Процес ултрафилтрацијске мембране у примени за третман воде

Процес ултрафилтрацијске мембране у примени за третман воде

1 пред третман

Ултрафилтрација се може користити као претходна обрада процеса или као напредни третман процеса у третману воде и другим индустријским поступцима пречишћавања, концентрације и одвајања. У процесу широке употребе воде често се користи као средство дубоког прочишћавања. Према карактеристикама ултрафилтрацијске мембране шупљих влакана, постоје одређени захтеви за пречишћавање пре водом. Будући да суспендоване чврсте супстанце, колоиди, микроорганизми и друге нечистоће у води пријањају на површину мембране, мембрана је контаминирана. Због релативно великог воденог тока мембране ултрафилтрације, концентрација заробљених нечистоћа на површини мембране брзо расте, што ствара такозвани феномен поларизације концентрације. Озбиљније, неке веома ситне честице улазе у поре мембране и блокирају пролаз воде. Уз то, вискозне материје које стварају микроорганизми и њихови метаболички продукти у води такође се пријањају на површину мембране. Ови фактори могу довести до смањења пропусности ултрафилтрационе мембране и промене у одвајању. У исто време, постоје одређена ограничења за температуру довода воде за ултрафилтрацију, ПХ вредност и концентрацију. Због тога се довод воде за ултрафилтрацију мора правилно припремати и прилагодити тако да испуни захтеве за водоснабдевањем како би се продужио век трајања ултрафилтрационе мембране и смањио трошак чишћења воде.

А, убијање микроорганизама (бактерија, алги):

Када вода садржи микроорганизме, неки од заробљених микроорганизама могу да се придржавају система за претходну обраду, као што је површина медија филтра за више медија, након што уђу у систем за претходну обраду. Када се лепи за површину мембране ултрафилтрације, она расте и множи се, што може у потпуности блокирати микропоре и чак у потпуности блокирати лумен шупљих влакана. Присуство микроорганизама је изузетно штетно за мембране ултрафилтрације шупљих влакана. Микроорганизми попут бактерија и алги у сировој води морају се схватити озбиљно. У пројекту за обраду воде обично се додаје оксидантно средство попут НаЦлО или О3, а концентрација је обично 1 до 5 мг / л. Поред тога, може се користити и УВ стерилизација. Мембрански модул за ултрафилтрацију шупљих влакана стерилише се у лабораторији и може се рециклирати воденим раствором водоник-пероксида (Х20) или воденим раствором калијум-перманганата у трајању од 30 до 60 минута. Убијање микроба може убити само микроорганизме, али не уклања микроорганизме из воде, већ само спречава раст микроорганизама.

Б, смањите утицај замућења:

Када вода садржи суспендоване чврсте материје, колоиде, микроорганизме и друге нечистоће, вода ће имати одређени степен замућења. Замућеност ће ометати преношење светлости. Овај оптички ефекат повезан је са величином, величином и обликом нечистоће. Замућеност воде се генерално изражава у степену корозије, а замућеност произведена од 1 мг / л СиО2 је 1 степен. Што је степен већи, то се више нечистоћа садржи. Постоје различити захтеви за замућеност воде у различитим областима. На пример, за општу домаћу воду, замућеност не би требало да пређе 5 степени. Пошто је мерење замућености мерило количину светлости, боје и непрозирности које су честице у води рефлектирале кроз сирову воду, величина, количина и облик честица утичу на мерење и на однос између замућености и суспендоване чврсте материје су насумичне. За честице мање од неколико микрона, замућеност се не одражава.

У третману мембране, прецизна микроструктура, задржавање молекуларних или чак јонских честица и замућеност да би се одразио квалитет воде очигледно су нетачни. Како би се предвидјела тенденција загађења сирове воде, развијен је тест вриједности СДИ.

