Keramična UF membrana

 

 

1. Kaj je ultrafiltracijska membrana

Ultrafiltracijska membrana je ena izmed prvih razvitih polimernih membran. Je mikroporozna filtracijska membrana z nazivnim razponom velikosti por od 0,001 do 0,02 mikrona. Pri ustreznem pritisku na eno stran membrane topilo v raztopini in nekaj topljencev z nižjo molekulsko maso prodre iz drobnih por ultrafiltracijske membrane na drugo stran membrane, medtem ko se topila z večjo molekulsko maso ali nekateri emulgirani miceli zadržijo, s čimer se doseže učinek filtracijske ločitve.

 

Na področju obdelave vode je ultrafiltracijska membranska tehnologija bolj učinkovita pri filtriranju nečistoč kot druge filtracijske tehnologije. Njegova natančnost filtracije lahko doseže 99,99%, kar lahko učinkovito odstrani večino škodljivih snovi v vodi; in uporablja malo ali nič kemičnih sredstev za učinkovito preprečevanje sekundarnega onesnaženja kakovosti vode, zato je kakovost obdelane vode boljša. Z operativne ravni ima filtrirni sistem, ki temelji na tehnologiji ultrafiltracijske membrane, visoko stopnjo avtomatizacije, preprosto in zanesljivo delovanje ter samo dve operaciji: vklop in izklop. Ker ima material ultrafiltracijske membrane močno kemično stabilnost, odpornost proti kislinski in bazični koroziji ter odpornost na visoke temperature, ga je mogoče sterilizirati pri visoki temperaturi in ima široko paleto uporabnosti.

 

 

Načelo tehnologije ultrafiltracijske membrane:

 

Tehnologija ultrafiltracijske membrane je tehnologija ločevanja s permeacijo membrane, njena filtracijska zmogljivost pa je med nanofiltracijo in mikrofiltracijo. Njegov princip delovanja je:

 

Ko gre raztopina skozi polprepustno membrano, lahko pod pritiskom majhne molekule v topilu in topljencu preidejo skozi filtrirno membrano na drugo stran membrane, medtem ko so makromolekule in koloidi v topljencu prestreženi, ker ne morejo skozi pore filtrirne membrane. Ko raztopina teče naprej, se na membrani prestreže vedno več snovi. Zato je treba za dosego ultrafiltracije na topilo uporabiti večji pritisk. Obenem pa snovi, ki nastanejo na površini membrane, kažejo tudi določene kemijske lastnosti, vplivajo pa tudi na prestrezanje in razgradnjo nekaterih onesnaževal, s čimer dosežemo čiščenje vode.

 

Ko se makromolekule še naprej zbirajo na površini membrane, se hitrost filtracije še naprej zmanjšuje in pojavi se pojav "koncentracijske polarizacije". Da bi omogočili neprekinjeno in učinkovito izvajanje ultrafiltracije, se pri dejanskem delu pogosto uporabljajo naprave za ultrafiltracijo z mešanjem, da se odpravi pojav "koncentracijske polarizacije".

 

Značilnosti ultrafiltracijske membranske tehnologije:

 

V primerjavi z drugimi tehnologijami čiščenja vode ima tehnologija ultrafiltracijske membrane številne neprimerljive prednosti:

 

Prvič, ultrafiltracijska membrana ima visoko kemično stabilnost, lahko prenese visoke temperature, kisline in alkalije, zato ne zahteva visoke kakovosti vode in ima močno vsestranskost;

 

Drugič, načelo tehnologije ultrafiltracijske membrane je preprosto, enostavno za uresničitev avtomatskega delovanja, prihranek dela in enostavno upravljanje, enostavno vzdrževanje, varno in stabilno delovanje;

 

Tretjič, tehnologija ultrafiltracijske membrane je fizična metoda in med postopkom čiščenja vode niso potrebni nobeni kemični agensi, tako da lahko učinkovito prepreči sekundarno onesnaženje vodnih teles;

 

Četrtič, ultrafiltracijska membranska tehnologija ima visoko učinkovitost in velik obseg obdelave vode, zlasti za urbano obdelavo pitne vode z manj onesnaževanja, kar kaže izjemno visoko učinkovitost;

 

 

Mestno čiščenje pitne vode

Z razvojem družbe imajo ljudje vse višje zahteve glede varnosti pitne vode, hkrati pa postaja onesnaženje mestnih vodnih virov v moji državi vse hujše in kakovost neposredne vode ne more ustrezati standardom pitne vode, zato je treba očistiti mestno pitno vodo.

