Keraminė UF membrana

 

 

1. Kas yra ultrafiltravimo membrana

Ultrafiltracinė membrana yra viena iš anksčiausiai sukurtų polimerinių membranų. Tai mikroporinė filtravimo membrana, kurios porų dydis yra 0,001–0,02 mikrono. Tinkamu slėgiu veikiant vieną membranos pusę, tirpale esantis tirpiklis ir kai kurios mažesnės molekulinės masės tirpios medžiagos prasiskverbia iš mažyčių ultrafiltravimo membranos porų į kitą membranos pusę, o didesnės molekulinės masės tirpalai arba kai kurios emulsuotos micelės išlaikomos, taip pasiekiamas filtravimo atskyrimo efektas.

 

Vandens valymo srityje ultrafiltracinės membranos technologija efektyviau filtruoja priemaišas nei kitos filtravimo technologijos. Jo filtravimo tikslumas gali siekti 99,99%, o tai gali efektyviai pašalinti daugumą kenksmingų vandenyje esančių medžiagų; ir naudoja mažai arba visai nenaudoja cheminių medžiagų, kad būtų veiksmingai išvengta antrinės vandens kokybės taršos, todėl išvalyto vandens kokybė yra geresnė. Eksploataciniu lygmeniu filtravimo sistema, pagrįsta ultrafiltracinės membranos technologija, turi aukštą automatizavimo laipsnį, paprastą ir patikimą veikimą bei tik dvi operacijas: įjungimą ir išjungimą. Kadangi ultrafiltravimo membranos medžiaga pasižymi stipriu cheminiu stabilumu, atsparumu rūgščių ir šarmų korozijai ir aukštai temperatūrai, ją galima sterilizuoti aukštoje temperatūroje ir pritaikyti įvairiai.

 

 

Ultrafiltracinės membranos technologijos principas:

 

Ultrafiltracinės membranos technologija yra membranos prasiskverbimo atskyrimo technologija, o jos filtravimo pajėgumas yra tarp nanofiltravimo ir mikrofiltravimo. Jo veikimo principas yra toks:

 

Kai tirpalas praeina per pusiau pralaidžią membraną, veikiant slėgiui, mažos molekulės tirpiklyje ir tirpioje medžiagoje gali pereiti per filtro membraną į kitą membranos pusę, o makromolekulės ir koloidai tirpioje medžiagoje yra sulaikomi, nes negali prasiskverbti pro filtro membranos poras. Tirpalui tekant ir toliau, ant membranos sulaikoma vis daugiau medžiagų. Todėl, norint pasiekti ultrafiltravimą, tirpikliui turi būti taikomas didesnis slėgis. Tuo pačiu metu membranos paviršiuje susidariusios medžiagos taip pat pasižymi tam tikromis cheminėmis savybėmis, jos taip pat sulaiko ir skaido kai kuriuos teršalus, taip išvalydami vandenį.

 

Kadangi makromolekulės ir toliau kaupiasi ant membranos paviršiaus, filtravimo greitis ir toliau mažėja, atsiranda „koncentracijos poliarizacijos“ reiškinys. Siekiant užtikrinti, kad ultrafiltravimas būtų vykdomas nuolat ir efektyviai, atliekant „koncentracijos poliarizacijos“ reiškinį pašalinti, dažnai naudojami maišymo ultrafiltravimo įrenginiai.

