Keramička UF membrana

 

 

 

1. Šta je ultrafiltraciona membrana?

Ultrafiltraciona membrana je jedna od najranije razvijenih polimernih membrana. To je mikroporozna filtraciona membrana sa nominalnim rasponom veličine pora od 0,001~0,02 mikrona. Kada se na jednu stranu membrane izvrši odgovarajući pritisak, otapalo u otopini i neke otopljene tvari niže molekularne mase prodiru iz sitnih pora ultrafiltracione membrane na drugu stranu membrane, dok se otopljene tvari veće molekularne težine ili neke emulgirane micele zadržavaju, čime se postiže efekat filtracije odvojene.

 

U području tretmana vode, tehnologija ultrafiltracionih membrana je efikasnija u filtriranju nečistoća od drugih tehnologija filtracije. Njegova preciznost filtracije može doseći 99,99%, što može efikasno ukloniti većinu štetnih tvari u vodi; i koristi malo ili nimalo hemijskih agenasa kako bi se efikasno izbjeglo sekundarno zagađenje kvaliteta vode, tako da je kvalitet tretirane vode bolji. Sa operativnog nivoa, sistem filtracije zasnovan na tehnologiji ultrafiltracionih membrana ima visok stepen automatizacije, jednostavan i pouzdan rad i samo dve operacije: uključivanje i isključivanje. Budući da materijal ultrafiltracione membrane ima jaku hemijsku stabilnost, otpornost na kiselinu i alkalnu koroziju i otpornost na visoke temperature, može se sterilisati na visokim temperaturama i ima širok spektar primenljivosti.

 

 

Princip tehnologije ultrafiltracionih membrana:

 

Ultrafiltraciona membranska tehnologija je tehnologija odvajanja membranske permeacije, a njen kapacitet filtracije je između nanofiltracije i mikrofiltracije. Njegov princip rada je:

 

Kada otopina prođe kroz polupropusnu membranu, pod djelovanjem pritiska, mali molekuli u otapalu i otopljenoj tvari mogu proći kroz membranu filtera na drugu stranu membrane, dok se makromolekule i koloidi u otopljenoj tvari presreću jer ne mogu proći kroz pore filterske membrane. Kako rastvor nastavlja da teče, sve više i više supstanci se presreće na membrani. Stoga, da bi se postigla ultrafiltracija, mora se primijeniti veći pritisak na rastvarač. Istovremeno, supstance koje se formiraju na površini membrane pokazuju i određena hemijska svojstva, a takođe imaju efekat presretanja i razlaganja nekih zagađivača, čime se postiže prečišćavanje vode.

 

Kako se makromolekule nastavljaju skupljati na površini membrane, brzina filtracije nastavlja opadati i javlja se fenomen "polarizacije koncentracije". Kako bi se omogućilo da se ultrafiltracija provodi kontinuirano i efikasno, uređaji za ultrafiltraciju uz miješanje se često koriste u stvarnom radu kako bi se eliminisao fenomen "polarizacije koncentracije".

 

Karakteristike tehnologije ultrafiltracionih membrana:

 

U poređenju s drugim tehnologijama za obradu vode, tehnologija ultrafiltracionih membrana ima mnoge neuporedive prednosti:

 

Prvo, ultrafiltraciona membrana ima visoku hemijsku stabilnost, može izdržati visoke temperature, kiseline i alkalije, tako da ne zahteva visok kvalitet vode i ima jaku svestranost;

 

Drugo, princip tehnologije ultrafiltracionih membrana je jednostavan, lako se realizuje automatski rad, štedi rad i jednostavan za rukovanje, jednostavan za održavanje, siguran i stabilan rad;

 

Treće, tehnologija ultrafiltracionih membrana je fizička metoda i nikakvi hemijski agensi nisu potrebni tokom procesa tretmana vode, tako da može efikasno sprečiti sekundarno zagađenje vodnih tela;

 

Četvrto, tehnologija ultrafiltracionih membrana ima visoku efikasnost i veliku zapreminu za prečišćavanje vode, posebno za urbanu obradu vode za piće sa manje zagađenja, pokazujući izuzetno visoku efikasnost;

 

 

Urbano prečišćavanje vode za piće

Razvojem društva ljudi imaju sve veće zahtjeve za sigurnošću vode za piće, ali istovremeno zagađenje gradskih izvora vode u mojoj zemlji postaje sve ozbiljnije, a kvalitet vode direktne vode ne može zadovoljiti standarde pijaće vode, pa je potrebno pročišćavati gradsku vodu za piće.

