Mikrofiltrering: Hur jämför det ?

ökat fokus på teknik som uppfyller strängare myndighetskrav och ökat offentligt tryck har motiverat kommunerna att ta en seriös titt på mikrofiltreringsmembran som ett livskraftigt behandlingsalternativ. Denna artikel är avsedd att bekanta dig med grunderna och diskutera hur det kan jämföras med konventionella alternativ.

Vad är mikrofiltrering?

mikrofiltrering är en av ett antal membranprocesser. Råvatten filtreras genom att passera genom ett plast-eller polymermaterial som innehåller miljontals små porer (se Figur 1). Filtrering sker eftersom membranporerna är tillräckligt stora för att tillåta vatten att passera men ändå tillräckligt små för att begränsa passagen av oönskade material såsom partiklar och patogena organismer.

eftersom denna filtrering är en i en” familj ” av membran, är det användbart att jämföra det med andra, kanske mer bekanta, membranteknologier inklusive omvänd osmos (RO), nanofiltrering (NF) och ultrafiltrering (UF). Den primära skillnaden mellan membrantyperna är storleken på porerna i membranmaterialet: ju mindre hålen är, desto mindre material tar membranet bort. Varje membran har ett särskilt användningsområde för vilket det passar bäst (se Tabell 1).

detta membran har en typisk porstorlek på 0,2 occurm. Det är bäst lämpat för avlägsnande av partiklar, grumlighet, suspenderade fasta ämnen och patogener som Cryptosporidium och Giardia. En typisk kryptosporidium-oocyst är ungefär 3p;5 msk i storlek, vilket är 15P; 25 gånger större än porerna. Detta membran arbetar vid låga tryck på ungefär 3p; 15 TMP.

hur mikrofiltrering fungerar

Membrankonfiguration kan variera mellan tillverkare, men typen” ihålig fiber ” är den vanligaste. Membran i den ihåliga fibertypen gjuts i rör med liten diameter eller sugrör, nominellt en meter långa. Tusentals av dessa sugrör buntas ihop och ändarna är bundna till ett epoxiskott eller ”potting.”Ändarna av potten är avskurna för att ge åtkomst till insidan av fibrerna från slutet av potten. Buntarna förseglas sedan i ett hus som vanligtvis är PVC eller rostfritt stål. Den förseglade potten skapar ett separat, förseglat utrymme i modulen som isolerar åtkomst till insidan av fibrerna från åtkomst till utsidan. Denna membran-och huskombination kallas en modul. Det gör att vatten kan tvingas genom fiberväggarna utan kortslutning.

systemdesign görs när önskad flödeshastighet och vattenförhållanden är kända och en pilot har utförts för att bestämma det önskade antalet moduler. Modulerna leds sedan samman på ett sätt som gör att vatten kan tvingas från ena sidan av fibrerna genom membranväggen och samlas upp från modulernas filtratsida.

vanligtvis pumpas vattnet från utsidan av fibrerna och det rena vattnet samlas upp från insidan av fibrerna. Detta kallas ”utanför-till-inuti” flöde (se Figur 2). Denna flödesriktning vänds ibland beroende på tillverkare och membrankonfiguration.

Mikrofiltreringsmembran som används i dricksvattenapplikationer fungerar vanligtvis i ”återvändsgränd” flödesregim. I återvändsgrändflöde filtreras allt vatten som matas till membranet genom membranet (se Figur 3). En filterkaka som regelbundet måste tvättas tillbaka från membranytan bildas. Återvinningsgraden är normalt större än 90 procent på källor som har ganska hög kvalitet, låg grumlighet flöden.

Backwashing

periodisk backwashing utförs för att avlägsna filtrerade material från membranytan. En vatten endast backwash backspolar en våg av filtrerat vatten genom membranet för att lyfta sediment från ytan och spola den till avfall. Vissa tillverkare använder kemisk backwashing eller högtrycks ”air-ram” backwashing. Målet är dock detsamma oavsett metod: att ta bort fasta ämnen från membranet genom att lyfta bort smuts. Backwashing utförs en gång varje 10P; 20 minuter och görs normalt på tidsinställd basis för att förhindra allvarlig nedsmutsning som kan uppstå om betydande tryck tilläts byggas upp mellan backwashes.

kemisk rengöring

även vid backwashing kommer MF-membran långsamt att foul. Detta indikeras av en gradvis ökning av arbetstrycket. För att upprätthålla systemets prestanda under en längre tid används kemisk rengöring. Vanligtvis förformad varannan till fyra veckor används den för att rengöra och sterilisera membranet. Flera kemiska rengöringstekniker kan användas inklusive klorerad rengöring (endast vissa membran kan motstå denna metod), syra rengöring, kaustisk rengöring eller ett antal egna lösningar.

