Ce este ultrafiltrarea apei?

O modalitate eficientă de purificare a apei este împingerea acesteia prin membrane semipermeabile. Procesele de filtrare sunt clasificate în funcție de mărimea particulelor de separat:

• microfiltrarea prin membrane cu dimensiuni ale porilor de la 0,05 la 10 μm;
• ultrafiltrare - pori de la 0,001 μm la 0,05 μm;
• inversa osmoză și nanofiltrare - pori de 1 nm și mai jos.

Ultrafiltrarea apei este concepută pentru a îndepărta de la ea microorganisme și incluziuni macroscopice care nu trec prin porii membranei.

Mecanismul tradițional al acțiunii filtrelor cu umplere se bazează pe purificarea gravitațională. Ultrafiltrarea se efectuează ca o cernere printr-un ecran poros, unde toate particulele cu un diametru mai mare sunt separate.

Tipuri de membrane

Elementele de filtrare sunt foi plate sau fibre cu capilare. Prin primul se produce în principal ultrafiltrarea apelor reziduale, iar acestea din urmă sunt destinate tratării apei.

Fibrele sunt fabricate în principal cu un singur canal, cu un diametru interior de aproximativ 0,8 mm. Ele sunt supuse sarcinilor frecvente și pot fi distruse în timpul spălării spate. Fibrele cu mai multe canale conțin mai multe capilare și au o rezistență semnificativ mai mare.

Membranele sunt fabricate din polimeri, de exemplu, poliester sulfonă. Parametrii săi pot fi modificați prin adăugarea altor materiale sintetice. O gamă largă de pH a lichidelor tratate face posibilă curățarea eficientă a elementelor de filtrare.

Membranele de polimer ar trebui să fie dezinfectate periodic, deoarece microbii preferă să mănânce materii organice și să formeze colonii pe acestea.

Lungimea servește ca o membrană ceramică, care este bine spălată cu detergenți. Pretul este mai mare, dar durata de viata ajunge la 10 ani.

Metode de filtrare

Sistemul de ultrafiltrare a apei constă în module pline cu fibre poroase goale. Lichidul inițial intră în capilare, după care are loc filtrarea prin pereții laterali. De asemenea, este posibilă hrănirea în direcția opusă.

Spălarea se efectuează printr-un filtrat, cu transmiterea sa prin contra-curgere. Distribuția uniformă a lichidului în afara fibrelor asigură îndepărtarea depozitelor din capilare. Este important să alegeți modul corect de spălare pentru a elimina mai ușor stratul contaminant.

Filtrele funcționează în două moduri, dintre care unul este presiunea: apa este introdusă în carcasa dispozitivului sub presiune. Metoda scufundată se realizează utilizând membrane coborâte într-un vas deschis. Un vacuum este creat din partea de ieșire și lichidul este aspirat materiale de filtrare.

Modulele sunt situate vertical. Apa în ele vine de la un capăt și este luată de celălalt. Numărul de module dintr-un filtru nu depășește de obicei două unități. Acest lucru necesită mai puține garnituri, ceea ce reduce probabilitatea scurgerilor. Modulele verticale sunt convenabile pentru menținerea și testarea. Ele sunt ușor de instalat și extras.

Moduri de filtrare

Când se efectuează ultrafiltrarea apei, filtrele pot funcționa în moduri de blocare și tangențială. În primul caz, toată apa furnizată este purificată. Depunerile din membrană sunt îndepărtate periodic în timpul procesului de spălare sau cu un flux de drenaj. Membrana devine repede murdară, iar căderea de presiune pe ea trebuie să rămână mică, ceea ce reduce productivitatea dispozitivului. Metoda este utilizată pentru tratarea apei, cu o mică concentrație de suspensii.

În modul tangențial, mediul care urmează să fie filtrat circulă de-a lungul suprafeței membranei și depozitele de pe ea formează puțin. Turbulența fluxului în canalul de alimentare face posibilă purificarea apei cu o concentrație ridicată de solide în suspensie. Dezavantajele metodei sunt creșterea consumului de energie pentru crearea unui debit ridicat și necesitatea de a instala conducte suplimentare.

Parametrii de ultrafiltrare

Parametrii principali ai ultrafiltrare sunt:

1. Selectivitatea - raportul dintre concentrațiile de impurități din apa contaminată (C_Rin.) și în filtrat (C._O.): R = (1-C_O./ C_Rin.) ∙ 100%. Pentru procesul de ultrafiltrare, este mare, ceea ce vă permite să rețineți cele mai mici particule, inclusiv bacteriile și virușii.
2. Viteza de curgere a filtratului este cantitatea de apă purificată per unitate de timp.
3. Consumul specific de filtrat - cantitatea de produs care trece prin 1 m² zona membranei. Depinde de caracteristicile elementului filtrant și de puritatea apei sursă.
4. Presiune diferențială pe membrană - diferența dintre presiunea pe partea de alimentare și partea de filtrat.
5. Permeabilitatea este raportul dintre consumul specific al filtratului și scăderea presiunii în membrană.
6. Randamentul hidraulic este raportul dintre debitele de filtrat și apa de alimentare furnizată.

