Mitä on veden ultrasuodatus?

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Tehokas tapa puhdistaa vettä on pakottaa se puoliläpäisevien kalvojen läpi. Suodatusprosessit luokitellaan erotettavien hiukkasten koon mukaan:

• mikrosuodatus kalvojen läpi, joiden huokoskoko on 0,05-10 mikronia;
• ultrasuodatus - huokoset 0,001 µm - 0,05 µm;
• käänteisosmoosi ja nanosuodatus - huokoset 1 nm ja alle.

Veden ultrasuodatus on suunniteltu poistamaan siitä mikro-organismit ja makroskooppiset sulkeumat, jotka eivät kulje kalvon huokosten läpi.

Täyttösuodattimien perinteinen mekanismi perustuu painovoimapuhdistukseen. Ultrasuodatus on samanlainen kuin seulonta huokoisen siivilän läpi, jossa kaikki halkaisij altaan suuremmat hiukkaset erotetaan.

Kalvotyypit

Suodatinelementit ovat litteitä levyjä tai kuituja, joissa on kapillaareja. Ensin mainittujen kautta suoritetaan pääasiassa jäteveden ultrasuodatus, ja jälkimmäiset on tarkoitettuvedenkäsittely.

Kuidut valmistetaan pääasiassa yksikanavaisia, sisähalkaisij altaan noin 0,8 mm. Ne altistuvat usein rasitukselle ja ne voidaan tuhota vastahuuhtelulla. Monikanavaiset kuidut sisältävät useita kapillaareja ja ovat huomattavasti vahvempia.

Kalvot on valmistettu polymeereistä, kuten polyesterisulfonista. Sen parametreja voidaan muuttaa lisäämällä muita synteettisiä materiaaleja. Käsiteltyjen nesteiden laaja pH-alue mahdollistaa suodatinelementtien tehokkaan puhdistamisen.

Polymeerikalvot on desinfioitava säännöllisesti, sillä mikrobit syövät mielellään orgaanista ainetta ja muodostavat sille pesäkkeitä.

Pitkäkestoinen keraaminen kalvo, joka pestään hyvin pesuaineilla. Sen hinta on korkeampi, mutta käyttöikä on 10 vuotta.

Suodatusmenetelmät

Ultrasuodatusvesijärjestelmä koostuu moduuleista, jotka on täytetty ontoilla huokoisilla kuiduilla. Alkuneste tulee kapillaareihin, minkä jälkeen suodatus tapahtuu sivuseinien läpi. Myös käänteinen syöttö on mahdollista.

Huuhtelun suorittaa suodos syöttämällä sitä vastakkaiseen suuntaan. Nesteen tasainen jakautuminen kuitujen ulkopuolelle varmistaa saostumien poistamisen kapillaareista. Tässä on tärkeää valita oikea huuhtelutapa, jotta epäpuhtauskerros on helpompi poistaa.

Suodattimet toimivat kahdessa tilassa, joista toinen on paine: vettä syötetään laitteen koteloon paineen alaisena. Upotusmenetelmä suoritetaan käyttämällä avoimeen säiliöön laskettuja kalvoja. Poistopuolelle muodostuu tyhjiö ja neste imetään suodatinmateriaalin läpi.

Moduulit on järjestetty pystysuoraan. Vesi tulee niihin toisesta päästä ja poistuu toisesta. Yhden suodattimen moduulien määrä ei yleensä ylitä kahta yksikköä. Tästä johtuen tarvitaan vähemmän tiivisteitä, mikä vähentää vuotojen todennäköisyyttä. Pystysuuntaiset moduulit ovat käteviä huoltaa ja testata. Ne on helppo asentaa ja poistaa.

Suodatintilat

Kun suoritetaan veden ultrasuodatus, suodattimet voivat toimia umpikujassa ja tangentiaalisessa tilassa. Ensimmäisessä tapauksessa kaikki toimitettu vesi puhdistetaan. Saostumat kalvosta poistetaan ajoittain huuhteluprosessin aikana tai tyhjennysvirran mukana. Kalvo likaantuu nopeasti ja painehäviö sen yli on pidettävä alhaisena, mikä heikentää laitteen suorituskykyä. Menetelmää käytetään vedenkäsittelyyn, jossa suspensioiden pitoisuus on alhainen.