 

Mestna pitna voda prihaja predvsem iz podtalnice in površinske vode. Mehanizmi onesnaževanja obeh vodnih virov so različni, vendar so onesnaževalci predvsem nespolni organizmi, bakterije, glive, virusi, suspendirane snovi itd.

 

S tradicionalnimi metodami čiščenja pitne vode je mogoče doseči inaktivacijo in čiščenje mikroorganizmov in gliv ter čiščenje mikronskih- suspendiranih delcev. Na tej osnovi lahko z ultrafiltracijsko membransko tehnologijo dosežemo tudi učinkovito odstranjevanje delcev nano-nivoja, zato je kakovost odpadne vode višja, kar je velikega pomena za zdravje pitne vode mestnih prebivalcev.

 

Razsoljevanje morske vode

Ne-obnovljivi viri, viri sladke vode, ki so na voljo za pitje ljudi na zemlji, so vedno bolj izčrpani, pomanjkanje vode pa je postalo ena najbolj perečih težav, s katerimi se soočajo sodobni ljudje. Razsoljevanje morske vode velja za učinkovit način reševanja krize s pitno vodo. Trenutno je tehnologija razsoljevanja morske vode, ki se v svetu bolj preučuje, tehnologija elektrodialize. Čeprav elektrodializa velja za učinkovito metodo za razsoljevanje morske vode, so njeni operativni stroški visoki, stopnja predelave pa nizka. Z razvojem tehnologije se je tehnologija ultrafiltracijske membrane začela uporabljati pri razsoljevanju morske vode z reverzno osmozo. Njegova odlična zmogljivost ločevanja ter fizikalne in kemijske lastnosti so dodatno izboljšale učinkovitost razsoljevanja morske vode in močno zmanjšale porabo energije.

 

Obdelava odpadne vode pri galvanizaciji

Količina odpadne vode, ki nastane v elektroindustriji, je ogromna in vsebuje veliko količino šestvalentnega kroma, bakra, niklja in drugih težkih kovin. Je izjemno škodljiv in ima zelo nizko biološko razgradljivost. Pri dejanskem delu se pogosto uporabljata oksidacija železa in elektroliza, vendar bo oksidacija železa proizvedla veliko blata, ki potrebuje nadaljnjo obdelavo: čeprav lahko elektroliza dobro očisti električno odpadno vodo, so njeni obratovalni stroški visoki in ni primerna za-promocijo v velikem obsegu. Kombinirana uporaba tehnologije ultrafiltracije in tehnologije reverzne osmoze velja za učinkovito metodo za galvansko obdelavo odpadne vode. Uporaba dveh membranskih tehnologij lahko odstrani večino težkih kovin, organskega ogljika in nitratov v galvanizirani odpadni vodi, uporaba ultrafiltracijskih membran pa zmanjša tudi onesnaženje osmotskih membran in podaljša življenjsko dobo.

 

Čiščenje zaoljene odpadne vode

Glavni viri oljnih odpadnih voda vključujejo razlitja surove nafte, odpadne vode iz klavnic in gospodinjske odpadne vode itd. Njegove glavne sestavine so plavajoče olje, razpršeno olje, emulgirano olje in težko olje itd. Običajno uporabljena naprava za čiščenje oljne odpadne vode je separator olja, vendar ne more obdelati emulgiranega olja, zato se flotacija pogosto uporablja za pomožno čiščenje. Ker so molekule emulgiranega olja na splošno velike, je mogoče uporabiti tehnologijo ultrafiltracijske membrane, da zaoljena odpadna voda prehaja skozi ultrafiltracijsko membrano pod pritiskom, emulgirano olje in druga makromolekularna onesnaževala pa bodo prestrežena z visoko učinkovitostjo odstranjevanja.