 

Ultrafiltracinės membranos technologijos charakteristikos:

 

Palyginti su kitomis vandens valymo technologijomis, ultrafiltravimo membranos technologija turi daug nepalyginamų pranašumų:

 

Pirma, ultrafiltravimo membrana pasižymi dideliu cheminiu stabilumu, gali atlaikyti aukštą temperatūrą, rūgštis ir šarmus, todėl jai nereikia aukštos vandens kokybės ir pasižymi dideliu universalumu;

 

Antra, ultrafiltravimo membranos technologijos principas yra paprastas, lengvai įgyvendinamas automatinis veikimas, taupomas darbas, lengvas valdymas, lengva priežiūra, saugus ir stabilus veikimas;

 

Trečia, ultrafiltravimo membranos technologija yra fizinis metodas, o vandens valymo procese nereikia naudoti jokių cheminių medžiagų, todėl ji gali veiksmingai užkirsti kelią antrinei vandens telkinių taršai;

 

Ketvirta, ultrafiltravimo membranos technologija pasižymi dideliu efektyvumu ir dideliu vandens valymo kiekiu, ypač miesto geriamojo vandens valymui su mažesne tarša, o tai rodo ypač aukštą efektyvumą;

 

 

Miesto geriamojo vandens valymas

Visuomenei tobulėjant, žmonėms keliami vis aukštesni reikalavimai geriamojo vandens saugai, tačiau tuo pačiu mano šalyje darosi vis rimtesnė miesto vandens šaltinių tarša, o tiesioginio vandens vandens kokybė negali atitikti geriamojo vandens standartų, todėl miesto geriamąjį vandenį būtina išvalyti.

 

Miesto geriamasis vanduo daugiausia gaunamas iš požeminio ir paviršinio vandens. Dviejų vandens šaltinių taršos mechanizmai yra skirtingi, tačiau teršalai daugiausia yra neseksualūs organizmai, bakterijos, grybai, virusai, skendinčios medžiagos ir kt.

 

Taikant tradicinius geriamojo vandens valymo metodus galima inaktyvuoti ir išvalyti mikroorganizmus bei grybus, taip pat išvalyti mikronų{0}lygmens suspenduotas daleles. Tuo remiantis ultrafiltracinės membranos technologija taip pat gali veiksmingai pašalinti nano-lygmens daleles, todėl ištekančio vandens kokybė yra aukštesnė, o tai turi didelę reikšmę miesto gyventojų geriamojo vandens sveikatai.

 

Jūros vandens gėlinimas

Ne{0}}atsinaujinantys ištekliai, gėlo vandens ištekliai, skirti žmonėms gerti žemėje, vis labiau išsenka, o vandens trūkumas tapo viena iš aktualiausių problemų, su kuria susiduria šiuolaikiniai žmonės. Jūros vandens gėlinimas laikomas veiksmingu būdu geriamojo vandens krizei išspręsti. Šiuo metu pasaulyje daugiau tyrinėjama jūros vandens gėlinimo technologija yra elektrodializės technologija. Nors elektrodializė yra laikoma efektyviu jūros vandens gėlinimo metodu, jos eksploatavimo sąnaudos yra didelės, o regeneravimo greitis mažas. Tobulėjant technologijoms, atvirkštinio osmoso jūros vandens gėlinimui pradėta naudoti ultrafiltracinės membranos technologija. Puikus atskyrimo efektyvumas ir fizinės bei cheminės savybės dar labiau pagerino jūros vandens gėlinimo efektyvumą ir žymiai sumažino energijos sąnaudas.

 

Galvanizavimo nuotekų valymas

Elektros pramonės nuotekų kiekis yra didžiulis, jose yra daug šešiavalenčio chromo, vario, nikelio ir kitų sunkiųjų metalų. Jis yra labai kenksmingas ir labai mažai biologiškai skaidomas. Realiame darbe dažnai naudojama geležies oksidacija ir elektrolizė, tačiau dėl geležies oksidacijos susidarys daug dumblo, kurį reikia toliau apdoroti: nors elektrolizė gali gerai išvalyti elektrines nuotekas, jos eksploatavimo išlaidos yra didelės ir netinka didelio masto reklamai. Kombinuotas ultrafiltravimo ir atvirkštinio osmoso technologijos naudojimas laikomas efektyviu nuotekų valymo galvanizavimo būdu. Naudojant dvi membranines technologijas galima pašalinti didžiąją dalį sunkiųjų metalų, organinės anglies ir nitratų iš galvanizavimo nuotekų, o naudojant ultrafiltravimo membranas taip pat sumažėja osmosinių membranų tarša ir pailgėja tarnavimo laikas.

