Microfiltratie: hoe vergelijkt het ?

de toegenomen aandacht voor technologieën die voldoen aan strengere regelgeving en de toegenomen publieke druk hebben gemeenten ertoe aangezet om serieus te kijken naar microfiltratiemembranen (MF) als een haalbare behandelingsoptie. Dit artikel is bedoeld om u vertrouwd te maken met de basis en te bespreken hoe het zich verhoudt tot conventionele alternatieven.

Wat is Microfiltratie?

Microfiltratie is een van een aantal membraanprocessen. Ruw water wordt gefilterd door het passeren van een plastic of polymere materiaal dat miljoenen kleine poriën bevat (zie Figuur 1). Het filteren komt voor omdat de membraanporiën groot genoeg zijn om water te laten overgaan hoewel, nog klein genoeg om de passage van ongewenste materialen zoals corpusculaire kwestie en pathogene organismen te beperken.

omdat deze filtratie deel uitmaakt van een “familie” van membranen, is het nuttig deze te vergelijken met andere, misschien meer bekende membraantechnologieën, waaronder omgekeerde osmose (RO), nanofiltratie (NF) en ultrafiltratie (UF). Het belangrijkste verschil tussen de soorten membranen is de grootte van de poriën in het membraanmateriaal: hoe kleiner de gaten, hoe kleiner de materialen die het membraan verwijdert. Elk membraan heeft een bepaalde reeks toepassingen waarvoor het het meest geschikt is (zie Tabel 1).

dit membraan heeft een typische poriegrootte van 0,2 µm. Het is het meest geschikt voor het verwijderen van deeltjes, troebelheid, gesuspendeerde vaste stoffen en pathogenen zoals Cryptosporidium en Giardia. Een typische Cryptosporidium oocyst is ongeveer 3p;5µm groot, wat 15p;25 keer groter is dan de poriën. Dit membraan werkt bij lage druk van ongeveer 3p; 15 TMP.

hoe Microfiltratie werkt

Membraanconfiguratie kan verschillen tussen fabrikanten, maar het type “holle vezels” wordt het meest gebruikt. Membranen in de holle vezel type worden gegoten in kleine diameter buizen of rietjes, nominaal een meter in lengte. Duizenden van deze rietjes zijn aan elkaar gebundeld en de uiteinden zijn verlijmd in een epoxy schot of “potting.”De uiteinden van het potten worden afgesneden om toegang te geven tot de binnenkant van de vezels vanaf het einde van het potten. De bundels worden vervolgens verzegeld in een behuizing die meestal PVC of roestvrij staal. De verzegelde potting creëert een aparte, verzegelde ruimte in de module die de toegang tot de binnenkant van de vezels isoleert van de toegang tot de buitenkant. Deze combinatie van membraan en behuizing wordt een module genoemd. Het laat water door de vezelwanden worden geforceerd zonder kortsluiting.

het systeemontwerp wordt uitgevoerd zodra de gewenste debiet en wateromstandigheden bekend zijn en een proef is uitgevoerd om het vereiste aantal modules te bepalen. De modules worden vervolgens op een zodanige wijze aan elkaar geleid dat water van één zijde van de vezels door de membraanwand wordt geforceerd en van de filtraatzijde van de modules wordt opgevangen.

gewoonlijk wordt het water van de buitenkant van de vezels gepompt en wordt het schone water van de binnenkant van de vezels opgevangen. Dit wordt” buiten-naar-binnen ” stroom genoemd (zie Figuur 2). Deze stroomrichting wordt soms omgekeerd afhankelijk van de fabrikant en membraanconfiguratie.

Microfiltratiemembranen die in drinkwatertoepassingen worden gebruikt, werken gewoonlijk in het “doodlopende” stroomregime. Bij een doodlopende stroom wordt al het naar het membraan toegevoerde water door het membraan gefilterd (zie Figuur 3). Een filterkoek die periodiek moet worden teruggespoeld van het membraanoppervlak vormt. Recovery rates zijn normaal gesproken meer dan 90 procent op bronnen die vrij hoge kwaliteit, lage troebelheid feeds hebben.

Backwashing

periodieke backwashing wordt uitgevoerd om gefilterde materialen van het membraanoppervlak te verwijderen. Een water-only backwash weerspoelt een golf van gefilterd water door het membraan om sediment op te heffen van het oppervlak en spoel het tot afval. Sommige fabrikanten gebruiken chemische backwashing of hoge druk “air-ram” backwashing. Het doel is echter hetzelfde, ongeacht de methode: vaste stoffen uit het membraan verwijderen door vuil weg te tillen. Backwashing wordt eenmaal per 10p;20 minuten uitgevoerd en gebeurt normaal gesproken op een getimede basis om ernstige vervuiling te voorkomen die zou kunnen optreden als aanzienlijke druk zou worden toegestaan op te bouwen tussen backwashes.

chemische reiniging

zelfs bij backwashing zullen MF-membranen langzaam vervuilen. Dit blijkt uit een geleidelijke toename van de bedrijfsdruk. Om de prestaties van het systeem gedurende een langere periode te behouden, wordt chemische reiniging toegepast. Meestal voorgevormd om de een tot vier weken, wordt het gebruikt om het membraan schoon te maken en te steriliseren. Verschillende chemische reinigingstechnieken kunnen worden gebruikt, waaronder gechloreerde reiniging (alleen bepaalde membranen kunnen deze methode weerstaan), zure reiniging, bijtende reiniging, of een aantal gepatenteerde oplossingen.

