Mikrofiltrace: jak to porovnává ?

zvýšené zaměření na technologie, které splňují přísnější regulační požadavky a zvýšený tlak veřejnosti, motivovalo obce k vážnému pohledu na mikrofiltrační (MF) membrány jako životaschopnou možnost léčby. Účelem tohoto článku je seznámit vás se základy a diskutovat o tom, jak se porovnává s konvenčními alternativami.

co je mikrofiltrace?

mikrofiltrace je jedním z řady membránových procesů. Surová voda se filtruje průchodem plastovým nebo polymerním materiálem, který obsahuje miliony malých pórů (viz Obrázek 1). K filtrování dochází, protože membránové póry jsou dostatečně velké, aby umožnily průchod vody, přesto dostatečně malé, aby omezily průchod nežádoucích materiálů, jako jsou částice a patogenní organismy.

protože je tato filtrace jednou z „rodiny“ membrán, je užitečné ji porovnat s jinými, možná známějšími membránovými technologiemi včetně reverzní osmózy (RO), nanofiltrace (NF) a ultrafiltrace (UF). Primární rozdíl mezi typy membrán je velikost pórů v membránovém materiálu: čím menší jsou otvory, tím menší jsou materiály, které membrána odstraňuje. Každá membrána má určitý rozsah aplikací, pro které je nejvhodnější (viz tabulka 1).

tato membrána má typickou velikost pórů 0,2 µm. Je nejvhodnější pro odstranění částic, zákalu, nerozpuštěných pevných látek a patogenů, jako je Kryptosporidium a Giardia. Typický Kryptosporidium oocyst je přibližně 3p; 5µm ve velikosti, což je 15p; 25 krát větší než póry. Tato membrána pracuje při nízkých tlacích přibližně 3p; 15 TMP.

jak mikrofiltrace funguje

konfigurace membrány se může mezi výrobci lišit, ale nejčastěji se používá typ“ dutého vlákna“. Membrány typu dutých vláken se odlévají do trubek nebo slámy o malém průměru, nominálně o délce jednoho metru. Tisíce těchto brček jsou spojeny dohromady a konce jsou spojeny do epoxidové přepážky nebo „zalévání“.“Konce zalévání jsou odříznuty, aby se umožnil přístup k vnitřku vláken od konce zalévání. Svazky jsou pak utěsněny do pouzdra, které je obvykle PVC nebo nerezová ocel. Utěsněné zalévání vytváří samostatný, uzavřený prostor v modulu, který izoluje přístup k vnitřku vláken od přístupu ven. Tato kombinace membrány a pouzdra se nazývá modul. Umožňuje, aby byla voda protlačována stěnami vláken bez zkratu.

návrh systému se provádí, jakmile je znám požadovaný průtok a vodní podmínky a byl proveden pilot pro stanovení požadovaného počtu modulů. Moduly jsou pak vedeny dohromady způsobem, který umožní, aby voda byla vytlačována z jedné strany vláken přes membránovou stěnu a shromažďována z filtrátové strany modulů.

obvykle se voda čerpá z vnější strany vláken a čistá voda se shromažďuje z vnitřní strany vláken. Tomu se říká tok“ ven-dovnitř “ (viz Obrázek 2). Tento směr proudění je někdy obrácen v závislosti na konfiguraci výrobce a membrány.

Mikrofiltrační membrány používané v aplikacích pitné vody obvykle pracují v režimu“ slepé uličky“. Ve slepé uličce je veškerá voda přiváděná do membrány filtrována přes membránu (viz obrázek 3). Vytvoří se filtrační koláč, který musí být pravidelně opláchnut z povrchu membrány. Míra zotavení je obvykle vyšší než 90 procent na zdrojích, které mají poměrně vysokou kvalitu, nízké zákal krmiva.

zpětné proplachování

periodické zpětné proplachování se provádí za účelem odstranění filtrovaných materiálů z povrchu membrány. Zpětný proplach pouze pro vodu zpětně spláchne nárůst filtrované vody přes membránu, aby zvedl sediment z povrchu a propláchl jej do odpadu. Někteří výrobci používají chemické zpětné proplachování nebo vysokotlaké zpětné proplachování „air-ram“. Cíl je však stejný bez ohledu na metodu: odstranit pevné látky z membrány zvednutím nečistot. Proplachování se provádí jednou za 10p; 20 minut a obvykle se provádí na časovaném základě, aby se zabránilo vážnému znečištění, ke kterému by mohlo dojít, pokud by se mezi proplachováním vytvořil významný tlak.