Tangenciaalisessa tilassa suodatettu väliaine kiertää kalvon pintaa pitkin ja siihen muodostuu pieniä kerrostumia. Syöttökanavan virtauksen turbulenssi mahdollistaa veden puhdistamisen, jossa on suuri suspendoituneen aineen pitoisuus. Tämän menetelmän haittoja ovat energiakustannusten nousu suuren virtausnopeuden aikaansaamiseksi ja tarve asentaa lisäputkia.

Ultrasuodatusparametrit

Ultrasuodatuksen pääparametrit ovat:

1. Selektiivisyys - epäpuhtauspitoisuuksien suhdesaastunut vesi (C_in.) ja suodoksessa (C_out.): R=(1 - C_{ulos./ С}in._{) ∙ 100 %. Ultrasuodatusprosessia varten se on suuri, joten voit vangita pienimmät hiukkaset, mukaan lukien bakteerit ja virukset.}
2. Suodattimen kulutus - puhdistetun veden määrä aikayksikköä kohti.
3. Suodoksen ominaiskulutus - tuotteen määrä, joka kulkee 1 m2 kalvon pinta-alasta. Riippuu suodatinelementin ominaisuuksista ja lähdeveden puhtaudesta.
4. Kambraanin painehäviö – syöttöpuolen ja suodospuolen paineen ero.
5. Läpäisevyys on suodoksen ominaisvirtausnopeuden ja kalvon poikki painehäviön välinen suhde.
6. Hydraulinen hyötysuhde - suodoksen virtausnopeuden ja syötettävän lähdeveden välinen suhde.

Ultrasuodatus veden desinfiointiin

Perinteisiä menetelmiä mikro-organismien poistamiseksi ovat muun muassa reagensseja käyttävät tekniikat. Veden ultrasuodatus koostuu mikro-organismien ja kolloidien fysikaalisesta erottamisesta siitä kalvon huokosten pienen koon vuoksi. Menetelmän etuna on mikro-organismien, levien, orgaanisten aineiden ja mekaanisten hiukkasten ruumiiden poistaminen. Samalla ei tarvita erityistä vedenkäsittelyä, joka on pakollinen muissa tapauksissa. Sinun tarvitsee vain ajaa se 30 mikronin mekaanisen suodattimen läpi.

Kun ostat suodattimia, sinun on määritettävä kalvojen huokoskoot. Virusten poistamiseksi kokonaan reikien halkaisijan tulee olla 0,005 µm. Suurille huokoskokoille desinfiointitoimintoei toimi.

Lisäksi ultrasuodatustekniikka selkeyttää vettä. Kaikki suspendoituneet kiinteät aineet poistetaan kokonaan.

Ultrasuodatusvesiasennus sisältää rinnakkain kytkettyjä laitteita, mikä takaa prosessin tarvittavan suorituskyvyn ja mahdollisuuden vaihtaa ne käytön aikana.

Vedenpuhdistus ennen ioninvaihtosuodattimia

Hartsi sitoo tehokkaasti 0,1-1,0 µm kolloidisia hiukkasia, mutta ne tukkivat rakeet nopeasti. Huuhtelu ja regeneraatio eivät juuri auta tässä. Erityisen vaikeaa on poistaa SiO_{2-hiukkasia, joita on erityisen runsaasti kaivoissa ja jokivesissä. Tukkeutumisen jälkeen hartsi alkaa kasvattaa mikro-organismeja paikoissa, joita ei ole pesty puhdistusaineilla.}

Ioninvaihtimet ovat myös aktiivisesti tukossa emulgoiduista öljyistä, joita ei voida poistaa. Tukos on niin vakava, että suodatin on helpompi vaihtaa kuin öljyn erottaminen siitä.

Suodatushartsien rakeet ovat aktiivisesti tukkeutuneet suurimolekyylisillä yhdisteillä. Aktiivihiili poistaa ne hyvin, mutta sen käyttöikä on lyhyt.

Ioninvaihtohartsit ovat tehokkaita yhdessä ultrasuodatuksen kanssa poistaen yli 95 % kolloideista.

