Mikrofiltrering: Hvordan sammenlignes det ?

øget fokus på teknologier, der opfylder strammere lovkrav og øget offentligt pres har motiveret kommunerne til at tage et seriøst kig på mikrofiltreringsmembraner (MF) som en levedygtig behandlingsmulighed. Denne artikel er beregnet til at gøre dig bekendt med det grundlæggende og diskutere, hvordan det sammenlignes med konventionelle alternativer.

Hvad er mikrofiltrering?

mikrofiltrering er en af en række membranprocesser. Råvand filtreres ved at passere gennem et plast-eller polymermateriale, der indeholder millioner af små porer (se figur 1). Filtrering opstår, fordi membranporerne er store nok til at lade vand passere, men alligevel små nok til at begrænse passagen af uønskede materialer såsom partikler og patogene organismer.

da denne filtrering er en i en “familie” af membraner, er det nyttigt at sammenligne den med andre, måske mere velkendte membranteknologier, herunder omvendt osmose (RO), nanofiltrering (NF) og ultrafiltrering (UF). Den primære forskel mellem membrantyperne er størrelsen af porerne i membranmaterialet: jo mindre hullerne er, desto mindre er materialerne membranen fjerner. Hver membran har et bestemt anvendelsesområde, som den er bedst egnet til (Se tabel 1).

denne membran har en typisk porestørrelse på 0,2 liter. Det er bedst egnet til fjernelse af partikler, turbiditet, suspenderede faste stoffer og patogener såsom Cryptosporidium og Giardia. En typisk Cryptosporidium oocyst er cirka 3p;5 liter i størrelse, hvilket er 15p; 25 gange større end porerne. Denne membran fungerer ved lave tryk på ca. 3p; 15 TMP.

Sådan fungerer mikrofiltrering

Membrankonfiguration kan variere mellem producenter, men typen “hul fiber” er den mest anvendte. Membraner i den hule fibertype støbes i rør eller strå med lille diameter, nominelt en meter lang. Tusinder af disse sugerør er bundtet sammen, og enderne er bundet til et epoksiskot eller “potting.”Enderne af potting er afskåret for at give adgang til indersiden af fibrene fra enden af potten. Bundterne forsegles derefter i et hus, der normalt er PVC eller rustfrit stål. Den forseglede potting skaber et separat, forseglet rum i modulet, der isolerer adgang til indersiden af fibrene fra adgang til ydersiden. Denne membran – og boligkombination kaldes et modul. Det gør det muligt at tvinge vand gennem fibervæggene uden kortslutning.

systemdesign udføres, når den ønskede strømningshastighed og vandforhold er kendt, og der er udført en pilot for at bestemme det krævede antal moduler. Modulerne ledes derefter sammen på en måde, der gør det muligt at tvinge vand fra den ene side af fibrene gennem membranvæggen og opsamles fra modulernes filtratside.

typisk pumpes vandet fra ydersiden af fibrene, og det rene vand opsamles fra indersiden af fibrene. Dette kaldes “udenfor-til-inde” strømning (se figur 2). Denne strømningsretning vendes undertiden afhængigt af producent og membrankonfiguration.

Mikrofiltreringsmembraner, der anvendes i drikkevandsapplikationer, fungerer normalt i “blindgyde”-strømningsregimet. I blindgyde filtreres alt vandet, der føres til membranen, gennem membranen (se figur 3). En filterkage, der skal periodisk tilbagevaskes fra membranoverfladeformerne. Genvindingsgraden er normalt større end 90 procent på kilder, der har ret høj kvalitet, lav turbiditetsfoder.

Tilbagevask

periodisk tilbagevask udføres for at fjerne filtrerede materialer fra membranoverfladen. En vand-kun returskylning skyller en bølge af filtreret vand gennem membranen for at løfte sediment fra overfladen og skylle det til affald. Nogle producenter bruger kemisk tilbagevask eller højtryk “air-ram” tilbagevask. Målet er imidlertid det samme uanset metode: at fjerne faste stoffer fra membranen ved at løfte snavs væk. Tilbagevask udføres en gang hver 10p;20 minutter og udføres normalt på en tidsbestemt basis for at forhindre alvorlig begroning, der kan opstå, hvis der fik lov til at opbygges et betydeligt pres mellem tilbagevask.

kemisk rengøring

selv med tilbagevask vil MF-membraner langsomt ødelægge. Dette indikeres ved en gradvis stigning i driftstrykket. For at opretholde systemets ydeevne over en længere periode anvendes kemisk rengøring. Normalt præformet hver til fire uger, det bruges til at rengøre og sterilisere membranen. Flere kemiske rengøringsteknikker kan anvendes, herunder chloreret rengøring (kun visse membraner kan modstå denne metode), syrengøring, kaustisk rengøring eller en række proprietære løsninger.

