Što je ultrafiltracija vode?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Učinkovit način pročišćavanja vode je probijanje kroz polupropusne membrane. Procesi filtriranja klasificirani su prema veličini čestica koje se odvajaju:

• mikrofiltracija kroz membrane s veličinom pora od 0,05 do 10 mikrona;
• ultrafiltracija - pore od 0,001 µm do 0,05 µm;
• reverzna osmoza i nanofiltracija - pore 1 nm i niže.

Ultrafiltracija vode dizajnirana je za uklanjanje mikroorganizama i makroskopskih inkluzija iz nje koji ne prolaze kroz pore membrane.

Tradicionalni mehanizam filtara za zatrpavanje temelji se na čišćenju gravitacijom. Ultrafiltracija je slična prosijavanju kroz porozno sito, gdje se odvajaju sve čestice većeg promjera.

Vrste membrana

Filterski elementi su ravne ploče ili vlakna s kapilarama. Kroz prve se uglavnom provodi ultrafiltracija otpadnih voda, a druge su namijenjene zatretman vode.

Vlakna su uglavnom jednokanalna, s unutarnjim promjerom od oko 0,8 mm. Često su podvrgnuti stresu i mogu se uništiti povratnim ispiranjem. Višekanalna vlakna sadrže više kapilara i značajno su jača.

Membrane su izrađene od polimera kao što je poliestersulfon. Njegovi parametri se mogu mijenjati dodavanjem drugih sintetičkih materijala. Širok raspon pH vrijednosti tekućina koje se obrađuju omogućuje učinkovito čišćenje filterskih elemenata.

Polimerne membrane moraju se povremeno dekontaminirati, jer mikrobi vole jesti organsku tvar i stvaraju kolonije na njoj.

Dugotrajna keramička membrana, koja se dobro pere deterdžentima. Cijena mu je viša, ali vijek trajanja doseže 10 godina.

Načini filtriranja

Sustav ultrafiltracije vode sastoji se od modula ispunjenih šupljim poroznim vlaknima. Početna tekućina ulazi u kapilare, nakon čega dolazi do filtracije kroz bočne stijenke. Moguće je i obrnuto.

Ispiranje se vrši filtratom s dovodom u suprotnom smjeru. Ravnomjerna raspodjela tekućine izvan vlakana osigurava uklanjanje naslaga iz kapilara. Ovdje je važno odabrati pravi način ispiranja kako bi se sloj onečišćenja lakše odstranio.

Filteri rade u dva načina rada, od kojih je jedan tlak: voda se dovodi u kućište uređaja pod pritiskom. Metoda uranjanja izvodi se pomoću membrana spuštenih u otvoreni spremnik. Na izlaznoj strani stvara se vakuum i tekućina se usisava kroz materijal filtera.

Moduli su raspoređeni okomito. Voda u njih ulazi s jednog kraja, a ispušta se s drugog. Broj modula u jednom filteru obično ne prelazi dvije jedinice. Zbog toga je potrebno manje brtvila, što smanjuje vjerojatnost propuštanja. Vertikalni moduli prikladni su za održavanje i testiranje. Lako ih je instalirati i ukloniti.

Načini filtra

Kada se izvodi ultrafiltracija vode, filteri mogu raditi u slijepoj ulici i tangencijalnom načinu rada. U prvom slučaju, sva isporučena voda se pročišćava. Naslage s membrane povremeno se uklanjaju tijekom procesa ispiranja ili s odvodnom strujom. Membrana se brzo kvari i pad tlaka na njoj mora biti nizak, što smanjuje performanse aparata. Metoda se koristi za obradu vode, s niskom koncentracijom suspenzija.

U tangencijalnom načinu rada, filtrirani medij cirkulira duž površine membrane i na njoj se stvaraju male naslage. Turbulencija strujanja u dovodnom kanalu omogućuje pročišćavanje vode s visokom koncentracijom suspendiranih tvari. Nedostaci ove metode su povećanje troškova energije za stvaranje visokog protoka i potreba za ugradnjom dodatnih cjevovoda.

Parametri ultrafiltracije

Glavni parametri ultrafiltracije su:

1. Selektivnost - omjer koncentracija nečistoća ukontaminirana voda (C_in.) i u filtratu (C_out.): R=(1 - C_{out./ S}in._{) ∙ 100%. Za proces ultrafiltracije, velika je, što vam omogućuje da uhvatite i najmanje čestice, uključujući bakterije i viruse.}
2. Potrošnja filtriranja - količina pročišćene vode po jedinici vremena.
3. Specifična potrošnja filtrata - količina proizvoda koja prolazi kroz 1 m2 površine membrane. Ovisi o karakteristikama filtarskog elementa i čistoći izvorne vode.
4. Pad tlaka u membrani - razlika između tlaka na strani dovoda i strane filtrata.
5. Permeabilnost je omjer između specifične brzine protoka filtrata i pada tlaka na membrani.
6. Hidraulička učinkovitost - omjer između brzine protoka filtrata i dovedene izvorne vode.

Ultrafiltracija za dezinfekciju vode

Tradicionalne metode za uklanjanje mikroorganizama uključuju tehnologije pomoću reagensa. Ultrafiltracija vode sastoji se u fizičkom odvajanju mikroorganizama i koloida iz nje zbog male veličine pore membrane. Prednost metode je uklanjanje leševa mikroorganizama, algi, organske tvari i mehaničkih čestica. Istodobno, nema potrebe za posebnim tretmanom vode, koji je u drugim slučajevima obavezan. Sve što trebate učiniti je proći kroz mehanički filter od 30 mikrona.