mikrofiltrering vs. Konventionella

MF-membran har många funktioner som jämför med konventionella system, såsom kostnadskonkurrenskraft. Vid första översynen verkar det som om kostnaden för ett membranpaket är högre än utrustning för konventionella filter. MF-systemet är dock mer ett komplett paket än enbart filter. En källa vatten MF anläggning är i huvudsak komplett. Det finns ingen kemisk förmatningsutrustning eller matningskontroller, inga blixtblandare, inga flockulatorer och inget komplicerat betongarbete som sedimentering och filterbassänger. Som ett resultat jämförs den totala kostnaden för ett MF-system ofta positivt med sin konventionella motsvarighet.

MF-system är lätta att använda eftersom filtrering, backspolning och rengöring utförs automatiskt. Dessutom, eftersom det filtrerar via en fysisk ansträngningsmekanism, kräver MF vanligtvis ingen kemisk förmatning och kemisk användning hålls till ett minimum. Det finns inga komplicerade kemiska fodersystem att övervaka och optimera. Dessutom, eftersom nästan alla bakterier, grumlighet och patogener avlägsnas från vattnet, kan mängden efterklorering som behövs också minskas. Slutligen innebär frånvaron av kemisk förmatning att ingen kunskap om kemisk blandning och flockning krävs.<

med spännmekanismen förändras inte den filtrerade vattenkvaliteten med spikar i råvattenkvaliteten. Eftersom membranet utesluter alla partiklar som är större än dess porstorlek, kommer membranet konsekvent att ta bort partiklar oavsett mängden närvarande. Resultatet är att en spik i matnings grumlighet inte kommer att dyka upp i utflödet grumlighet. Konventionella system kräver å andra sidan noggrann övervakning och drift av anläggningsoperatören, vilket inte alltid är möjligt med mindre system där operatörerna bara kan vara på plats intermittent.

figurerna 4 och 5 visar typiska driftsdata från en studie utförd för ett litet samhälle. Tillförselvattenkällan är en som upplever relativt höga grumlighetspikar under stormhändelser. Graferna är för rå och filtrerad grumlighet och partikelantal. De illustrerar konsistensen av filtrerad vattenkvalitet under studiens varaktighet.

membranen fungerar som en fysisk barriär mot patogener som Cryptosporidium och Giardia samt bakterier. En typisk MF-porstorlek är 0.2 occurm, och ett Cryptosporidium är mellan 3p; 5 occurm. Som framgår av graferna är även den minsta kryptosporidium-oocysten 15 gånger större än membranporen. Med ökad allmän oro över patogenavlägsnande i dricksvatten är denna funktion en primär fördel.

omvänd osmos / nanofiltrering

RO-membran kan de finaste separationerna och används för mjukning, kemisk återhämtning, avsaltning, nitrat-och sulfatborttagning och radiumavlägsnande. NF, ibland kallad” läckande omvänd osmos”, är nära besläktad, kan viss mjukning och avlägsnande av färg, THM-prekursorer/organiska ämnen, bekämpningsmedel, metaller och virus. Membranets ”täthet” beskrivs i termer av molekylvikt avskuren (MWCO) och procentuell avstötning av vissa Joniska ämnen såsom salt. I många fall är kemisk förmatning och korrekt förbehandling avgörande för att upprätthålla växtdrift genom att minimera nedsmutsning. RO-membran fungerar i 200P; 500 psi trans-membrantryck (TMP) för de flesta kommunala applikationer. NF-membran fungerar vanligtvis i 60p; 200 psi TMP-området. TMP är tryckförlusten över membranet.

ultrafiltrering

detta membran har en typisk porstorlek på cirka 0,002 p; 0,05 mic (mikron, 10-6 m,1/25 000 tum). Ultrafiltrering används ofta för avlägsnande av makromolekyler, kolloider, virus och proteiner i den biomedicinska och farmaceutiska industrin. Ultrafiltrering appliceras ibland på yt-eller grundvattenbehandling för drickbar användning när källvattnet är konsekvent lågt i grumlighet med liten risk för spikar. De arbetar i allmänhet i 20P; 50 psi TMP-intervallet.

slutsats

mikrofiltrering är en växande teknik som kan uppfylla behoven hos allt strängare regelverk och offentligt tryck.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.