Vedenkäsittely - ultrasuodatus ennen käänteisosmoosia

Käyttökustannuksia alennetaan asentamalla vaiheittain suodattimia ja pienentämällä peräkkäin pidättyneiden hiukkasten kokoa. Jos karkeampi puhdistus asennetaan ennen ultrasuodatusmoduulia, se lisää käänteisosmoosijärjestelmien tehokkuutta. Jälkimmäiset ovat herkkiä anionisille ja ionittomille flokkulanteille, jos kontaminanttien koagulointi suoritetaan alustavassa vaiheessa.

Suuret molekyyliset orgaaniset aineet tukkivat nopeasti käänteisosmoosikalvojen huokoset. Ne kasvavat nopeasti mikro-organismeilla. Veden esisuodatus ratkaisee kaikki ongelmat ja on kustannustehokasta, kun sitä käytetään käänteisosmoosin kanssa.

Jätevedenkäsittely

Jäteveden ultrasuodatuskäsittely mahdollistaa sen uudelleenkäytön teollisuudessa. Ne soveltuvat konepajakäyttöön, ja juomavesistöjen teknogeeninen kuormitus pienenee.

Kalvoteknologiaa käytetään galvaanisen ja tekstiilituotannon jätevesien käsittelyyn, elintarviketeollisuudessa, raudanpoistojärjestelmissä, kun liuoksista poistetaan ureaa, elektrolyyttejä, raskasmetalliyhdisteitä, öljytuotteita jne. Tämä lisää tehokkuutta hoitoa ja yksinkertaistaa tekniikkaa.

Matalin molekyylipainon epäpuhtauksilla ultrasuodatus voi tuottaa puhtaita tuotetiivisteitä.

Erityisen tärkeä ongelma on emulgoitujen öljyjen erottaminen vedestä. Kalvotekniikan etuna on prosessin yksinkertaisuus, alhainen energiankulutus eikä kemikaalien tarve.

Pintavesikäsittely

Saostus ja suodatus ovat aiemmin olleet tehokkaita tapoja puhdistaa vettä. Luonnonperäiset epäpuhtaudet poistetaan täältä tehokkaasti, mutta nyt on ilmaantunut teknogeenisiä saasteita, joiden poistamiseenmuita puhdistusmenetelmiä tarvitaan. Erityisen paljon ongelmia aiheuttaa veden primaarinen klooraus, joka muodostaa orgaanisia klooriyhdisteitä. Lisäpuhdistusvaiheiden käyttö aktiivihiilen ja otsonoinnin kanssa nostaa veden hintaa.

Ultrasuodatuksen avulla saat juomaveden suoraan pintalähteistä: siitä poistetaan levät, mikro-organismit, suspendoituneet hiukkaset ja muut yhdisteet. Menetelmä on tehokas alustavalla koagulaatiolla. Samaan aikaan ei vaadita pitkää laskeutumista, koska suurien hiutaleiden muodostuminen ei ole välttämätöntä.

Veden ultrasuodatuksen asentaminen (kuva alla) mahdollistaa puhdistetun veden jatkuvan hyvän laadun ilman monimutkaisia laitteita ja reagensseja.

Koagulaatiomenetelmien käyttö on tulossa tehottomaksi, koska monia orgaanisia yhdisteitä vedestä ei havaita perinteisellä kaliumpermanganaatin hapetusmenetelmällä. Lisäksi orgaaninen pitoisuus vaihtelee suuresti, mikä vaikeuttaa vaaditun reagenssipitoisuuden valitsemista.

Johtopäätös

Veden ultrasuodatus kalvojen läpi mahdollistaa sen vaaditun puhtauden saavuttamisen käyttämällä mahdollisimman vähän reagensseja. Käsittelyn jälkeen jätevettä voidaan käyttää teollisiin tarkoituksiin.

Ultrasuodatus ei ole aina tehokasta. Menetelmä ei salli joidenkin aineiden, esimerkiksi orgaanisten klooriyhdisteiden ja joidenkin humushappojen poistamista. Tällaisissa tapauksissa käytetään monivaiheista puhdistusta.