 

Naftingų nuotekų valymas

Pagrindiniai naftingų nuotekų šaltiniai yra išsiliejusios žalios naftos, skerdyklų nuotekos ir buitinės nuotekos ir kt. Pagrindiniai jo komponentai yra plūduriuojanti alyva, disperguota alyva, emulsuota alyva ir sunkioji alyva ir kt. Dažniausiai naudojamas naftingų nuotekų valymo įrenginys yra alyvos separatorius, tačiau juo negalima apdoroti emulsuotos alyvos, todėl pagalbiniam valymui dažnai naudojama flotacija. Kadangi emulsuotos alyvos molekulės paprastai yra didelės, ultrafiltravimo membranos technologija gali būti naudojama, kad alyvuotos nuotekos praeitų per ultrafiltravimo membraną esant slėgiui, o emulsuota alyva ir kiti stambiamolekuliniai teršalai bus sulaikyti, o jų pašalinimo efektyvumas yra didelis.

 

Pakartotinis miesto nuotekų naudojimas

Pakartotinis miesto nuotekų naudojimas yra svarbi priemonė miesto vandens slėgiui sumažinti. Po to, kai miesto buitinės nuotekos bus išvalytos taip, kad atitiktų pakartotinio naudojimo standartus, jos bus naudojamos miesto želdinimo vandeniui ir miesto regeneruoto vandens sistemoms. Ultrafiltracinės membranos technologijos naudojimas gali greitai išvalyti miesto nuotekas, kad atitiktų standartus. Kadangi miesto nuotekos pasižymi geru biologiniu skaidomumu, realiame darbe, siekiant pagerinti nuotekų kokybę, dažnai vienu metu naudojamas ciklo aktyviojo dumblo procesas (CASS) ir ultrafiltracinės membranos technologija. Esant 12 valandų hidraulinio veikimo laikui, naudojant šį metodą COD pašalinimo greitis pasiekia daugiau nei 86%. Amoniakinio azoto pasišalinimo greitis siekia daugiau nei 90 proc., o nuotekų pH vertė svyruoja nuo 7,25 iki 7,89, o tai atitinka miesto vandens pakartotinio naudojimo standartą.

 

Maisto pramonės nuotekų surinkimas

Ultrafiltracinės membranos technologija ne tik pagerina nuotekų kokybę, bet ir gali sukoncentruoti ir perdirbti didelį kiekį naudingų kietųjų medžiagų. Tipiškiausias pritaikymas yra maisto pramonės srityje. Maisto pramonės susidarančiose nuotekose yra daug riebalų, baltymų, krakmolo, mielių ir tt Jei šios medžiagos bus išleidžiamos į išorinę aplinką, jos ne tik terš aplinką, bet ir sukels daug atliekų. Todėl ultrafiltravimo modulio technologija naudojama naudingiems komponentams perimti nuotekose, o BDS ir COD vandenyje taip pat yra atskiriami nuo vandens. Atskirtos aplinkos medžiagos išgaunamos ir perdirbamos, o tai gali atnešti didesnę ekonominę naudą įmonei.

 

 

1. Viso srauto-filtravimo režimas
Kai ultrafiltracijos srauto skendinčiosios medžiagos, drumstumas ir ChDS yra maži, pvz., paviršinis vanduo, šulinių vanduo, vandentiekio vanduo ir geros vandens kokybės jūros vanduo, arba prieš ultrafiltravimą nustatytas griežtas išankstinis apdorojimas, pvz., koaguliacijos ir skaidrinimo įranga, smėlio filtras ir daugialypės terpės filtras bei kiti prastos vandens kokybės vandens šaltiniai, ultrafiltravimo režimu galima veikti pilno srauto filtravimo režimu. Šis filtravimo režimas panašus į tradicinį filtravimą. Įtekamoji medžiaga patenka į ultrafiltravimo membranos mazgą ir visa praeina per membranos paviršių, kad virstų gaminamu vandeniu ir išteka iš ultrafiltravimo membranos filtrato pusės. Priemaišos, tokios kaip skendinčios kietosios medžiagos, koloidai ir stambiamolekulinės organinės medžiagos, sulaikytos ultrafiltravimo membranos, pašalinamos iš membranos agregato per tam tikrą vandens atbulinį plovimą, chemiškai sustiprintą atgalinį plovimą ir reguliarų cheminį valymą.

