精密ろ過:それはどのように比較されますか?

厳しい規制要件を満たす技術への関心の高まりと国民の圧力の高まりにより、自治体は実行可能な治療選択肢として精密ろ過(MF)膜を真剣に見て この記事では、基本を理解し、それが従来の選択肢とどのように比較するかを議論することを目的としています。

精密ろ過とは何ですか?

精密ろ過は、多くの膜プロセスの1つです。 原水は、何百万もの小さな孔を含むプラスチックまたは高分子材料を通過することによって濾過される(図1参照)。 ろ過は、膜孔が水を通過させるのに十分な大きさであるが、粒子状物質や病原性生物などの望ましくない物質の通過を制限するのに十分な小ささ

この濾過は膜の”ファミリー”の一つであるため、逆浸透(RO)、ナノ濾過(NF)、限外濾過(UF)など、他の、おそらくより身近な膜技術と比較することは有用である。 膜の種類の主な違いは、膜材料中の細孔の大きさである:穴が小さいほど、膜が除去する材料は小さくなる。 各膜に最も適する特定の応用範囲がある(表1を見なさい)。

この膜は、典型的な孔径が0.2μ mである。 それはCryptosporidiumおよびGiardiaのような微粒子、濁り度、中断された固体および病原体の取り外しのために最も適している。 典型的なCryptosporidium oocystは約3pであり、5μ mのサイズであり、これは15pであり、細孔よりも25倍大きい。 この膜はおよそ3pの低圧で作動する;15TMP。

精密ろ過の仕組み

膜の構成はメーカーによって異なりますが、”中空糸”タイプが最も一般的に使用されています。 中空糸タイプの膜は、名目上1メートルの長さの小さな直径の管またはストローに鋳造される。 たくさんのこれらのわらは一緒に束ねられ、端はエポキシの隔壁か”pottingに結ばれる。”ポッティングの端はポッティングの端から繊維の内部へのアクセスを可能にするために断ち切られます。 束は通常ポリ塩化ビニールまたはステンレス鋼であるハウジングにそれから密封されます。 密封されたpottingはアクセスからの外側への繊維の内部へのアクセスを隔離するモジュールで別の、密封されたスペースを作成する。 この膜とハウジングの組み合わせはモジュールと呼ばれます。 それは水が短絡しないで繊維の壁を通して強制されるようにします。

システム設計は、所望の流量と水の状態が判明し、必要なモジュール数を決定するためのパイロットが実行されると行われます。 次いで、モジュールは、水が繊維の一方の側から膜壁を通って強制され、モジュールの濾液側から回収されることを可能にする方法で一緒に配管される。

通常、水は繊維の外側から汲み上げられ、きれいな水は繊維の内側から集められます。 これを”外側から内側へ”フローと呼びます(図2参照)。 この流れ方向は時々製造業者および膜構成によって逆転します。

飲料水用途に使用される精密ろ過膜は、通常、”行き止まり”の流れ体制で動作します。 行き止まりの流れでは、膜に与えられる水すべては膜を通してろ過されます(図3を見て下さい)。 膜表面から定期的に逆洗されなければならない濾過ケーキが形成される。 回復率はかなり良質、低い濁り度の供給がある源の90パーセントより普通大きい。

逆洗

膜表面からろ過された材料を除去するために定期的な逆洗が行われます。 水だけ逆洗は膜を通して表面からの沈殿物を持ち上げ、無駄にするために洗い流すためにろ過された水のサージをbackflashes。 いくつかの製造業者は、化学的な逆洗または高圧の”エアラム”逆洗を使用する。 但し、目的は方法にもかかわらず同じである:土を持ち上げることによって膜から固体を取除くため。 逆洗は10p毎に一度行われ、20分は重要な圧力が逆洗の間で造り上げるようにされたら起こるかもしれない厳しい汚染を防ぐために普通時限基礎で