СДИ вредност углавном се користи за откривање количине честица као што су колоиди и суспендоване чврсте материје у води и важан је показатељ за карактеризацију утицаја воде у систему. СДИ вредност се опћенито одређује коришћењем величине пора од 0,45 µм микропорозне мембране под константним притиском протока воде од 0,21 МПа, при чему се прво забележи време т0 које је потребно за филтрирање воде кроз 500 мл воде, а затим наставља да вода пролази под исти услови. У 15 мин поново је забележено време т15 потребно за филтрирање узорка воде од 500 мл, а затим израчунато према следећој формули: СДИ = (1-т0 / т15) × 100/15

Вредност СДИ у води отприлике одражава степен колоидне контаминације. Вода из бунара има СДИ <3, површинска="" вода="" сди="" је="" изнад="" 5,="" а="" граница="" сди="" је="" 6,66="" ......,="" што="" захтева="" претходну="">

Ултрафилтрациона технологија је ефикасна у смањењу СДИ вредности. СДИ = 0 третира се ултрафилтрациона мембрана шупљих влакана, али када је СДИ превелик, нарочито велике честице имају озбиљно загађење мембраном за ултрафилтрацију шупљих влакана. Предобрада се мора извести коришћењем кварцног песка, активног угља или филтера опремљеног разним филтерима. Не постоји фиксни мод за процес лечења. различит.

На пример, за воду из славине или подземну воду са нижом замућеношћу, може се користити прецизни филтер од 5 до 10 µм (као што је тип саћа, врста топљена у топљењу и ПЕ синтерована цев), која се углавном смањује на око 5. Пре прецизног филтра потребно је додати флокулант и филтрирати двоструким или вишеслојним филтером медија. У нормалним околностима, брзина филтрације не сме прелазити 10м / х, 7-8м / х, а спорији степен филтрације воде. Што је бољи квалитет филтриране воде.

Уклањање Ц, суспендованих чврстих материја и колоидних супстанци:

За нечистоће величине честица од 5 µм или више, може се користити филтер са тачношћу филтрације од 5 µм, али за ситне честице и колоиде између 0,3 и 5 µм, тешко је уклонити се конвенционалном техником филтрирања горе описаном. Иако ултрафилтрација апсолутно уклања ове честице и колоиде, опасност од ултрафилтрационих мембрана шупљих влакана је изузетно озбиљна. Конкретно, колоидне честице носе набој, који је полимер молекула материје и јона. Колоид може бити стабилно присутан у води, углавном због међусобног искључивања колоидних честица истог набоја. Напуњена супстанца (флокулант) супротна колоидним честицама додаје се сировој води да би се разбила стабилност колоидних честица, а набијене колоидне честице се неутралишу да би биле електрично неутралне да би се дисперговане колоидне честице саградиле у велике агломерате. Затим се релативно лако може уклонити филтрацијом или седиментацијом. Најчешће коришћени флокуланти су неоргански електролити попут алуминијум сулфата, полиалијум-хлорида, жељезног сулфата и ферлор-хлорида. Органска флокуланта као што је полиакриламид, натријум полиакрилат, полиетиленимин и слично. Будући да органски флокулантни полимер може неутрализовати површински набој колоидних честица, формирати водоничне везе и „мост“, а таложење коагулације је завршено за кратко време, тако да се квалитет воде знатно побољшао, тако да је последњих година полимер флокулант је замењен. Тренд неорганских флокуланата.

Истовремено са додавањем флокуланта може се додати коагуланс као што је вапно са регулатором пХ, натријум карбонат, оксидант хлор и прашак за избељивање, средство за ојачање подводно пребацивање и сорбент полиакриламид за побољшање ефекта коагулације.

Флукулант се често формулише као водени раствор, који се додаје помоћу дозирне пумпе или директно у систем за прочишћавање воде коришћењем ејектора постављеног на водоводној линији.

Д, уклањање растворљивих органских материја:

Растворљива органска материја се не може у потпуности уклонити флокулацијом, филтрирањем са више медија и ултрафилтрацијом. Тренутно се користе методе оксидације или усисавања.

(1) Метода оксидације Оксидација са хлором или натријум-хипохлоритом (НаСО) је боља за уклањање растворљивих органских материја. Поред тога, озон (О3) и калијум перманганат (КМнО 4) су такође добри оксиданти, али цена је нешто већа.

(2) Метода адсорпције Адсорпциона смола од активног угља или макропорозне смоле може ефикасно уклонити растворљиве органске материје. Међутим, још увек је потребно лечење алкохолом, фенолом итд. Које је тешко адсорбовати.