Chemické čištění

i při zpětném praní se MF membrány pomalu znečišťují. To je indikováno postupným zvyšováním provozního tlaku. Pro udržení výkonu systému po delší dobu se používá chemické čištění. Obvykle se předem připravuje každý jeden až čtyři týdny, používá se k čištění a sterilizaci membrány. Lze použít několik technik chemického čištění, včetně chlorovaného čištění (pouze určité membrány vydrží tuto metodu), čištění kyselinou, žíravé čištění nebo řadu proprietárních roztoků.

mikrofiltrace vs. Konvenční

MF membrány mají mnoho funkcí, které porovnávají s konvenčními systémy, jako je konkurenceschopnost nákladů. Při první kontrole se zdá, že náklady na membránový balíček jsou vyšší než u běžných filtrů. Systém MF je však spíše kompletním balíčkem než samotnými filtry. Zdroj vody MF zařízení je v podstatě kompletní. Neexistují žádné chemické zařízení před podáváním nebo ovládací prvky krmiva, žádné míchačky blesku, žádné flokulátory a žádné složité betonové práce, jako jsou usazovací a filtrační nádrže. Výsledkem je, že celkové náklady na systém MF se často příznivě srovnávají s jeho konvenčním protějškem.

MF systémy jsou snadno ovladatelné, protože filtrace, zpětné proplachování a čištění jsou prováděny automaticky. Kromě toho, protože filtruje mechanismem fyzického namáhání, MF obvykle nevyžaduje žádné chemické předběžné podávání a chemické použití je omezeno na minimum. Neexistují žádné složité chemické krmné systémy pro monitorování a optimalizaci. Kromě toho, protože téměř všechny bakterie, zákal a patogeny jsou odstraněny z vody, může být také sníženo potřebné množství post-chlorace. Konečně, absence chemického předkrmování znamená, že není nutná znalost chemického míchání a flokulace.<

s napínacím mechanismem se kvalita filtrované vody nemění s hroty v kvalitě surové vody. Protože membrána vylučuje všechny částice větší než její velikost pórů, membrána bude důsledně odstraňovat částice bez ohledu na přítomné množství. Výsledkem je, že v zákalu odpadních vod se neobjeví špička zákalu krmiva. Na druhé straně konvenční systémy vyžadují pečlivé sledování a provoz provozovatelem zařízení, což není vždy možné u menších systémů, kde mohou být provozovatelé na místě pouze přerušovaně.

obrázky 4 a 5 zobrazují typické provozní údaje získané ze studie provedené pro malou komunitu. Zdroj napájecí vody je ten, který během bouřkových událostí zažívá relativně vysoké špičky zákalu. Grafy jsou pro surový a filtrovaný zákal a počty částic. Ilustrují konzistenci filtrované kvality vody po dobu trvání studie.

membrány působí jako fyzická bariéra proti patogenům, jako je Kryptosporidium a Giardia, jakož i bakteriím. Typická velikost pórů MF je 0,2 µm a Kryptosporidium je mezi 3p; 5 µm. Jak je vidět na grafech, i nejmenší Kryptosporidium oocyst je 15krát větší než membránový pór. Se zvýšeným zájmem veřejnosti o odstraňování patogenů v pitné vodě je tato funkce primárním přínosem.

Reverzní osmóza / nanofiltrace

ro membrány jsou schopné nejjemnějších separací a používají se pro změkčení, chemickou regeneraci, odsolování, odstraňování dusičnanů a síranů a odstraňování radia. NF, někdy nazývaná „děravá reverzní osmóza“, je úzce spjata, schopná určitého změkčení a odstranění barvy, prekurzorů/organických látek THM, pesticidů, kovů a virů. „Těsnost“ membrány je popsána z hlediska odříznutí molekulové hmotnosti (MWCO) a procentního odmítnutí určitých iontových látek, jako je sůl. V mnoha případech jsou chemické předzpracování a správné předúpravy rozhodující pro udržení provozu zařízení minimalizací znečištění. Ro membrány pracují v rozsahu 200P; 500 psi trans-membránový tlak (TMP) pro většinu komunálních aplikací. NF membrány obvykle pracují v rozsahu TMP 60p;200 psi. TMP je tlaková ztráta přes membránu.

ultrafiltrace

tato membrána má typickou velikost pórů asi 0, 002 p;0, 05 µm (mikron, 10-6 m, 1/25 000 palce). Ultrafiltrace se často používá k odstranění makromolekul, koloidů, virů a proteinů v biomedicínském a farmaceutickém průmyslu. Ultrafiltrace se někdy aplikuje na úpravu povrchových nebo podzemních vod pro pitnou použití, když je zdrojová voda trvale nízká v zákalu s malou šancí na hroty. Obvykle pracují v rozsahu 20P; 50 psi TMP.

závěr

mikrofiltrace je narůstající technologie, která může splnit potřeby stále přísnějších regulačních a veřejných tlaků.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.