 

2. Kryžminio srauto-filtravimas

Kai įtekančio ultrafiltravimo vandens skendinčios medžiagos ir drumstumas yra dideli, pvz., nuotekų ar pakartotinio nuotekų valymo įrenginių, ultrafiltravimas gali būti naudojamas kryžminio srauto filtravimo režimu. Įtekamoji medžiaga patenka į ultrafiltravimo membranos mazgą, dalis jo praeina per membranos paviršių ir virsta gaminamu vandeniu, o kita dalis pašalinama iš membranos mazgo su priemaišomis, tokiomis kaip skendinčios medžiagos, kad virstų koncentruotu vandeniu. Išleistas koncentruotas vanduo yra pakartotinai suslėgtas ir cirkuliuojamas atgal į membranos mazgą, išlaikant šlyties jėgą, kurią sukuria didelis srautas ant membranos paviršiaus, ir pašalinant nešvarumus, pvz., ant membranos paviršiaus sulaikytas skendinčias medžiagas, kad ultrafiltravimo membranos agregato taršos sluoksnis išliktų palyginti plonas.

 

3. Koncentrato išleidimo filtravimas

Kai suspenduotų kietųjų dalelių kiekis UF įtekamajame sraute yra mažas, UF gali būti naudojamas koncentrato išleidimo filtravimo režimu. Įtekamoji medžiaga patenka į UF membranos mazgą ir iš membranos agregato išleidžiama esant mažam koncentrato kiekiui, paprastai 5-10 % įtekančiojo tūrio, o didžioji dalis įtekančio srauto praeina per membranos paviršių, kad virstų gaminamu vandeniu.

 

Koncentruoto išleidimo filtravimo ir kryžminio srauto filtravimo režimo operacijoms taip pat reikia laiku atlikti vandens atgalinį plovimą, chemiškai patobulintą atgalinį plovimą ir reguliarų cheminį valymą, kad būtų atkurtas UF membranos filtravimo efektyvumas. Viso-srauto filtravimo režimas pasižymi mažomis energijos sąnaudomis ir mažu darbiniu slėgiu, todėl eksploatavimo išlaidos mažesnės; o kryžminio srauto filtravimo režimas gali susidoroti su didesniu skendinčių kietųjų dalelių kiekiu. Konkretus režimo pasirinkimas turi būti nustatytas atsižvelgiant į skendinčių kietųjų dalelių kiekį, drumstumą ir ChDS įtekamajame sraute.

 

 

1. UF membranos veikimo nustatymas

Norint patikrinti UF įrenginio veikimo efektą ir membranos užsiteršimo galimybę, būtina stebėti kai kuriuos pagrindinius parametrus veikiant UF įrenginiui.

 

1.1 Drumstumas: reiškia vandenyje esančias suspenduotas medžiagas, tokias kaip purvas, dulkės, smulkios organinės medžiagos, planktonas ir koloidinės medžiagos, dėl kurių vandens kokybė taps drumsta ir bus tam tikro laipsnio drumstumas. Paprastai šios suspenduotos medžiagos ir koloidinės medžiagos taip pat parazituoja bakterijas ir virusus. Pavyzdžiui, paprastai reikalaujama, kad geriamojo vandens drumstumas neviršytų 1 NTU, o ultrafiltravimo membranos nuotekų drumstumas paprastai neviršytų 0,1 NTU.