Е, подешавање квалитета воде:

(1) Подешавање температуре довода воде

Пропусност ултрафилтрационе мембране директно је повезана са температуром. Брзина пропусности модула за ултрафилтрацијску мембрану опћенито се испитује чистом водом на 25 ° Ц. Брзина пропусности мембране ултрафилтрације пропорционална је температури, а температурни коефицијент је око 0,02 / 1 ° Ц, односно за свако повећање температуре од 1 ° Ц, водонепропусна брзина расте за око 2,0%. Због тога, када је температура довода воде ниска (на пример <5 °="" ц),="" неке="" врсте="" грејних="" мера="" могу="" се="" користити="" за="" рад="" на="" вишим="" температурама="" да="" би="" се="" побољшала="" радна=""> Међутим, када је температура превисока, такође је неповољна за мембрану, што може проузроковати промене у раду мембране. Због тога се могу користити мере хлађења за снижавање температуре довода воде.

(2) Подешавање ПХ вредности воде за снабдевање

Мембране за ултрафилтрацију направљене од различитих материјала имају различите опсеге пХ. На пример, целулозни ацетат је погодан за пХ = 4 ~ 6, ПАН и ПВДФ мембране и може се користити у опсегу ПХ = 2 ~ 12, ако вода прелази Обим употребе треба прилагодити. Тренутно су најчешће коришћени регулатори пХ киселина (ХЦл и Х2СО4) и алкалијски (НаОХ, итд.).

Пошто неорганска со у раствору може проћи кроз мембрану за ултрафилтрацију, не постоји проблем са поларизацијом концентрације и скалирањем неорганске соли. Због тога се у процесу прилагођавања квалитета воде пред третманом генерално не узима у обзир утицај на мембрану, а кључни слој је слој гела. Проблем формирања, запрљања мембране и зачепљења.

2 радна параметра

Правилна контрола и извршавање радних параметара изузетно је важно за дугорочан и стабилан рад система ултрафилтрације. Радни параметри углавном укључују: проток, притисак, пад притиска, концентрирано испуштање воде, омјер поврата и температуру.

А, проток:

Брзина протока је линеарна брзина протока основног раствора (воде за довод) на површини мембране и важан је оперативни параметар за ултрафилтрацију у системима ултрафилтрације. Када је брзина протока велика, то не само да узрокује губитак енергије и прекомерни пад притиска, већ и убрзава деградацију перформанси цепања ултрафилтрационе мембране. Супротно томе, ако је брзина протока мала, дебљина граничног слоја формираног на површини задржавања повећава се, узрокујући поларизацију концентрације, што утиче и на брзину прожимања и на квалитет пермеата. Брзина протока је одређена експериментално. У ултрафилтрацијској мембрани шупљих влакана, када се улазни притисак одржава испод 0,2 МПа, брзина протока унутрашње мембране је само 0,1 м / с, а образац протока брзине протока је у потпуно ламинарном стању протока. Спољни притисни филм може да добије велику брзину протока. За мембране ултрафилтрације капиларног типа, када је пречник капиларе 3 мм, брзина протока се може на одговарајући начин повећати, што је повољно за смањење концентрованог граничног слоја. Два проблема морају бити истакнута. Једна је да се проток не може произвољно одредити. Улазни притисак повезан је са протоком сирове течности. Друго је да за шупље влакно или капиларну мембрану, проток је недоследан на улазном крају. Када је концентровани проток воде првобитна течност 10 Ат%, брзина протока на излазном крају је отприлике 10% улаза на крају. Поред тога, повећани притисак повећава количину пермеата, а пораст протока је минималан. Стога, повећање пречника капиларе и на одговарајући начин повећавање концентрованог испуштања воде (повратни проток) могу побољшати проток, посебно у поступку концентрације у ултрафилтрацији, попут опоравка електрофоретске боје, што може ефикасно повећати брзину ултрафилтрације.

Унутар дозвољеног распона притиска, повећавање количине доведене воде и одабир највеће брзине протока корисно је за перформансе мембране ултрафилтрације шупљих влакана.

Б, притисак и пад притиска:

Мембране за ултрафилтрацију шупљих влакана имају распон радног притиска од 0,1 до 0,6 МПа, што је радни притисак који се обично користи у третману раствора у дефиницији ултрафилтрације. Одвајање различитих супстанци с молекуларном тежином захтева употребу ултрафилтрацијских мембрана са одговарајућим одсецима молекулске тежине, а радни притисци су такође различити. Опћенито, филм унутрашњег притиска фолије из шупљег влакана обликованог омотача има отпорност на притисак мању од 0,3 МПа, а чврстоћа на притисак на шупље влакно је углавном мања од 0,3 МПа, тако да радни притисак треба да буде мањи од 0,2 МПа, а разлика притиска између две стране филма треба да буде већа од 0,1 МПа. . Снага притиска спољне притисне шупљине влакана ултрафилтрационе мембране може достићи 0,6МПа, али за модул спољне мембране од пластичне љуске, радни притисак је такође 0,2МПа. Мора се имати на уму да, пошто филм за унутрашњи притисак има велики пречник, када се користи као спољни притисни филм, лако се може дробити и пресећи на споју да би се оштетила, тако да унутрашњи и спољни притисни фолије нису универзални.