 

Ponovna uporaba mestnih odplak

Ponovna uporaba mestnih odplak je pomemben ukrep za zmanjšanje pritiska vode v mestih. Ko bodo mestne gospodinjske odplake prečiščene, da bodo izpolnjevale standarde ponovne uporabe, bodo uporabljene za ozelenitev mestne vode in mestne sisteme predelane vode. Uporaba ultrafiltracijske membranske tehnologije lahko hitro očisti mestne odplake, da izpolnijo standarde. Ker imajo mestne odplake dobro biorazgradljivost, se pri dejanskem delu za izboljšanje kakovosti odplak pogosto sočasno uporabljata proces cikličnega aktivnega blata (CASS) in tehnologija ultrafiltracijske membrane. Pod pogojem časa hidravličnega delovanja 12 ur doseže stopnja odstranitve KPK s to metodo več kot 86%. Stopnja odstranitve amonijevega dušika doseže več kot 90 %, vrednost pH iztoka pa se giblje od 7,25 do 7,89, kar ustreza standardu ponovne uporabe mestne vode.

 

Regeneracija odpadne vode živilske industrije

Poleg izboljšanja kakovosti iztoka lahko tehnologija ultrafiltracijske membrane tudi koncentrira in reciklira veliko količino uporabnih trdnih snovi. Najbolj značilna uporaba je na področju živilske industrije. Odpadna voda, ki nastane v živilski industriji, vsebuje veliko količino maščob, beljakovin, škroba, kvasovk itd. Če se te snovi izpustijo v zunanje okolje, ne bodo povzročile le onesnaževanja okolja, temveč bodo povzročile tudi veliko odpadkov. Zato se s tehnologijo ultrafiltracijskega modula prestrežejo koristne komponente v odpadni vodi, hkrati pa se iz vode ločita tudi BPK in KPK v vodi. Ločene snovi iz okolja se ekstrahirajo in reciklirajo, kar lahko podjetju prinese večje gospodarske koristi.

 

 

1. Način-filtracije celotnega toka
Kadar so suspendirane trdne snovi, motnost in KPK dotoka ultrafiltracije nizki, kot je površinska voda, voda iz vodnjakov, voda iz pipe in morska voda z dobro kakovostjo vode, ali je pred ultrafiltracijo nastavljena stroga predobdelava, kot je oprema za koagulacijo in bistrenje, peščeni filter in več-medijski filter ter drugi vodni viri s slabo kakovostjo vode, lahko ultrafiltracija deluje v polno-načinu filtriranja s tokom. Ta način filtriranja je podoben tradicionalnemu filtriranju. Dotok vstopi v sklop ultrafiltracijske membrane in ves preide skozi površino membrane, da postane proizvedena voda in teče ven s strani filtrata ultrafiltracijske membrane. Nečistoče, kot so suspendirane trdne snovi, koloidi in makromolekularne organske snovi, ki jih prestreže ultrafiltracijska membrana, se iz membranskega sklopa odvajajo s časovno določenim povratnim izpiranjem z vodo, s kemikalijami izboljšanim povratnim izpiranjem in rednim kemičnim čiščenjem.

 

2. Navzkrižna{1}}filtracija

Kadar sta suspendirana snov in motnost vstopne vode v ultrafiltracijo visoki, na primer pri čiščenju odplak ali ponovne uporabe odplak, lahko ultrafiltracija deluje v načinu filtracije s prečnim-tokom. Vtok vstopi v sklop ultrafiltracijske membrane, del ga preide skozi površino membrane in postane proizvedena voda, drugi del pa se izpusti iz sklopa membrane z nečistočami, kot je suspendirana snov, da postane koncentrirana voda. Izpuščena koncentrirana voda je ponovno -tlačna in kroži nazaj do membranskega sklopa, pri čemer se vzdržuje strižna sila, ki nastane zaradi visoke hitrosti pretoka na površini membrane, in se odstranijo nečistoče, kot so suspendirane snovi, prestrežene na površini membrane, tako da se plast onesnaženja sklopa ultrafiltracijske membrane ohrani na razmeroma tanki ravni.

 

3. Filtracija izpusta koncentrata

Ko je vsebnost suspendiranih trdnih snovi v dotoku UF nizka, lahko UF deluje v načinu filtracije izpusta koncentrata. Vtok vstopi v membranski sklop UF in se iz membranskega sklopa izpusti z majhnim deležem koncentrata, običajno 5–10 % prostornine vtoka, in večina vtoka preide skozi površino membrane, da postane proizvedena voda.