 

1.2 TSS (bendras suspenduotų kietųjų dalelių kiekis): reiškia kietas medžiagas, kurios lieka ant filtro membranos, kai vandens mėginys praeina per filtro membraną, kurio porų dydis yra 0,45 μm ir išdžiovinamas iki pastovaus svorio 103–105 laipsnių temperatūroje. Bendras skendinčių dalelių kiekis yra vienas iš svarbių vandens užterštumo laipsnio matavimo rodiklių. Šis parametras paprastai yra tikslesnis nei drumstumas (drumstumas paprastai negali aptikti itin smulkių dalelių).

 

1.3 SDI (dumblėjimo tankio indeksas): Tai vienas iš svarbių atvirkštinio osmoso vandens valymo sistemos vandens kokybės indekso parametrų. SDI reikšmė parodo dalelių, koloidų ir kitų medžiagų kiekį vandenyje, kuris gali blokuoti įvairius vandens valymo įrenginius. Šis parametras dažniausiai naudojamas vertinant, ar vandenyje esančios dalelės ir koloidai blokuoja įvairius vandens valymo įrenginius (žr. paveikslėlį žemiau).

 

SDI nustatymas yra nuolat pridėti tam tikrą slėgį (30 PSI, atitinkantį 2,1 kg/cm) į išmatuotą vandens mėginį ant mikroporingos filtro membranos, kurios skersmuo 47 mm ir porų dydis 0,45 μm, ir registruojamas laikas Ti (sekundėmis), kurio reikia 500 ml vandens filtruoti, ir laikas Tf (sekundės), kurio reikia nepertraukiamam filtravimui po 0 ml vandens 5 sekundėms. 15 minučių (T). SDI reikšmė apskaičiuojama pagal formulę; paprastai reikalaujama, kad atvirkštinio osmoso įleidimo angos (ty ultrafiltravimo vandens) SDI vertė neviršytų 5.

 

1.4 TOC (bendras organinės anglies kiekis): šis parametras dažniausiai naudojamas organinių medžiagų kiekiui vandenyje nustatyti. Tai reiškia bendrą anglies kiekį vandenyje ištirpusiose ir suspenduotose organinėse medžiagose, įskaitant natūralias ir sintetines organines medžiagas. Bendra organinė anglis paprastai naudojama siekiant įvertinti organinio užsiteršimo ir biologinio membranos užsiteršimo ultrafiltracijos sraute galimybę ir tendenciją. Kai įtekančio ultrafiltravimo membranos TOC yra didesnis nei 2 mg/l, tai reiškia, kad ultrafiltracijos membranos paviršiaus biologinio užteršimo tikimybė yra labai didelė.

 

1,5 DOC (ištirpusi organinė anglis): visos organinės anglies (TOC), kurią galima ištirpinti vandenyje, dalis paprastai reiškia organinę anglį, kuri gali praeiti per filtro membraną, kurios porų dydis yra 0,45 mikrono ir kuri neišgaruoja ir neprarandama analizės proceso metu. Išskyrus nuotekas, daugumoje natūralių vandens telkinių ištirpusios organinės anglies (DOC) ir bendros organinės anglies (TOC) dalis yra apie 80–95%.

 

1.6 Geležis ir manganas: Ultrafiltravimo membranos sistema gali išlaikyti oksiduotas geležies ir mangano formas, tačiau jos taip pat gali sukelti membranos užsiteršimą. Geležies jonai paprastai egzistuoja natūraliai (pvz., požeminiame vandenyje) arba susidaro dėl ultrafiltracijos pirminio apdorojimo vamzdynų ar įrangos korozijos arba dėl likutinių flokuliatorių, kurie pridedami prie ultrafiltracijos išankstinio apdorojimo koaguliacijos ir skaidrinimo įrangos.