Када је за ултрафилтрат потребан одређени притисак да би се користио у наредном поступку, треба користити модул за ултрафилтрацију спољне мембране од нерђајућег челика. Мембрански модул за ултрафилтрацију шупљих влакана може се користити до притиска од 0,6 МПа, а притисак ултрафилтрата може бити и до 30 м. То јест, притисак од 0,3МПа, али разлика притиска између унутрашње и спољашње стране ултрафилтрацијске мембране шупљих влакана мора се задржати на највише 0,3МПа.

Приликом одабира радног притиска, поред отпорности мембране и спољног кућишта, треба узети у обзир и сабијање мембране и отпорност на загађење мембране. Што је већи притисак, већа је пропусност воде и одговарајуће заробљене материје се накупљају на површини мембране. Што више, већи је отпор, пригушење брзине пропустљивости воде. Поред тога, честице које улазе у поре мембране такође су склоне да блокирају пролаз. Укратко, где је то могуће, избор нижег радног притиска је повољан за пуне перформансе мембране.

Пад притиска модула за мембрану шупљих влакана мембрану односи се на разлику између притиска на улазу сирове течности и притиска на излазу концентроване течности. Пад притиска уско је повезан са количином доведене воде, протоком и количином испуштане концентроване воде. Посебно за ултрафилтрацијску мембрану са унутрашњим притиском или капиларну мембрану, брзина протока и притисак површине мембране дуж смера воде се постепено мењају. Што је већа опскрба водом, протоком и концентрираним испуштањем воде, већи је пад тлака и притисак на површини низводне мембране који не достиже потребни радни тлак. То ће утицати на укупну производњу воде мембранског модула. У практичној примени, пад притиска треба контролисати што је више могуће. Како се време рада продужава, отпор протока воде се повећава због накупљања прљавштине, а пада притиска се повећава. Када је пад притиска већи од почетне вредности 0,05 МПа, треба га очистити. , ископати пловни пут.

Ц, омјер опоравка и концентрирано испуштање воде:

У систему ултрафилтрације омјер опоравка и концентрација концентриране воде пар су међусобно ограничавајућих фактора. Омјер опоравка односи се на количину воде која пролази кроз количину довода, а количина концентриране воде која се испушта односи на количину воде која се испушта кроз мембрану. Пошто је количина испоручене воде једнака збиру количине концентроване воде и количине пермеата, ако је количина концентроване воде велика, поврат је релативно мали. Да би се осигурао нормалан рад система ултрафилтрације, потребно је навести минимални концентровани проток воде и максимални омјер поврата компонената. У општем инжењерству за обраду воде, омјер опоравка мембранског модула шупљих влакана је око 50 до 90%. Избор одређује омјер опоравка на основу састава и стања дозиране течности, односно количине твари која се може заробити, дебљине обраштајућег слоја формираног на површини фолије и утјецаја на количину пропусне воде. У већини случајева је такође могуће користити мањи омјер опоравка, па се концентрована течност испушта назад у систем сирове течности, а количина циркулације се повећава да би се смањила дебљина обраштајућег слоја, повећавајући на тај начин пропусност воде , понекад не повећавајући јединствену количину производње воде. Потрошња енергије.

Д, радна температура:

Пропусност воде за ултрафилтрацијску мембрану расте са порастом температуре. Опћенито, вискозност воденог раствора опада са температуром, смањујући на тај начин отпор протока и на тај начин повећавајући пропусност воде. Стварна температура доводне течности на месту рада треба узети у обзир у инжењерском дизајну. Посебно за сезонске промене, приликом подешавања температуре треба узети у обзир подешавање температуре. Иначе се пропусност воде може променити за око 50% са променама температуре. Уз то, превисока температура ће утицати на перформансе мембране. Опћенито, радна температура ултрафилтрацијске мембране шупљих влакана треба да буде 25 ± 5 ° Ц. Ако је потребно да ради на вишој температури, може се изабрати материјал од мембране високе температуре и спољни материјал кућишта.