 

Urbana voda za piće uglavnom dolazi iz podzemnih i površinskih voda. Mehanizmi zagađenja dva izvora vode su različiti, ali zagađivači su uglavnom aseksualni organizmi, bakterije, gljive, virusi, suspendirane tvari itd.

 

Tradicionalnim metodama prečišćavanja vode za piće može se postići inaktivacija i prečišćavanje mikroorganizama i gljivica, kao i prečišćavanje suspendiranih čestica na nivou mikrona -. Na osnovu toga, ultrafiltraciona membranska tehnologija takođe može postići efikasno uklanjanje čestica nano- nivoa, pa je kvalitet otpadne vode veći, što je od velikog značaja za zdravlje pijaće vode urbanih stanovnika.

 

Desalinizacija morske vode

Ne-neobnovljivi resursi, resursi slatke vode dostupni za ljudsko piće na Zemlji se sve više iscrpljuju, a nedostatak vode je postao jedan od najhitnijih problema sa kojima se suočavaju savremeni ljudi. Desalinizacija morske vode smatra se efikasnim načinom za rješavanje krize vode za piće. Trenutno, tehnologija desalinizacije morske vode koja se sve više proučava u svijetu je tehnologija elektrodijalize. Iako se elektrodijaliza smatra efikasnom metodom za desalinizaciju morske vode, njeni operativni troškovi su visoki, a stopa oporavka niska. S razvojem tehnologije, tehnologija ultrafiltracionih membrana počela se koristiti u desalinizaciji morske vode reverznom osmozom. Njegove odlične performanse odvajanja i fizička i hemijska svojstva dodatno su poboljšali efikasnost desalinizacije morske vode i značajno smanjili potrošnju energije.

 

Tretman otpadnih voda od galvanizacije

Količina otpadnih voda koju stvara elektroindustrija je ogromna, a sadrži veliku količinu heksavalentnog hroma, bakra, nikla i drugih teških metala. Izuzetno je štetan i ima vrlo nisku biorazgradljivost. U stvarnom radu često se koriste oksidacija i elektroliza gvožđa, ali oksidacija gvožđa će proizvesti mnogo mulja, koji treba dalje tretirati: Iako elektroliza može dobro tretirati električnu otpadnu vodu, njeni operativni troškovi su visoki i nije pogodna za široku-promociju. Kombinovana upotreba tehnologije ultrafiltracije i tehnologije reverzne osmoze smatra se efikasnom metodom za galvanizaciju tretmana otpadnih voda. Korištenje dvije membranske tehnologije može ukloniti većinu teških metala, organskog ugljika i nitrata iz galvanizacije otpadnih voda, a korištenjem ultrafiltracijskih membrana također se smanjuje zagađenje osmotskih membrana i produžava vijek trajanja.

 

Tretman zauljenih otpadnih voda

Glavni izvori zauljenih otpadnih voda su izlijevanje sirove nafte, otpadne vode iz klaonica i kućne otpadne vode, itd. Njegove glavne komponente su plutajuće ulje, dispergirano ulje, emulgirano ulje i teško ulje, itd. Uobičajeni uređaj za tretman zauljenih otpadnih voda je separator ulja, ali ne može tretirati emulgirano ulje, pa se često koristi pomoćna flotacija. Budući da su molekule emulgovanog ulja općenito velike, tehnologija ultrafiltracionih membrana može se koristiti za prolazak zauljene otpadne vode kroz ultrafiltracijsku membranu pod pritiskom, a emulgirano ulje i drugi makromolekularni zagađivači će biti presretnuti, uz visoku efikasnost uklanjanja.

