Mikrofiltracja: Jak to porównać ?

większy nacisk na technologie, które spełniają bardziej rygorystyczne wymogi prawne i zwiększoną presję opinii publicznej, zmotywował gminy do poważnego przyjrzenia się membranom mikrofiltracyjnym (MF) jako realnej opcji leczenia. Ten artykuł ma na celu zapoznanie Cię z podstawami i omówienie, w jaki sposób porównuje się do konwencjonalnych alternatyw.

co to jest Mikrofiltracja?

Mikrofiltracja jest jednym z wielu procesów membranowych. Surowa woda jest filtrowana przez przejście przez tworzywo sztuczne lub materiał polimerowy, który zawiera miliony małych porów (patrz rysunek 1). Filtrowanie występuje, ponieważ pory membranowe są wystarczająco duże, aby umożliwić przepływ wody, ale na tyle małe, aby ograniczyć przepływ niepożądanych materiałów, takich jak cząstki stałe i organizmy chorobotwórcze.

ponieważ filtracja ta należy do „rodziny” membran, warto porównać ją z innymi, być może bardziej znanymi, technologiami membranowymi, w tym odwróconą osmozą (RO), nanofiltracją (NF) i ultrafiltracją (UF). Podstawową różnicą między rodzajami membran jest wielkość porów w materiale membranowym: im mniejsze otwory, tym mniejsze materiały membrana usuwa. Każda membrana ma określony zakres zastosowań, do których najlepiej się Nadaje (patrz Tabela 1).

ta membrana ma typowy rozmiar porów 0,2 µm. Najlepiej nadaje się do usuwania cząstek stałych, zmętnienia, zawieszonych ciał stałych i patogenów, takich jak Cryptosporidium i Giardia. Typowy Cryptosporidium oocyst ma około 3P; 5µm wielkości, która jest 15p; 25 razy większa niż pory. Membrana ta działa przy niskich ciśnieniach około 3P;15 TMP.

jak działa Mikrofiltracja

konfiguracja membrany może się różnić w zależności od producenta, ale Typ” hollow fiber ” jest najczęściej używany. Membrany typu hollow fiber są odlewane do rur o małej średnicy lub słomek, nominalnie o długości jednego metra. Tysiące tych słomek są połączone ze sobą, a końce są połączone w przegrodę epoksydową lub „doniczkową”.”Końce doniczki są odcięte, aby umożliwić dostęp do wnętrza włókien od końca doniczki. Wiązki są następnie uszczelniane w obudowie, która jest zwykle PVC lub stal nierdzewna. Szczelne zalewanie tworzy oddzielną, szczelną przestrzeń w module, która izoluje dostęp do wnętrza włókien od dostępu do zewnątrz. Ta kombinacja membrany i obudowy nazywana jest modułem. Pozwala to na przepychanie wody przez ściany włókien bez zwarcia.

projektowanie systemu odbywa się po uzyskaniu pożądanego natężenia przepływu i warunków wody oraz wykonaniu pilota w celu określenia wymaganej liczby modułów. Moduły są następnie połączone ze sobą w sposób, który pozwoli na wymuszenie wody z jednej strony włókien przez ścianę membrany i zbieranie jej od strony filtratu modułów.

zazwyczaj woda jest pompowana z zewnątrz włókien, a czysta woda jest zbierana z wnętrza włókien. Nazywa się to przepływem „z zewnątrz do wewnątrz” (patrz rysunek 2). Ten kierunek przepływu jest czasami odwrócony w zależności od producenta i konfiguracji membrany.

membrany Mikrofiltracyjne stosowane w zastosowaniach wody pitnej zwykle działają w trybie „ślepego zaułka”. W przepływie ślepym cała woda doprowadzana do membrany jest filtrowana przez membranę (patrz rysunek 3). Tworzy się placek filtracyjny, który musi być okresowo wypłukiwany z powierzchni membrany. Wskaźniki odzysku są zwykle większe niż 90 procent w przypadku źródeł, które mają dość wysokiej jakości, niskie zmętnienie.

płukanie wsteczne

okresowe płukanie odbywa się w celu usunięcia przefiltrowanych materiałów z powierzchni membrany. Płukanie tylko wodą przepuszcza strumień przefiltrowanej wody przez membranę, aby podnieść osad z powierzchni i spłukać go na odpady. Niektórzy producenci stosują chemiczne płukanie wsteczne lub wysokociśnieniowe płukanie wsteczne „air-ram”. Jednak cel jest taki sam, niezależnie od metody: usunięcie ciał stałych z membrany poprzez odciągnięcie brudu. Płukanie odbywa się raz na 10p; 20 minut i zwykle odbywa się w określonym czasie, aby zapobiec poważnemu zanieczyszczeniu, które może wystąpić, jeśli pozwolono na znaczne ciśnienie narastające między płukaniami.

czyszczenie chemiczne

nawet przy płukaniu wstecznym membrany MF powoli się psują. Wskazuje na to stopniowy wzrost ciśnienia roboczego. W celu utrzymania wydajności systemu przez dłuższy czas stosuje się czyszczenie chemiczne. Zwykle preformowany co jeden do czterech tygodni, służy do czyszczenia i sterylizacji membrany. Można zastosować kilka technik czyszczenia chemicznego, w tym czyszczenie chlorowane (tylko niektóre membrany mogą wytrzymać tę metodę), czyszczenie kwasem, czyszczenie żrące lub szereg zastrzeżonych rozwiązań.