 

Filtriranje izpusta koncentrata in delovanje načina filtracije s prečnim-tokom zahtevata tudi časovno določeno povratno izpiranje z vodo, s kemikalijami okrepljeno povratno izpiranje in redno kemično čiščenje za ponovno vzpostavitev učinkovitosti filtracije UF membrane. Način filtriranja s polnim{2}}tokom ima nizko porabo energije in nizek delovni tlak, zato so stroški delovanja nižji; medtem ko lahko način filtracije z navzkrižnim{3}}tokom prenese vplive z večjo vsebnostjo suspendiranih trdnih delcev. Specifično izbiro načina je treba določiti na podlagi vsebnosti suspendiranih trdnih snovi, motnosti in KPK v dotoku.

 

 

1. Zaznavanje delovanja UF membrane

Da bi preverili učinek delovanja UF naprave in možnost umazanije membrane, je potrebno med delovanjem UF naprave spremljati nekatere ključne parametre.

 

1.1 Motnost: nanaša se na suspendirane snovi, kot so blato, prah, fine organske snovi, plankton in koloidne snovi v vodi, zaradi katerih bo kakovost vode postala motna in bo predstavljala določeno stopnjo motnosti. Običajno te suspendirane snovi in ​​koloidne snovi parazitirajo tudi bakterije in viruse. Na primer, motnost pitne vode običajno ne sme presegati 1 NTU, motnost iztoka ultrafiltracijske membrane pa običajno ne sme presegati 0,1 NTU.

 

1.2 TSS (skupna suspendirana trdna snov): nanaša se na trdno snov, ki se zadrži na filtrski membrani, potem ko gre vzorec vode skozi filtrsko membrano z velikostjo por 0,45 μm in se posuši do konstantne teže pri 103 stopinjah ~105 stopinjah. Skupne suspendirane snovi so eden od pomembnih kazalnikov za merjenje stopnje onesnaženosti voda. Ta parameter je na splošno bolj natančen kot motnost (motnost običajno ne more zaznati zelo drobnih delcev).

 

1.3 SDI (indeks gostote zamuljenja): je eden od pomembnih parametrov indeksa kakovosti vode sistema za čiščenje vode z reverzno osmozo. Vrednost SDI predstavlja vsebnost delcev, koloidov in drugih snovi v vodi, ki lahko blokirajo različne naprave za čiščenje vode. Ta parameter se običajno uporablja za presojo možnosti, da delci in koloidi v vodi blokirajo različne naprave za čiščenje vode (glejte spodnjo sliko).

 

Določitev SDI je neprekinjeno dodajanje določenega tlaka (30 PSI, kar ustreza 2,1 kg/cm) izmerjenemu vzorcu vode na mikroporozni filtrirni membrani s premerom 47 mm in velikostjo por 0,45 μm ter beleženje časa Ti (sekunde), potrebnega za filtriranje 500 ml vode, in časa Tf (sekunde), potrebnega za ponovno filtriranje 500 ml vode po neprekinjeni filtraciji. 15 minut (T). Vrednost SDI se izračuna po formuli; na splošno se zahteva, da vrednost SDI dovoda reverzne osmoze (tj. ultrafiltracijske vode) ne presega 5.

 

1.4 TOC (Celotni organski ogljik): Ta parameter se najpogosteje uporablja za določanje vsebnosti organskih snovi v vodi. Nanaša se na skupno količino ogljika v raztopljenih in suspendiranih organskih snoveh v vodi, vključno z naravnimi in sintetičnimi organskimi snovmi. Skupni organski ogljik se na splošno uporablja za oceno možnosti in trenda organskega in biološkega umazanije membrane v dotoku ultrafiltracije. Ko je TOC vtoka ultrafiltracijske membrane večji od 2 mg/L, pomeni, da je možnost biološkega umazanije na površini ultrafiltracijske membrane zelo velika.

 

1.5 DOC (Raztopljeni organski ogljik): Del skupnega organskega ogljika (TOC), ki ga je mogoče raztopiti v vodi, se na splošno nanaša na organski ogljik, ki lahko prehaja skozi filtrirno membrano z velikostjo por 0,45 mikronov in se med postopkom analize ne izhlapi in izgubi. Razen pri odplakah je delež raztopljenega organskega ogljika (DOC) v večini naravnih vodnih teles glede na skupni organski ogljik (TOC) približno 80–95 %.