 

1.7 Kalcis ir magnis: vandens kietumą daugiausia lemia kalcio ir magnio jonai. Pagal kietumą vanduo gali būti skirstomas į minkštą vandenį (skaičiuojant CaCO3, maksimalus kiekis ne didesnis kaip 60mg/L), kietąjį (skaičiuojant CaCO3, maksimalus ne didesnis kaip 180mg/L) ir labai kietą vandenį (skaičiuojant CaCO3, daugiau nei 180mg/L). Kietumas žmogaus sveikatai nekenksmingas, tačiau esant per dideliam vandens kietumui, valant vandenį vamzdynų, įrenginių ar membranų paviršius gali susidaryti nuosėdų.

 

1.8 Laidumas: vandens laidumas yra tiesiškai susijęs su visu ištirpusių kietųjų medžiagų kiekiu (TDS), o tai rodo vandens laidumą.

 

1,9 pH vertė: naudojama vandens pH vertei nurodyti. Mažesnė nei 7 pH vertė yra rūgštinė, o didesnė nei 7 – šarminė. Gryno vandens pH vertė yra 7, tai yra neutrali. Aukšta pH vertė padarys vandenį kartaus skonio ir lengvai sukels apnašas ant vandens vamzdžių ir įrangos. Vanduo, kurio pH vertė žema, rūdys arba ištirpdys metalus ir kitą įrangą.

 

1.10 Silicio dioksidas: jis skirstomas į aktyvųjį silicio dioksidą (tirpusį silicio dioksidą) arba neaktyvųjį silicio dioksidą (koloidinį silicio dioksidą). Apskritai koloidinis silicio dioksidas pagreitins ultrafiltravimo membranų užsiteršimą.

 

2. Ultrafiltracinės membranos taršos rūšys

2.1. Koloidinė tarša. Koloidų daugiausia yra paviršiniame vandenyje. Ypač keičiantis metų laikams vandenyje yra daug skendinčių medžiagų, tokių kaip molis, dumblas ir kiti vandens telkinyje esantys koloidai. Tai itin kenksminga ultrafiltravimo membranoms. Mat filtravimo procese daug koloidinių dalelių nuteka į membranos paviršių kartu su pagamintu vandeniu, tekančiu pro membraną. Membranos sulaikytos dalelės lengvai sudaro gelio sluoksnį. Dalis dalelių, kurios yra lygiavertės arba mažesnės už membranos porų dydį, prasiskverbs į membranos poras ir užblokuos vandens tekėjimo kanalą, todėl pasikeis negrįžtamai. Be to, geležis, manganas vandenyje ir koloidai, susidarę pridedant geležies arba aliuminio koaguliantų ultrafiltracijos metu, gali sudaryti gelio sluoksnį ant membranos paviršiaus.

 

2.2 Organinė tarša: kai kurios organinės medžiagos į vandenį dirbtinai pridedamos vandens valymo metu, pvz., aktyviosios paviršiaus medžiagos, plovikliai ir polimerų flokuliatoriai, o kai kurios jų yra natūraliame vandenyje; šios medžiagos taip pat gali būti adsorbuotos ant membranos paviršiaus ir pakenkti membranos veikimui.

 

2.3 Mikrobinė tarša: Mikrobinė tarša taip pat yra pavojingas veiksnys saugiam ultrafiltravimo membranų veikimui. Kai kurias maistines medžiagas sulaiko membrana ir kaupiasi membranos paviršiuje. Šioje aplinkoje bakterijos greitai dauginasi. Gyvos bakterijos kartu su savo išskyromis formuoja mikrobų gleives ir tvirtai prilimpa prie membranos paviršiaus. Šios gleivės susijungia su kitomis nuosėdomis ir sudaro sudėtingą dengiamąjį sluoksnį, kuris ne tik veikia membranos vandens pralaidumą, bet ir sukelia negrįžtamą membranos užteršimą.

 

 

 

 

Populiarus Žymos: keramikos uf membrana, Kinijos keraminių uf membranų gamintojai, tiekėjai, gamykla