Mikrofiltracja vs. Konwencjonalne membrany MF

mają wiele cech porównywalnych z konwencjonalnymi systemami, takich jak konkurencyjność kosztowa. Po pierwszym przeglądzie wydaje się, że koszt pakietu membranowego jest wyższy niż sprzęt do konwencjonalnych filtrów. Jednak system MF jest bardziej kompletnym pakietem niż same filtry. Instalacja wody źródłowej MF jest zasadniczo kompletna. Nie ma urządzeń do wstępnego podawania substancji chemicznych ani kontroli podawania, mieszalników flash, flokulatorów i skomplikowanych prac betonowych, takich jak osiadanie i baseny filtracyjne. W rezultacie całkowity koszt systemu MF często porównuje się korzystnie z jego konwencjonalnym odpowiednikiem.

systemy MF są łatwe w obsłudze, ponieważ filtracja, płukanie wsteczne i czyszczenie są wykonywane automatycznie. Ponadto, ponieważ filtruje za pomocą fizycznego mechanizmu naprężania, MF zwykle nie wymaga wstępnego podawania substancji chemicznych, a zużycie substancji chemicznych jest ograniczone do minimum. Nie ma skomplikowanych systemów podawania substancji chemicznych do monitorowania i optymalizacji. Ponadto, ponieważ prawie wszystkie bakterie, mętności i patogeny są usuwane z wody, ilość wymagana po chlorowaniu może również zostać zmniejszona. Wreszcie, brak chemicznego wstępnego podawania oznacza, że nie jest wymagana znajomość mieszania chemicznego i flokulacji.<

dzięki mechanizmowi napinania jakość filtrowanej wody nie zmienia się wraz ze skokami jakości wody surowej. Ponieważ membrana wyklucza wszystkie cząstki większe niż jego wielkość porów, membrana będzie konsekwentnie usuwać cząstki niezależnie od obecnej ilości. W rezultacie wzrost zmętnienia paszy nie pojawi się w zmętnieniu ścieków. Z drugiej strony, konwencjonalne systemy wymagają ścisłego monitorowania i eksploatacji przez operatora instalacji, co nie zawsze jest możliwe w przypadku mniejszych systemów, w których operatorzy mogą przebywać na miejscu jedynie sporadycznie.

ryciny 4 i 5 przedstawiają typowe Dane operacyjne pochodzące z badań przeprowadzonych dla małej społeczności. Źródło wody zasilającej to takie, które doświadcza stosunkowo wysokich skoków zmętnienia podczas wydarzeń sztormowych. Wykresy dotyczą mętności surowej i filtrowanej oraz liczby cząstek. Ilustrują one spójność jakości filtrowanej wody w czasie trwania badania.

membrany działają jako fizyczna bariera dla patogenów, takich jak Cryptosporidium i Giardia, a także bakterii. Typowa wielkość porów MF wynosi 0,2 µm, a Cryptosporidium TO 3p;5 µm. Jak widać na wykresach, nawet najmniejszy oocyst Cryptosporidium jest 15 razy większy od porów błony. Przy zwiększonej trosce społeczeństwa o usuwanie patogenów w wodzie pitnej ta cecha jest podstawową korzyścią.

Odwrócona osmoza / Nanofiltracja

membrany RO są zdolne do najdrobniejszych separacji i są stosowane do zmiękczania, odzyskiwania chemicznego, odsalania, usuwania azotanów i siarczanów oraz usuwania Radu. NF, czasami nazywany „nieszczelna Odwrócona osmoza”, jest blisko spokrewniony, zdolny do zmiękczania i usuwania koloru, prekursorów THM/substancji organicznych, pestycydów, metali i wirusów. „Szczelność” membrany jest opisana w kategoriach odcięcia masy cząsteczkowej (Mwco) i procentowego odrzucenia niektórych substancji jonowych, takich jak sól. W wielu przypadkach wstępne podawanie substancji chemicznych i właściwa obróbka wstępna mają kluczowe znaczenie dla utrzymania pracy zakładu poprzez minimalizację zanieczyszczeń. Membrany RO działają w zakresie ciśnienia trans-membrany 200P; 500 psi (tmp) do większości zastosowań komunalnych. Membrany NF zwykle działają w zakresie TMP 60p;200 psi. TMP to strata ciśnienia w membranie.

ultrafiltracja

ta membrana ma typowy rozmiar porów około 0,002 p;0,05 µm (mikron, 10-6 m, 1/25 000 cala). Ultrafiltracja jest często stosowana do usuwania makrocząsteczek, koloidów, wirusów i białek w przemyśle biomedycznym i farmaceutycznym. Ultrafiltracja jest czasami stosowana do uzdatniania wody powierzchniowej lub gruntowej do użytku pitnego, gdy woda źródłowa jest stale niska w mętności z niewielką szansą na skoki. Zazwyczaj działają w zakresie 20P;50 psi tmp.

podsumowanie

Mikrofiltracja jest rozwijającą się technologią, która może zaspokoić potrzeby coraz surowszych nacisków regulacyjnych i publicznych.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.