Mis on vee ultrafiltreerimine?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Tõhus viis vee puhastamiseks on suruda see läbi poolläbilaskvate membraanide. Filtreerimisprotsessid klassifitseeritakse eraldatavate osakeste suuruse järgi:

• mikrofiltreerimine läbi membraanide pooride suurusega 0,05 kuni 10 mikronit;
• ultrafiltratsioon – poorid 0,001 µm kuni 0,05;
• pöördosmoos ja nanofiltratsioon – poorid 1 nm ja alla selle.

Vee ultrafiltreerimine on loodud selleks, et eemaldada veest mikroorganismid ja makroskoopilised lisandid, mis ei läbi membraani poore.

Tagasitäitefiltrite traditsiooniline mehhanism põhineb gravitatsioonilisel puhastamisel. Ultrafiltreerimine sarnaneb sõelumisele läbi poorse sõela, kus eraldatakse kõik suurema läbimõõduga osakesed.

Membraanitüübid

Filtrielemendid on kapillaaridega lamedad lehed või kiud. Esimeste kaudu toimub peamiselt reovee ultrafiltreerimine ja teised on ette nähtudveetöötlus.

Kiud on peamiselt valmistatud ühe kanaliga, siseläbimõõduga umbes 0,8 mm. Nad on sageli stressi all ja neid saab hävitada tagasipesuga. Mitme kanaliga kiud sisaldavad mitmeid kapillaare ja on oluliselt tugevamad.

Membraanid on valmistatud polümeeridest, nagu polüestersulfoon. Selle parameetreid saab muuta, lisades muid sünteetilisi materjale. Töödeldavate vedelike lai pH-vahemik võimaldab filtrielemente tõhus alt puhastada.

Polümeermembraane tuleb perioodiliselt desinfitseerida, kuna mikroobidele meeldib süüa orgaanilist ainet ja moodustada sellel kolooniaid.

Kauakestev keraamiline membraan, mis on pesuvahenditega hästi pestav. Selle hind on kõrgem, kuid kasutusiga ulatub 10 aastani.

Filtreerimismeetodid

Ultrafiltratsiooni veesüsteem koosneb õõnsate poorsete kiududega täidetud moodulitest. Esialgne vedelik siseneb kapillaaridesse, mille järel toimub filtreerimine läbi külgseinte. Võimalik on ka vastupidine sööt.

Puhutuse teostab filtraat, mille juurdevool on vastupidises suunas. Vedeliku ühtlane jaotumine väljaspool kiude tagab sademete eemaldamise kapillaaridest. Siin on oluline valida õige loputusrežiim, et saastekihti oleks lihtsam eemaldada.

Filtrid töötavad kahes režiimis, millest üks on surve: vesi juhitakse seadme korpusesse rõhu all. Keelekümblusmeetod viiakse läbi avatud anumasse langetatud membraanide abil. Väljalaskepoolel tekib vaakum ja vedelik imetakse läbi filtrimaterjali.

Moodulid on paigutatud vertikaalselt. Vesi siseneb neisse ühest otsast ja väljub teisest. Moodulite arv ühes filtris ei ületa tavaliselt kahte ühikut. Tänu sellele on vaja vähem tihendeid, mis vähendab lekete tõenäosust. Vertikaalseid mooduleid on mugav hooldada ja testida. Neid on lihtne paigaldada ja eemaldada.

Filtrirežiimid

Vee ultrafiltreerimisel võivad filtrid töötada ummik- ja tangentsiaalses režiimis. Esimesel juhul puhastatakse kogu tarnitav vesi. Sadestused membraanilt eemaldatakse perioodiliselt loputusprotsessi käigus või äravooluvooluga. Membraan määrdub kiiresti ja selle rõhulang tuleb hoida madalana, mis vähendab seadme jõudlust. Meetodit kasutatakse vee töötlemiseks madala kontsentratsiooniga suspensioonidega.

Tangentsiaalses režiimis ringleb filtreeritud keskkond piki membraani pinda ja sellele tekivad väikesed sadestused. Voolu turbulentsus toitekanalis võimaldab puhastada vett kõrge hõljuva kontsentratsiooniga. Selle meetodi puudusteks on energiakulude suurenemine suure voolukiiruse loomiseks ja vajadus paigaldada täiendavaid torujuhtmeid.

Ultrafiltratsiooni parameetrid

Ultrafiltrimise peamised parameetrid on:

1. Selektiivsus – lisandite kontsentratsioonide suhesaastunud vesi (C_in.) ja filtraadis (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ 100%. Ultrafiltreerimisprotsessi jaoks on see suur, mis võimaldab püüda kinni väikseimad osakesed, sealhulgas bakterid ja viirused.}
2. Filtri tarbimine – puhastatud vee kogus ajaühiku kohta.
3. Filtraadi erikulu – toote kogus, mis läbib 1 m2 membraani pindalast. Sõltub filtrielemendi omadustest ja lähtevee puhtusest.
4. Membraani rõhulang – toitepoole ja filtraadipoolse rõhu erinevus.
5. Läbilaskvus on suhe filtraadi erivoolukiiruse ja rõhulanguse vahel membraanil.
6. Hüdrauliline efektiivsus – suhe filtraadi voolukiiruse ja tarnitava lähtevee vahel.

Ultrafiltratsioon vee desinfitseerimiseks

Traditsioonilised mikroorganismide eemaldamise meetodid hõlmavad reaktiive kasutavaid tehnoloogiaid. Vee ultrafiltreerimine seisneb mikroorganismide ja kolloidide füüsilises eraldamises sellest membraani pooride väiksuse tõttu. Meetodi eeliseks on mikroorganismide, vetikate, orgaanilise aine ja mehaaniliste osakeste surnukehade eemaldamine. Samal ajal ei ole vaja spetsiaalset veetöötlust, mis on muudel juhtudel kohustuslik. Kõik, mida pead tegema, on lasta see läbi 30-mikronilise mehaanilise filtri.