 

Ponovna upotreba gradske kanalizacije

Ponovno korištenje gradske kanalizacije je važna mjera za ublažavanje pritiska gradske vode. Nakon što se urbana kućna kanalizacija pročisti kako bi se ispunili standardi ponovne upotrebe, ona će se koristiti za urbanu ozelenjavanje vode i urbane sisteme za regenerisanu vodu. Upotreba tehnologije ultrafiltracionih membrana može brzo tretirati gradsku kanalizaciju kako bi se ispunili standardi. Budući da gradska kanalizacija ima dobru biorazgradljivost, u stvarnom radu, kako bi se poboljšao kvalitet efluenta, često se istovremeno koriste ciklusni proces aktivnog mulja (CASS) i tehnologija ultrafiltracionih membrana. Pod uvjetom hidrauličkog vremena djelovanja od 12 sati, stopa uklanjanja COD ove metode dostiže više od 86%. Brzina uklanjanja amonijačnog dušika dostiže više od 90%, a pH vrijednost efluenta se kreće od 7,25 do 7,89, što zadovoljava standard ponovne upotrebe vode u urbanim sredinama.

 

Rekuperacija otpadnih voda prehrambene industrije

Pored poboljšanja kvaliteta otpadnih voda, tehnologija ultrafiltracionih membrana takođe može koncentrirati i reciklirati veliku količinu korisnih čvrstih supstanci. Najtipičnija primena je u oblasti prehrambene industrije. Otpadne vode koje proizvodi prehrambena industrija sadrže veliku količinu masti, proteina, škroba, kvasca itd. Ako se ove tvari ispuštaju u vanjski okoliš, one će uzrokovati ne samo zagađenje okoliša, već će uzrokovati i veliki otpad. Stoga se tehnologija modula ultrafiltracije koristi za presretanje korisnih komponenti u otpadnoj vodi, a istovremeno se BPK i COD u vodi također odvajaju od vode. Izdvojene materije iz okoline se ekstrahuju i recikliraju, što može doneti veću ekonomsku korist preduzeću.

 

 

1. Način filtracije punog-protoka
Kada su suspendirane čvrste tvari, zamućenost i COD ultrafiltracionog dotoka niski, kao što su površinska voda, voda iz bunara, voda iz slavine i morska voda dobrog kvaliteta, ili je postavljen strogi predtretman prije ultrafiltracije, kao što je oprema za koagulaciju i bistrenje, pješčani filter i multi{{0}{0}medijski filter i drugi izvori vode s punim protokom vode s lošim kvalitetom vode}, režim pune filtracije vode} može se koristiti1} u režimu ultrafiltracije. Ovaj način filtracije je sličan tradicionalnom filtriranju. Influent ulazi u sklop ultrafiltracione membrane i sav prolazi kroz površinu membrane da bi postao proizvedena voda i teče sa strane filtrata ultrafiltracione membrane. Nečistoće kao što su suspendovane čvrste materije, koloidi i makromolekularne organske materije koje presretne ultrafiltraciona membrana se ispuštaju iz sklopa membrane kroz vremensko ispiranje vodom, hemijski pojačano ispiranje i redovno hemijsko čišćenje.

 

2. Unakrsna filtracija

Kada su suspendirana tvar i zamućenost vode koja dolazi do ultrafiltracije visoki, kao što je kanalizacija ili aplikacije za ponovnu upotrebu otpadnih voda, ultrafiltracija se može raditi u režimu filtracije unakrsnog{0}}toka. Influent ulazi u sklop membrane za ultrafiltraciju, dio prolazi kroz površinu membrane kako bi postao proizvedena voda, a drugi dio se ispušta iz membranskog sklopa s nečistoćama kao što su suspendirane tvari kako bi postale koncentrirana voda. Ispuštena koncentrovana voda se ponovo-podiže pod pritiskom i cirkuliše nazad do membranskog sklopa, održavajući silu smicanja koju stvara visoka brzina protoka na površini membrane i uklanja nečistoće kao što je suspendovana materija zahvaćena na površini membrane, kako bi se sloj zagađenja sklopa ultrafiltracione membrane održao na relativno tankom nivou.

 

3. Filtriranje ispuštanja koncentrata

Kada je sadržaj suspendovanih čvrstih materija u UF influentu nizak, UF može da radi u režimu filtriranja koncentrata. Influent ulazi u sklop UF membrane i ispušta se iz membranskog sklopa u malom udjelu koncentrata, obično 5-10% ulaznog volumena, a većina influenta prolazi kroz površinu membrane i postaje proizvedena voda.