ケミカルクリーニング

逆洗でもMF膜はゆっくりとファウルします。 これは、動作圧力が徐々に増加することによって示される。 長期間にわたるシステム性能を維持するためには、化学クリーニングは用いられる。 通常1から4週毎に前もって形成されて、膜をきれいにし、殺菌することを使用します。 塩素洗浄(特定の膜のみがこの方法に耐えることができる)、酸洗浄、苛性洗浄、または多数の独自の溶液を含むいくつかの化学洗浄技術を使用するこ

従来の

MF膜は、コスト競争力など、従来のシステムと比較して多くの特徴を持っています。 最初のレビューでは、膜パッケージのコストは、従来のフィルタのための機器よりも高いように見えます。 但し、MFシステムは単独でフィルターより完全なパッケージの多くである。 源水MFの植物は本質的に完全である。 化学前供給装置か供給制御、抜け目がないミキサー、flocculatorsおよび解決およびフィルター洗面器のような複雑で具体的な仕事がありません。 その結果、MFシステムの総コストは、多くの場合、その従来の対応と好意的に比較します。

MFシステムはろ過、逆洗およびクリーニングがすべて自動的に行われるので作動し易い。 さらに、それが物理的な緊張のメカニズムによってろ過するので、MFは通常化学前供給を要求しないし、化学使用法は最低に保たれる。 監視し、最大限に活用するべき複雑な化学供給システムがない。 さらに、ほとんどすべての細菌、濁りおよび病原体が水から除去されるので、必要とされる塩素化後の量もまた減少され得る。 最後に、化学前供給の不在は化学混合および凝結の知識が要求されないことを意味します。<

ひずみ機構により、ろ過された水質は原水の品質のスパイクによって変化しません。 膜は、その孔径よりも大きいすべての粒子を除外するので、膜は、存在する量にかかわらず、一貫して粒子を除去する。 その結果、供給濁度のスパイクは排水濁度に現れないことになる。 一方、従来のシステムでは、プラントオペレータによる綿密な監視と運用が必要であり、オペレータが断続的に現場にいるだけの小規模なシステムでは常に

図4および図5は、小規模なコミュニティで実施された調査から得られた典型的な操作データを示しています。 供給水源は、嵐のイベント中に比較的高い濁度のスパイクを経験するものです。 グラフは未加工およびろ過された濁り度および粒子の計算のためである。 彼らは、研究の期間にわたってろ過された水質の一貫性を示しています。

膜は細菌だけでなく、クリプトスポリジウムやジアルジアなどの病原体に対する物理的障壁としても機能します。 典型的なMFの気孔のサイズは0.2μ mであり、Cryptosporidiumは3pの間にあります;5μ m。 グラフに見られるように、最も小さいCryptosporidiumのoocystは膜の気孔の15倍大きいです。 飲料水の病原体の取り外し上の高められた国民の心配によって、この特徴は第一次利点である。

逆浸透/ナノろ過

RO膜は最高の分離が可能であり、軟化、化学回収、淡水化、硝酸塩および硫酸塩除去、およびラジウム除去に使用されます。 NFは、時には「漏れやすい逆浸透」と呼ばれ、密接に関連しており、色、THM前駆体/有機物、農薬、金属、およびウイルスの軟化および除去が可能である。 膜の「気密性」は、分子量カットオフ(MWCO)および塩のような特定のイオン性物質の拒絶率の観点から記述される。 多くの場合、化学薬品の前供給および適切な前処理は汚染を最小にすることによって維持の植物操作で重大である。 ROの膜は200pで作動する;ほとんどの地方自治体の適用のための500のpsiのtrans膜圧力(TMP)の範囲。 NFの膜は60pで普通作動する;200のpsi TMPの範囲。 TMPは膜を渡る圧力損失である。限外濾過

この膜の典型的な孔径は約0.002p;0.05μ m(ミクロン、10-6m、1/25,000インチ)です。 限外ろ過は、生物医学および製薬産業における高分子、コロイド、ウイルス、およびタンパク質の除去によく使用されます。 限外ろ過は時々源水がスパイクの少しチャンスの濁り度で一貫して低いとき飲料用の表面か地下水処理に適用されます。 それらは20pで一般に作動する;50のpsi TMPの範囲。

結論

精密ろ過は、ますます厳しい規制や公共の圧力のニーズを満たすことができる急成長している技術です。

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