Filtrite ostmisel peate määrama membraanide pooride suuruse. Viiruste täielikuks eemaldamiseks peaks aukude läbimõõt olema 0,005 µm. Suurte pooride korral desinfitseerimisfunktsioonei käivitu.

Lisaks tagab ultrafiltratsioonitehnoloogia vee selginemise. Kõik heljuvad tahked ained eemaldatakse täielikult.

Ultrafiltratsiooniveepaigaldis sisaldab paralleelselt ühendatud seadmeid, mis tagavad protsessi vajaliku jõudluse ja võimaluse neid töö käigus vahetada.

Vee puhastamine enne ioonvahetusfiltreid

Vaik hoiab tõhus alt kinni 0,1–1,0 µm kolloidosakesi, kuid need ummistavad kiiresti graanulid. Loputamisest ja regenereerimisest on siin vähe abi. Eriti raske on eemaldada SiO_{2 osakesi, mida leidub eriti rohkesti kaevudes ja jõevees. Pärast ummistumist hakkab vaik kasvatama mikroorganisme kohtades, mida pole puhastuslahustega pestud.}

Ioonivahetid on samuti aktiivselt ummistunud emulgeeritud õlidega, mida ei saa eemaldada. Ummistus on nii tõsine, et lihtsam on filtrit vahetada kui sellest õli eraldada.

Vaikude filtreerimisgraanulid on aktiivselt ummistunud kõrgmolekulaarsete ühenditega. Aktiivsüsi eemaldab need hästi, kuid selle kasutusiga on lühike.

Ioonivahetusvaigud on tõhusad koos ultrafiltreerimisega, eemaldades rohkem kui 95% kolloididest.

Veetöötlus – ultrafiltreerimine enne pöördosmoosi

Kasutuskulusid vähendavad filtrite järkjärguline paigaldamine koos peetavate osakeste suuruse järjestikuse vähendamisega. Kui enne ultrafiltreerimismoodulit paigaldatakse jämedam puhastus, suurendab see pöördosmoosisüsteemide efektiivsust. Viimased on tundlikud anioonsete ja mitteioonsete flokulantide suhtes, kui saasteainete koagulatsioon viiakse läbi esialgses etapis.

Suurmolekulaarne orgaaniline aine ummistab kiiresti pöördosmoosimembraanide poorid. Nad kasvavad kiiresti mikroorganismidega üle. Vee eelfiltreerimine lahendab kõik probleemid ja on pöördosmoosi kasutamisel kuluefektiivne.

Reoveepuhastus

Ultrafiltratsiooniga reoveepuhastus võimaldab seda taaskasutada tööstuses. Need sobivad kasutamiseks inseneritöös ning avatud veekogude tehnogeenne koormus joogivees on vähenenud.

Membraantehnoloogiaid kasutatakse galvaanilise ja tekstiilitootmise reovee puhastamisel, toiduainetööstuses, rauaeemaldussüsteemides, lahustest karbamiidi, elektrolüütide, raskmetallide ühendite, naftasaaduste jms eemaldamisel. See tõstab töö efektiivsust. ravi ja lihtsustab tehnoloogiat.

Madala molekulmassiga lisanditega võib ultrafiltreerimisel saada puhtaid tootekontsentraate.

Eriti oluline on emulgeeritud õlide veest eraldamise probleem. Membraantehnoloogia eeliseks on protsessi lihtsus, madal energiatarve ja kemikaalide puudumine.

Pinnaveetöötlus

Sadestamine ja filtreerimine on varem olnud tõhusad viisid vee puhastamiseks. Siin eemaldatakse tõhus alt looduslikku päritolu lisandeid, kuid nüüd on ilmunud tehnogeensed saasteained, mille eemaldamiseksvaja on muid puhastusmeetodeid. Eriti palju probleeme tekitab vee esmane kloorimine, millest moodustuvad kloororgaanilised ühendid. Täiendavate puhastamisetappide kasutamine aktiivsöe ja osoonimisega suurendab vee hinda.

Ultrafiltreerimine võimaldab saada joogivett otse pinnaallikatest: sellest eemaldatakse vetikad, mikroorganismid, hõljuvad osakesed ja muud ühendid. Meetod on efektiivne eelneva koagulatsiooniga. Samal ajal ei ole vaja pikka settimist, kuna suurte helveste teke ei ole vajalik.

Vee ultrafiltratsiooni paigaldamine (foto allpool) võimaldab saavutada puhastatud vee püsiv alt hea kvaliteedi ilma keerulisi seadmeid ja reaktiive kasutamata.

Koagulatsioonimeetodite kasutamine muutub ebatõhusaks, kuna traditsioonilise kaaliumpermanganaadi oksüdatsioonimeetodiga ei tuvastata paljusid orgaanilisi ühendeid vees. Lisaks on orgaaniline sisaldus väga erinev, mistõttu on reaktiivide vajaliku kontsentratsiooni valimine keeruline.

Järeldus

Vee ultrafiltreerimine läbi membraanide võimaldab teil saavutada selle nõutava puhtuse minimaalse reaktiivikuluga. Pärast puhastamist võib reovett kasutada tööstuslikel eesmärkidel.

Ultrafiltreerimine ei ole alati efektiivne. Meetod ei võimalda eemaldada mõningaid aineid, näiteks kloororgaanilisi ühendeid ja mõningaid humiinhappeid. Sellistel juhtudel rakendatakse mitmeastmelist puhastust.