Kada kupujete filtere, morate odrediti veličinu pora membrane. Za potpuno uklanjanje virusa, promjeri rupa trebaju biti na razini od 0,005 µm. Za velike veličine pora, funkcija dezinfekcijeneće pokrenuti.

Osim toga, tehnologija ultrafiltracije omogućuje bistrenje vode. Sve suspendirane krute tvari u potpunosti su uklonjene.

Instalacija za ultrafiltracijsku vodu sadrži uređaje koji su spojeni paralelno, što osigurava potrebnu izvedbu procesa i mogućnost njihove zamjene tijekom rada.

Pročišćavanje vode prije filtera za ionsku izmjenu

Smola je učinkovita u zadržavanju koloidnih čestica veličine 0,1-1,0 µm, ali brzo začepljuju granule. Ispiranje i regeneracija tu su od male pomoći. Posebno je teško ukloniti čestice SiO_{2, kojih ima posebno u izvorima i riječnoj vodi. Nakon začepljenja, smola počinje rasti mikroorganizama na mjestima koja nisu oprana otopinama za čišćenje.}

Ionski izmjenjivači također su aktivno začepljeni emulgiranim uljima koja se ne mogu ukloniti. Začepljenje je toliko ozbiljno da je lakše promijeniti filter nego odvojiti ulje od njega.

Filtrirajuće granule smole aktivno su začepljene visokomolekularnim spojevima. Aktivni ugljen ih dobro uklanja, ali ima kratak vijek trajanja.

Smole za ionsku izmjenu učinkovite su zajedno s ultrafiltracijom uklanjajući više od 95% koloida.

Obrada vode - ultrafiltracija prije reverzne osmoze

Operativni troškovi se smanjuju postupnom ugradnjom filtara uz uzastopno smanjenje veličine zadržanih čestica. Ako se prije modula za ultrafiltraciju ugradi grublje čišćenje, tada se povećava učinkovitost sustava reverzne osmoze. Potonji su osjetljivi na anionske i neionske flokulanse ako se koagulacija kontaminanata izvodi u preliminarnoj fazi.

Velika molekularna organska tvar brzo začepljuje pore membrana reverzne osmoze. Brzo su obrasli mikroorganizmima. Predfiltriranje vode rješava sve probleme i isplativo je kada se koristi s obrnutom osmozom.

Pročišćavanje otpadnih voda

Ultrafiltracijski tretman otpadnih voda omogućuje ponovnu upotrebu u industriji. Prikladni su za uporabu u inženjerstvu, a tehnogeno opterećenje na otvorenim vodnim tijelima za potrebe za piće je smanjeno.

Membranske tehnologije koriste se za pročišćavanje otpadnih voda iz galvanske i tekstilne proizvodnje, u prehrambenoj industriji, sustavima za uklanjanje željeza, pri uklanjanju uree, elektrolita, spojeva teških metala, naftnih derivata itd. iz otopina. Time se povećava učinkovitost tretman i pojednostavljuje tehnologiju.

Uz nečistoće niske molekularne težine, ultrafiltracija može proizvesti čiste koncentrate proizvoda.

Posebno je važan problem odvajanja emulgiranih ulja iz vode. Prednost membranske tehnologije je jednostavnost procesa, niska potrošnja energije i nema potrebe za kemikalijama.

Obrada površinske vode

Taloženje i filtracija su prije bili učinkoviti načini za pročišćavanje vode. Ovdje se učinkovito uklanjaju nečistoće prirodnog podrijetla, no sada su se pojavile tehnogene onečišćujuće tvari za čije uklanjanjepotrebne su druge metode čišćenja. Posebno mnogo problema stvara primarno kloriranje vode, pri čemu nastaju organoklorni spojevi. Upotreba dodatnih stupnjeva pročišćavanja s aktivnim ugljenom i ozoniranjem povećava cijenu vode.

Ultrafiltracija vam omogućuje da dobijete pitku vodu izravno iz površinskih izvora: iz nje se uklanjaju alge, mikroorganizmi, suspendirane čestice i drugi spojevi. Metoda je učinkovita s preliminarnom koagulacijom. Istodobno, nije potrebno dugo taloženje, jer nije potrebno stvaranje velikih pahuljica.

Instalacija ultrafiltracije vode (fotografija ispod) omogućuje postizanje konstantno dobre kvalitete pročišćene vode bez upotrebe složene opreme i reagensa.

Upotreba metoda koagulacije postaje neučinkovita jer se mnogi organski spojevi u vodi ne otkrivaju tradicionalnom metodom oksidacije kalijevog permanganata. Osim toga, organski sadržaj uvelike varira, što otežava odabir potrebne koncentracije reagensa.

Zaključak

Ultrafiltracija vode kroz membrane omogućuje postizanje potrebne čistoće uz minimalnu potrošnju reagensa. Otpadne vode nakon pročišćavanja mogu se koristiti u industrijske svrhe.

Ultrafiltracija nije uvijek učinkovita. Metoda ne dopušta uklanjanje nekih tvari, na primjer, organoklornih spojeva i nekih huminskih kiselina. U takvim slučajevima primjenjuje se višestupanjsko čišćenje.