mikrofiltrering vs. Konventionelle

MF-membraner har mange funktioner, der sammenligner med konventionelle systemer, såsom omkostningskonkurrenceevne. Ved første gennemgang ser det ud til, at prisen for en membranpakke er højere end udstyr til konventionelle filtre. MF-systemet er dog mere en komplet pakke end filtre alene. Et kildevand MF-anlæg er i det væsentlige komplet. Der er ingen kemiske pre-feed udstyr eller foder kontrol, ingen flash blandere, ingen flokkulatorer, og ingen kompliceret Beton arbejde såsom bundfældning og filter bassiner. Som et resultat sammenligner de samlede omkostninger ved et MF-system ofte positivt med dets konventionelle modstykke.

MF-systemer er nemme at betjene, da filtrering, tilbagevask og rengøring alle udføres automatisk. Derudover, fordi det filtrerer via en fysisk belastningsmekanisme, kræver MF normalt ingen kemisk forbehandling, og kemisk anvendelse holdes på et minimum. Der er ingen komplicerede kemiske fodersystemer til at overvåge og optimere. Da næsten alle bakterier, uklarhed og patogener fjernes fra vandet, kan den nødvendige mængde efterchlorering også reduceres. Endelig betyder fraværet af kemisk forblanding, at der ikke kræves kendskab til kemisk blanding og flokkulering.<

med spændingsmekanismen ændres den filtrerede vandkvalitet ikke med pigge i råvandskvaliteten. Da membranen udelukker alle partikler, der er større end dens porestørrelse, vil membranen konsekvent fjerne partikler uanset den tilstedeværende mængde. Resultatet er, at en stigning i foder turbiditet ikke vil dukke op i spildevand turbiditet. Konventionelle systemer kræver på den anden side nøje overvågning og drift af anlægsoperatøren, hvilket ikke altid er muligt med mindre systemer, hvor operatørerne muligvis kun er på stedet med mellemrum.

figur 4 og 5 viser typiske driftsdata taget fra en undersøgelse udført for et lille samfund. Forsyningsvandkilden er en, der oplever relativt høje turbiditetsspidser under stormhændelser. Graferne er for rå og filtreret turbiditet og partikelantal. De illustrerer konsistensen af filtreret vandkvalitet i løbet af undersøgelsens varighed.

membranerne fungerer som en fysisk barriere for patogener såsom Cryptosporidium og Giardia såvel som bakterier. En typisk MF porestørrelse er 0,2 liter, og et Cryptosporidium er mellem 3 p;5 liter. Som det ses i graferne, er selv den mindste Cryptosporidium oocyst 15 gange større end membranporen. Med øget offentlig bekymring over fjernelse af patogen i drikkevand er denne funktion en primær fordel.

omvendt osmose / nanofiltrering

RO-membraner er i stand til de fineste adskillelser og bruges til blødgøring, kemisk genvinding, afsaltning, fjernelse af nitrat og sulfat og fjernelse af radium. NF, undertiden kaldet” utæt omvendt osmose”, er nært beslægtet, i stand til en vis blødgøring og fjernelse af farve, THM-forstadier/organiske stoffer, pesticider, metaller og vira. Membranens “tæthed” er beskrevet i form af afskæring af molekylvægt (MVCO) og procentvis afvisning af visse Ioniske stoffer, såsom salt. I mange tilfælde er kemisk forbehandling og korrekt forbehandling afgørende for at opretholde anlæggets drift ved at minimere begroning. RO-membraner fungerer i området 200P; 500 psi trans-membrantryk (TMP) til de fleste kommunale applikationer. NF-membraner fungerer typisk i 60P; 200 psi TMP-området. TMP er tryktabet på tværs af membranen.

ultrafiltrering

denne membran har en typisk porestørrelse på omkring 0, 002 p;0, 05 liter (mikron,10-6 m, 1/25.000 tommer). Ultrafiltrering bruges ofte til fjernelse af makromolekyler, kolloider, vira og proteiner i den biomedicinske og farmaceutiske industri. Ultrafiltrering anvendes undertiden til overflade-eller grundvandsbehandling til drikkevand, når kildevandet er konstant lavt i uklarhed med ringe chance for pigge. De opererer generelt i 20P; 50 psi TMP-området.

konklusion

mikrofiltrering er en spirende teknologi, der kan opfylde behovene for stadig strengere lovgivningsmæssige og offentlige pres.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.