 

Filtriranje koncentratnog pražnjenja i operacije unakrsnog{0}}filtracije također zahtijevaju tempirano povratno ispiranje vodom, hemijski poboljšano povratno ispiranje i redovno hemijsko čišćenje kako bi se obnovile performanse filtracije UF membrane. Režim filtracije punog-protoka ima nisku potrošnju energije i nizak radni pritisak, tako da su operativni troškovi niži; dok način filtracije unakrsnog-protoka može podnijeti utjecaj s većim sadržajem suspendiranih čvrstih tvari. Odabir specifičnog načina rada treba odrediti na osnovu sadržaja suspendiranih čvrstih tvari, zamućenosti i COD-a u dotoku.

 

 

1. Detekcija rada UF membrane

Kako bi se provjerio radni učinak UF uređaja i mogućnost zaprljanja membrane, potrebno je pratiti neke ključne parametre tokom rada UF uređaja.

 

1.1 Zamućenost: odnosi se na suspendovane supstance kao što su mulj, prašina, fina organska materija, plankton i koloidne supstance u vodi, koje će uzrokovati da kvaliteta vode postane mutna i predstavlja određeni stepen zamućenosti. Obično ove suspendirane tvari i koloidne tvari također parazitiraju na bakterijama i virusima. Na primjer, zamućenost vode za piće općenito se zahtijeva da ne prelazi 1 NTU, a zamućenost efluenta ultrafiltracione membrane općenito ne prelazi 0,1 NTU.

 

1.2 TSS (ukupne suspendirane čvrste tvari): odnosi se na čvrstu materiju koja se zadržava na membrani filtera nakon što uzorak vode prođe kroz filtersku membranu s veličinom pora od 0,45 μm i osuši se do konstantne težine na 103 stepena ~105 stepeni. Ukupne suspendovane materije su jedan od važnih indikatora za merenje stepena zagađenosti vode. Ovaj parametar je općenito tačniji od zamućenosti (mutnoća obično ne može otkriti ekstremno fine čestice).

 

1.3 SDI (indeks gustine mulja): To je jedan od važnih parametara indeksa kvaliteta vode sistema za tretman vode reverznom osmozom. Vrijednost SDI predstavlja sadržaj čestica, koloida i drugih supstanci u vodi koje mogu blokirati različite uređaje za prečišćavanje vode. Ovaj parametar se obično koristi za procjenu mogućnosti da čestice i koloidi u vodi blokiraju različite uređaje za pročišćavanje vode (pogledajte sliku ispod).

 

Određivanje SDI je da se kontinuirano dodaje određeni pritisak (30PSI, ekvivalentno 2,1 kg/cm) izmjerenom uzorku vode na mikroporoznoj filter membrani prečnika 47 mm i veličine pora od 0,45 μm, te zabilježi vrijeme Ti (sekunde) potrebno za filtriranje 500 ml vode i ponovo potrebno vrijeme od 500 ml vode nakon 0 sekundi neprekidnog filtriranja filtracija 15 minuta (T). Vrijednost SDI se izračunava po formuli; općenito se zahtijeva da SDI vrijednost ulaza za reverznu osmozu (tj. ultrafiltraciona voda) ne prelazi 5.

 

1.4 TOC (Total Organic Carbon): Ovaj parametar se najčešće koristi za određivanje organskog sadržaja u vodi. Odnosi se na ukupnu količinu ugljika u otopljenoj i suspendiranoj organskoj tvari u vodi, uključujući prirodne i sintetičke organske tvari. Ukupni organski ugljik se općenito koristi za procjenu mogućnosti i trenda organskog zagađivanja i biološkog onečišćenja membrane u ultrafiltracijskom influentu. Kada je TOC dotoka ultrafiltracione membrane veći od 2 mg/L, to znači da je mogućnost biološkog onečišćenja na površini ultrafiltracione membrane vrlo velika.

 

1.5 DOC (otopljeni organski ugljik): Dio ukupnog organskog ugljika (TOC) koji se može otopiti u vodi općenito se odnosi na organski ugljik koji može proći kroz membranu filtera s veličinom pora od 0,45 mikrona i koji se ne isparava i gubi tokom procesa analize. Osim za kanalizaciju, udio otopljenog organskog ugljika (DOC) u većini prirodnih vodnih tijela u odnosu na ukupni organski ugljik (TOC) je oko 80~95%.

