

Bruken av koaguleringsmetoder begynner å bli ineffektiv fordi mange organiske forbindelser i vann ikke oppdages av den tradisjonelle kaliumpermanganatoksidasjonsmetoden. I tillegg varierer det organiske innholdet mye, noe som gjør det vanskelig å velge ønsket konsentrasjon av reagenser.

Konklusjon

Ultrafiltrering av vann gjennom membraner lar deg oppnå den nødvendige renheten med et minimumsforbruk av reagenser. Avløpsvann etter behandling kan brukes til industrielle formål.

Ultrafiltrering er ikke alltid effektivt. Metoden tillater ikke fjerning av enkelte stoffer, for eksempel klororganiske forbindelser og noen humussyrer. I slike tilfeller brukes flertrinnsrengjøring.