Tlačna-ultrafiltracija in potopljena ultrafiltracija sta dve glavni inženirski obliki ultrafiltracijske membranske tehnologije. Medtem ko imata isti osnovni princip membranskega filtriranja, se razlikujeta v pogonski sili, zgradbi membranskega modula, načinu delovanja in ustreznih scenarijih.
I. Gonilna sila in način delovanja
Tlačna-vrsta ultrafiltracije
Surova voda se črpa v zaprto membransko ohišje, kar ustvarja pozitivno tlačno razliko (običajno 0,5–2,5 bara) čez membrano. Prečiščena voda pronica skozi membrano pod tlakom in izteka iz vodnega konca izdelka.
Deluje lahko kot slepo-filtriranje ali navzkrižno{1}}filtriranje. Pri-filtraciji v slepi ulici lahko stopnja regeneracije vode doseže 90 %–95 %. Pri-filtraciji s prečnim tokom se koncentrat reciklira, stopnja predelave pa se zmanjša na 75 %–90 %.
Membranski pretok je razmeroma visok, z načrtovanimi vrednostmi se običajno gibljejo od 40–120 L/(m²·h), odvisno od kakovosti vode in delovanja membrane.
Potopljena ultrafiltracija
Membranski modul je neposredno potopljen v odprt rezervoar za vodo. Permeatna črpalka črpa vodo iz membranske votline in ustvarja podtlak (transmembranska tlačna razlika le 0,1–0,6 bara, tj. od -10 do -60 kPa). Voda se filtrira s sesalnim pogonom.
Gre za skoraj povsem slepo{0}}filtracijo, s stopnjo obnovitve sistema, ki je običajno večja ali enaka 95 %, in dolgim ciklom odstranjevanja blata.
Pretok je razmeroma nizek, na splošno je načrtovan na 15–40 L/(m²·h), ker nizka tlačna razlika in gravitacijsko usedanje zahtevata zadostno površino membrane.
II. Struktura membranskega modula in značilnosti materiala
Vrsta tlaka
Membranska vlakna so inkapsulirana v cilindrično tlačno-ohišje, običajno s premerom 4 palca/8 palcev, dolžine 1–2 metra, z oceno odpornosti na tlak 3–10 barov.
Membranska vlakna so lahko pod notranjim ali zunanjim tlakom, kar ima za posledico izjemno visoko gostoto pakiranja, ki doseže 400–800 m²/m³ prostornine modula (8-palčni elementi lahko dosežejo površino membrane 60–80 m²).
Običajni membranski materiali: PVDF, PES, PS; velikost por 0,01–0,04 μm; mejna vrednost molekulske mase 100–150 kDa.
Potopljeni tip
Membranska vlakna so obešena v obliki zavese ali snopa, brez zunanje lupine in so neposredno nameščena na okvir membrane in potopljena v rezervoar. Tipična gostota pakiranja okvirja membrane je 200–400 m²/m³ prostornine rezervoarja.
Membranska vlakna se zanašajo na nizko{0}}tlačno sesanje, večinoma z zunanjim pritiskom, pri čemer je plast proti obraščanju obrnjena navzven. Membranski rezervoar je opremljen s perforiranimi prezračevalnimi cevmi za velike zračne mehurčke za drgnjenje površine membrane.
Material je v glavnem ojačan PVDF; membranska vlakna so zasnovana tako, da prenesejo-dolgotrajne zračne vibracije, ki zahtevajo visoko natezno trdnost.
III. Razlike v delovanju in vzdrževanju Pranje in čiščenje
Tlačni tip uporablja pogosto hidravlično povratno izpiranje (povratni tok lahko doseže 1,5–2,5-kratni tok permeata) v kombinaciji z zrak-vodnim povratnim izpiranjem.
Sistemi s potopljeno membrano se v prvi vrsti zanašajo na neprekinjeno prezračevanje, da ustvarijo velike mehurčke, ki drgnejo vlakna membrane. Pogostost povratnega izpiranja je nizka, za vzdrževanje prepustnosti pa se običajno uporablja kemično čiščenje.
Zahteve za predhodno obdelavo
Tlačni membranski-sistemi so občutljivi na delce v dotoku. Predobdelava pogosto zahteva samo-čistilni filter (natančnost 100–300 μm) za zaščito membranskih vlaken; v nasprotnem primeru obstaja verjetnost zloma vlaken ali obraščanja.
Potopljeni membranski sistemi lahko zaradi svojih velikih kanalov in učinka usedanja v -rezervoarju neposredno obdelajo visoke koncentracije suspendiranih trdnih snovi (npr. MLSS v MBR lahko doseže 8000–15000 mg/L). So minimalno odvisni od predobdelave in lahko neposredno sprejmejo odplake iz koagulacijskih sedimentacijskih rezervoarjev ali biološke mešane tekočine.
Koncentracija in metoda kemičnega čiščenja
V membranskih sistemih-tlačnega tipa kemična čistilna raztopina kroži znotraj ohišja membrane in zagotavlja zadosten stik. Vendar mora biti stran permeata med postopkom čiščenja izolirana.
Sistemi s potopljeno membrano vključujejo sprotno povratno izpiranje kemikalij za namakanje vlaken membrane ali dvigovanje okvirja membrane v rezervoar za kemično čiščenje. To je nekoliko bolj delovno-intenzivno, vendar je samih membranskih vlaken lažje rokovati.