 

1.6 Železo in mangan: Sistem ultrafiltracijske membrane lahko zadrži oksidirane oblike železa in mangana, vendar lahko povzročijo tudi umazanijo membrane. Železovi ioni na splošno obstajajo naravno (kot je podtalnica) ali nastanejo zaradi korozije cevovodov ali opreme za predobdelavo z ultrafiltracijo ali z ostanki flokulantov, dodanih opremi za koagulacijo in bistrenje za predobdelavo z ultrafiltracijo.

 

1.7 Kalcij in magnezij: Trdota vode izvira predvsem iz kalcijevih ionov in magnezijevih ionov. Glede na trdoto lahko vodo razdelimo na mehko vodo (izračunano kot CaCO3, največja vrednost ni večja od 60 mg/L), trdo vodo (izračunano kot CaCO3, največja vrednost ni večja od 180 mg/L) in zelo trdo vodo (izračunano kot CaCO3, največja vsebnost ni večja od 180 mg/L). Trdota ni škodljiva za zdravje ljudi, če pa je trdota vode previsoka, bo med čiščenjem vode povzročila nastanek vodnega kamna na površini cevovodov, opreme ali membran.

 

1.8 Prevodnost: Prevodnost vode je linearno povezana s skupno količino raztopljenih trdnih snovi (TDS), kar kaže na prevodnost vode.

 

1.9 pH vrednost: uporablja se za označevanje pH vrednosti vode. Vrednost pH manjša od 7 je kisla, vrednost pH večja od 7 pa alkalna. Vrednost pH čiste vode je 7, kar je nevtralno. Visoka vrednost pH bo povzročila grenak okus vode in lahko povzroči nastanek vodnega kamna na vodovodnih ceveh in opremi. Voda z nizko vrednostjo pH bo razjedala ali raztopila kovine in drugo opremo.

 

1.10 Silicijev dioksid: delimo ga na aktivni silicijev dioksid (raztopljeni silicijev dioksid) ali neaktivni silicijev dioksid (koloidni silicijev dioksid). Na splošno bo koloidni silicijev dioksid pospešil obraščanje ultrafiltracijskih membran.

 

2. Vrste onesnaženja ultrafiltracijske membrane

2.1 Koloidno onesnaženje: Koloidi so v glavnem prisotni v površinskih vodah. Zlasti ob menjavi letnih časov voda vsebuje veliko količino suspendiranih snovi, kot so glina, mulj in drugi koloidi, ki so prisotni v vodnem telesu. Je izjemno škodljiv za ultrafiltracijske membrane. Ker v procesu filtracije veliko število koloidnih delcev steče na površino membrane s proizvedeno vodo, ki teče skozi membrano. Delci, ki jih prestreže membrana, zlahka tvorijo plast gela. Del delcev, ki so enaki ali manjši od velikosti por membrane, bo prodrl v pore membrane in blokiral vodni kanal, kar bo povzročilo nepopravljive spremembe. Poleg tega lahko železo, mangan v vodi in koloidi, ki nastanejo z dodajanjem železovih ali aluminijevih koagulantov pri predobdelavi z ultrafiltracijo, tvorijo plast gela na površini membrane.

 

2.2 Organsko onesnaženje: nekaj organskih snovi v vodi je umetno dodanih med čiščenjem vode, kot so površinsko aktivne snovi, detergenti in polimerni flokulanti, nekaj pa jih obstaja v naravni vodi; te snovi se lahko tudi adsorbirajo na površini membrane in poškodujejo delovanje membrane.

 

2.3 Mikrobno onesnaženje: Mikrobno onesnaženje je tudi nevaren dejavnik za varno delovanje ultrafiltracijskih membran. Nekatera hranila membrana prestreže in se kopičijo na površini membrane. V tem okolju se bakterije hitro razmnožujejo. Žive bakterije skupaj s svojimi izločki tvorijo mikrobno sluz in se tesno oprimejo površine membrane. Te sluzi se združujejo z drugimi sedimenti in tvorijo kompleksno pokrivno plast, ki ne vpliva samo na prepustnost membrane za vodo, temveč povzroči tudi nepopravljivo obraščanje membrane.

 

 

 

 

Priljubljena oznake: keramična uf membrana, proizvajalci, dobavitelji, tovarna keramične uf membrane