 

1.6 Gvožđe i mangan: Oksidirani oblici gvožđa i mangana mogu se zadržati pomoću sistema ultrafiltracionih membrana, ali takođe mogu izazvati zagađivanje membrane. Joni željeza općenito postoje u prirodi (kao što su podzemne vode), ili se proizvode korozijom cjevovoda ili opreme za prethodnu obradu ultrafiltracijom, ili rezidualnim flokulantima koji se dodaju opremi za koagulaciju i bistrenje za ultrafiltraciju.

 

1.7 Kalcijum i magnezijum: Tvrdoća vode uglavnom potiče od jona kalcijuma i jona magnezijuma. Prema tvrdoći, voda se može podijeliti na meku vodu (računato kao CaCO3, maksimum nije veći od 60mg/L), tvrdu vodu (izračunato kao CaCO3, maksimum nije veći od 180mg/L) i veoma tvrdu vodu (izračunato kao CaCO3, više od 180mg/L). Tvrdoća nije štetna za ljudsko zdravlje, ali ako je tvrdoća vode previsoka, to će uzrokovati stvaranje kamenca na površini cjevovoda, opreme ili membrana tokom tretmana vode.

 

1.8 Provodljivost: Provodljivost vode je linearno povezana sa ukupnim rastvorenim čvrstim materijama (TDS), što ukazuje na provodljivost vode.

 

1.9 pH vrijednost: koristi se za označavanje pH vrijednosti vode. pH vrijednost manja od 7 je kisela, a pH vrijednost veća od 7 je alkalna. pH vrijednost čiste vode je 7, što je neutralno. Visoka pH vrijednost će učiniti vodu gorkim okusom i lako će uzrokovati stvaranje kamenca na vodovodnim cijevima i opremi. Voda sa niskom pH vrednošću će korodirati ili rastvoriti metale i drugu opremu.

 

1.10 Silicijum dioksid: Dijeli se na aktivni silicijum dioksid (otopljeni silicijum dioksid) ili neaktivan silicijum dioksid (koloidni silicijum dioksid). Općenito, koloidni silicijum će ubrzati prljanje ultrafiltracijskih membrana.

 

2. Vrste zagađenja ultrafiltracionom membranom

2.1 Koloidno zagađenje: Koloidi su uglavnom prisutni u površinskim vodama. Naročito sa promjenom godišnjih doba, voda sadrži veliku količinu suspendiranih tvari poput gline, mulja i drugih koloida, koji su prisutni u vodnom tijelu. Izuzetno je štetan za ultrafiltracione membrane. Jer u procesu filtracije veliki broj koloidnih čestica teče na površinu membrane, a proizvedena voda teče kroz membranu. Čestice koje presretne membrana lako formiraju sloj gela. Dio čestica koji je jednak ili manji od veličine pore membrane će prodrijeti u pore membrane i blokirati kanal protoka vode, što će rezultirati nepovratnim promjenama. Osim toga, željezo, mangan u vodi i koloidi nastali dodavanjem željeznih ili aluminijskih koagulanata u ultrafiltracijskom prethodnom tretmanu mogu formirati sloj gela na površini membrane.

 

2.2 Organsko zagađenje: Neke organske materije u vodi se veštački dodaju tokom tretmana vode, kao što su površinski aktivne supstance, deterdženti i polimerni flokulanti, a neke postoje u prirodnoj vodi; ove tvari se također mogu adsorbirati na površini membrane i oštetiti performanse membrane.

 

2.3 Mikrobno zagađenje: Mikrobno zagađenje je također opasan faktor za siguran rad ultrafiltracijskih membrana. Neke hranjive tvari membrana presreće i akumuliraju na površini membrane. Bakterije se u ovom okruženju brzo razmnožavaju. Žive bakterije, zajedno sa svojim izlučevinama, formiraju mikrobnu sluz i čvrsto prianjaju na površinu membrane. Ove sluzi se kombinuju sa drugim sedimentima da formiraju složeni pokrivni sloj, koji ne samo da utiče na vodopropusnost membrane, već i uzrokuje nepovratno zarastanje membrane.