Ultrafiltrare pentru dezinfectarea apei

Metodele tradiționale pentru eliminarea microorganismelor includ tehnologii care utilizează reactivi. Ultrafiltrarea apei constă în separarea fizică a microorganismelor și a coloizilor din aceasta datorită mărimii mici a porilor membranei. Avantajul metodei este îndepărtarea cadavrelor de microorganisme, alge, substanțe organice și particule mecanice. Cu toate acestea, nu este nevoie de prepararea specială a apei, care în alte cazuri este obligatorie. Este necesar doar să treci preliminar printr-o bandă de 30 de microni filtru mecanic curățare.

Când cumpărați filtre, trebuie să determinați dimensiunile porilor membranelor. Pentru a elimina complet virușii, diametrele găurilor trebuie să fie la nivelul de 0,005 μm. Cu dimensiuni mari de pori, funcția de dezinfecție nu va fi efectuată.

În plus, tehnologia de ultrafiltrare asigură clarificarea apei. Toate suspensiile sunt complet îndepărtate.

Instalarea ultrafiltrare a apei conține dispozitive paralele, care asigură performanța necesară a procesului și posibilitatea înlocuirii acestora în timpul funcționării.

Purificarea apei în fața filtrelor cu schimb ionic

Rășina este eficientă în întârzierea particulelor coloidale de dimensiune de 0,1-1,0 μm, dar acestea blochează rapid granulele. Spălarea și regenerarea nu pot ajuta aici. În special dificil de îndepărtat particulele de SiO₂, care sunt deosebit de numeroase în fântâni și apă râu. După înfundare, rășina începe să se acumuleze cu microorganisme în locuri care nu sunt spălate cu soluții de curățare.

Ioniții sunt, de asemenea, înfundați activ cu uleiuri emulsifiate care nu pot fi îndepărtate. Înfundarea este atât de puternică încât este mai ușor să înlocuiți filtrul decât să separați uleiul de el.

Filtrele de granule de rășină sunt înfundate activ de compușii cu înaltă moleculară. Ele sunt bine îndepărtate de cărbunele activate, dar au o durată de viață scurtă.

Rășini schimbătoare de rășină Eficace împreună cu ultrafiltrarea, care elimină mai mult de 95% din coloizi.

Purificarea apei - ultrafiltrarea înainte de osmoza inversă

Costurile operaționale sunt reduse prin instalarea treptată a filtrelor, ceea ce duce la reducerea dimensiunii particulelor întârziate. Dacă este stabilită o curățare mai dură înainte de modulul de ultrafiltrare, atunci se îmbunătățește eficiența sistemelor de osmoză inversă. Acestea din urmă sunt sensibile la floculanți anionici și neionici, dacă în stadiul preliminar se efectuează coagularea contaminanților.

Organicele de mare moleculă înfund rapid porii membranelor de osmoză inversă. Ei cresc rapid cu microorganisme. Pre-ultrafiltrarea apei rezolvă toate problemele și este fezabilă din punct de vedere economic atunci când este utilizată cu osmoza inversă.

Tratarea apelor reziduale

Tratarea apelor reziduale cu ultrafiltrare face posibilă reutilizarea lor în industrie. Sunt potrivite pentru utilizare în inginerie, iar sarcina tehnogenă pe rezervoarele deschise de băut este redusă.

Tehnologia membranelor este utilizată pentru tratarea apelor uzate producția galvanică și textilă, în industria alimentară, dezinfectarea, îndepărtarea de soluții carbamidice, electroliți, compuși de metale grele, produse petroliere etc. În același timp, eficiența curățării este mărită, iar tehnologia este simplificată.

Cu o greutate moleculară mică a impurităților prin ultrafiltrare, pot fi obținute concentrate de produse pure.

Este deosebit de importantă problema separării uleiurilor emulsifiate de apă. Avantajul tehnologiei membranelor este simplitatea metodei, consumul redus de energie și lipsa de substanțe chimice.

Tratarea apei de suprafață

Precipitarea și filtrarea au fost anterior metode eficiente de purificare a apei. Amestecurile de origine naturală sunt îndepărtate efectiv aici, însă au apărut acum poluanți technogeni, pentru eliminarea a căror alte metode de purificare sunt necesare. Mai ales multe probleme sunt generate de clorinarea primară a apei, care formează compuși clororganici. Utilizarea unor etape suplimentare de curățare cu carbon activ și ozonizare crește costul apei.

Ultrafiltrarea permite obținerea apei potabile direct din surse de suprafață: alge, microorganisme, particule în suspensie și alți compuși sunt îndepărtați din aceasta. Metoda este eficientă cu coagularea preliminară. Nu necesită o așezare lungă, deoarece nu este necesar să se formeze fulgi mari.

Instalarea ultrafiltrare a apei (fotografia de mai jos) permite obținerea unei calități bune în mod constant a apei purificate fără a folosi echipamente complexe și reactivi.

Utilizarea metodelor de coagulare devine ineficientă, deoarece mulți compuși organici în apă nu sunt determinați prin metoda tradițională de oxidare cu permanganat de potasiu. În plus, conținutul de materie organică variază foarte mult, din cauza căruia este dificil să se selecteze concentrația necesară de reactivi.

concluzie

Ultrafiltrarea apei prin membrane face posibilă obținerea purității necesare cu un consum minim de reactivi. Canalizarea după tratare poate fi utilizată în scopuri industriale.

Ultrafiltrarea nu este întotdeauna eficientă. Metoda nu permite îndepărtarea anumitor substanțe, de exemplu compuși organoclorurați și anumiți acizi humici. În astfel de cazuri, se utilizează curățarea în mai multe etape.