Microfiltratie vs. Conventionele

MF-membranen hebben vele kenmerken die vergelijkbaar zijn met conventionele systemen, zoals kostenconcurrentievermogen. Bij de eerste beoordeling blijkt dat de kosten voor een membraanpakket hoger zijn dan die voor conventionele filters. Het MF-systeem is echter meer een compleet pakket dan filters alleen. Een bronwater MF-installatie is in wezen compleet. Er zijn geen chemische pre-feed apparatuur of feed controles, geen flash mixers, geen flocculators, en geen ingewikkelde betonwerkzaamheden zoals bezinking en filterbekkens. Als gevolg hiervan zijn de totale kosten van een MF-systeem vaak gunstig vergeleken met zijn conventionele tegenhanger.

MF-systemen zijn eenvoudig te bedienen omdat filtratie, backwashing en reiniging allemaal automatisch worden uitgevoerd. Bovendien, omdat het filtert via een fysiek persen mechanisme, vereist MF meestal geen chemische pre-feed en chemisch gebruik wordt tot een minimum beperkt. Er zijn geen ingewikkelde chemische toevoersystemen om te monitoren en te optimaliseren. Aangezien bijna alle bacteriën, troebelheid en ziekteverwekkers uit het water worden verwijderd, kan ook de benodigde hoeveelheid na chlorering worden verminderd. Ten slotte betekent het ontbreken van chemische voorvoeding dat er geen kennis van chemische menging en flocculatie vereist is.<

bij het zeefmechanisme verandert de gefilterde waterkwaliteit niet met pieken in de ruwe waterkwaliteit. Aangezien het membraan alle deeltjes groter dan zijn poriegrootte uitsluit, zal het membraan consequent deeltjes ongeacht de aanwezige hoeveelheid verwijderen. Het resultaat is dat een piek in de toevoer troebelheid niet zal verschijnen in de effluent troebelheid. Conventionele systemen daarentegen vereisen nauwlettende controle en werking door de exploitant van de installatie, wat niet altijd mogelijk is met kleinere systemen waarbij de bedieners slechts met tussenpozen ter plaatse zijn.

de figuren 4 en 5 geven typische bedrijfsgegevens weer die afkomstig zijn van een onderzoek dat Voor een kleine gemeenschap is uitgevoerd. De aanvoerwaterbron is er een die relatief hoge troebelheid pieken ervaart tijdens storm gebeurtenissen. De grafieken zijn voor ruwe en gefilterde troebelheid en deeltjesaantallen. Ze illustreren de consistentie van de gefilterde waterkwaliteit gedurende de duur van het onderzoek.

de membranen fungeren als een fysieke barrière voor pathogenen zoals Cryptosporidium en Giardia en bacteriën. Een typische MF-poriegrootte is 0,2 µm, en een Cryptosporidium ligt tussen 3p; 5 µm. Zoals te zien is in de grafieken, is zelfs de kleinste Cryptosporidium oocyst 15 keer groter dan de membraanporiën. Met de toegenomen publieke bezorgdheid over het verwijderen van ziekteverwekkers in drinkwater, is deze functie een primair voordeel.

Omgekeerde Osmose / nanofiltratie

RO-membranen zijn geschikt voor de fijnste scheidingen en worden gebruikt voor ontharding, chemische terugwinning, ontzilting, nitraat-en sulfaatverwijdering en radiumverwijdering. NF, soms genoemd “lekkende omgekeerde osmose,” is nauw verwant, geschikt voor wat verzachting en verwijdering van kleur, THM voorlopers/organische stoffen, pesticiden, metalen, en virussen. De “dichtheid” van het membraan wordt beschreven in termen van Molecuulgewicht afgesneden (MWCO) en procent afstoting van bepaalde ionische stoffen zoals zout. In veel gevallen zijn chemische voorvoeding en een goede voorbehandeling van cruciaal belang voor het behoud van de werking van de installatie door vervuiling tot een minimum te beperken. RO membranen werken in het 200P; 500 psi trans-membraandruk (tmp) bereik voor de meeste gemeentelijke toepassingen. NF membranen werken meestal in het 60p; 200 psi tmp bereik. TMP is het drukverlies over het membraan.

ultrafiltratie

dit membraan heeft een typische poriegrootte van ongeveer 0,002 p; 0,05 µm (micron, 10-6 m, 1/25.000 inch). Ultrafiltration wordt vaak gebruikt voor verwijdering van macromoleculen, colloïden, virussen, en proteã nen in de biomedische en farmaceutische industrie. Ultrafiltratie wordt soms toegepast op oppervlakte-of grondwater behandeling voor drinkbaar gebruik wanneer het bronwater is constant laag in troebelheid met weinig kans op pieken. Ze werken over het algemeen in het 20p;50 psi tmp bereik.

conclusie

Microfiltratie is een ontluikende technologie die kan voldoen aan de behoeften van steeds strengere regelgevende en publieke druk.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.