Wkapelusz?

Ultrafiltracja jest formą filtracji membranowej podobnej do odwróconej osmozy, oddzielającej cząstki stałe od źródła wpływającego do cieczy. Proces ten polega na mikrofiltracji i nanofiltracji pod względem usuwania wielkości wychwytywania cząstek. Ma zastosowanie jako filtr wstępny do innych procesów oczyszczania lub jako trzeciorzędny filtr polerujący w aplikacjach do wody pitnej i oczyszczania ścieków.

Jak to działa:

Aby uprościć sprawę, obróbka ultrafiltracyjna polega na zastosowaniu gradientu ciśnienia w celu przepchnięcia wody przez półprzepuszczalną membranę, pozostawiając większe cząsteczki i minerały uwięzione po drugiej stronie.

Oczywiście ten filtr membranowy można zastosować na wiele sposobów. Dlatego omówimy i opiszemy różne potencjalne konfiguracje systemów ultrafiltracyjnych.

Konfiguracje przepływu:

Przepływ wpływającej surowej wody w stosunku do orientacji membrany może wpłynąć na działanie tego procesu systemowego. Każda konfiguracja ma pewne zalety i wady, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu systemu obróbki ultrafiltracji.

Na zewnątrz

W przypadku cylindrycznej membrany surowa woda przepływa z części zewnętrznej do wewnątrz w kierunku osi środkowej, jak pokazano poniżej. Ten wzór przepływu działa dobrze w sytuacjach wyższych całkowitych zawiesin ciał stałych (TSS), w przeciwieństwie do przepływu na zewnątrz.

Na lewą stronę

Wpływowa surowa woda przepływa do środkowej przestrzeni rurki membranowej, a następnie promieniowo na zewnątrz, jak pokazano poniżej. Gdy potrzebna jest równomierna hydrodynamika, ten schemat przepływu jest najlepszy, ale nie sprawdza się w aplikacjach o wyższym TSS.

Krzyżowy przepływ

Wpływający strumień przepływa równolegle do długości membrany, ale gradient ciśnienia na membranie powoduje przepływ wody na drugą stronę i ciała stałe gromadzą się na membranie cienką warstwą. Do wytworzenia przepływu krzyżowego potrzeba więcej energii, ale warstwę ciał stałych można dłużej utrzymywać w cieńszej warstwie.

Przepływ ślepy zaułek

Przepływ jest prostopadły do ​​powierzchni membrany. Przefiltrowana woda przepływa przez membranę, podczas gdy ciała stałe pozostają po przeciwnej stronie, przyczepione do powierzchni membrany grubą warstwą. Wytwarzanie przepływu w ślepym zaułku nie wymaga dużo energii, ale warstwa stała tworzy się znacznie szybciej, dzięki czemu ta konfiguracja jest bardziej przydatna w przypadku niższych stężeń zanieczyszczeń wody w źródle.

Konfiguracje systemu

Dwa główne względy dotyczące tego, jak należy skonfigurować system jako całość, zależą od rodzaju naczynia i sposobu napowietrzania membran.

Zanurzony

Technicznie większość systemów oczyszczania ultrafiltracji jest zanurzona w tym sensie, że membrana jest całkowicie otoczona płynem, ale w szczególności termin ten odnosi się do systemów, które składają się z dużych zbiorników wypełnionych surową wodą i w których zanurzonych jest wiele membran. Zbiornik ma niezbędne wloty i wyloty.

Pod ciśnieniem

Gdy membrana jest zamknięta w jakiejś obudowie pod ciśnieniem. Systemy zwykle składają się z wielu naczyń połączonych równolegle. Każde naczynie ma swój wlot i wylot, które łączą się z kolektorem, który konsoliduje oczyszczony ściek ze wszystkich naczyń w jeden strumień. Naczynia mają również kształt cylindryczny, z wyjątkiem konfiguracji membrany płytowej i ramowej.

Napowietrzanie

Aby zapobiec ciągłemu gromadzeniu się błon stałych na ich powierzchni, jednostki ultrafiltracyjne wdrażają systemy napowietrzania, które wytwarzają bąbelki, które szorują powierzchnię membrany w celu szorowania nagromadzonych ciał stałych. Istnieją dwie opcje konfiguracji systemów napowietrzania w jednostce filtrującej.

Zintegrowany

W zintegrowanym systemie wszystko jest zawarte w jednym urządzeniu. Na przykład zanurzony zbiornik, w którym aerator znajduje się bezpośrednio pod membranami. Lub naczynie ciśnieniowe z aeratorem na dnie naczynia.

Oddzielny

Tutaj surowy dopływ jest napowietrzany w oddzielnym zbiorniku, a następnie pompowany do zbiornika lub naczynia zawierającego membranę.

Rodzaje membran

Polimerowy

Membrany te są wykonane z materiałów polimerowych, takich jak polisulfon, polipropylen, octan celulozy i kwas polimlekowy. Membrany polimerowe są częściej stosowane ze względu na ich wydajność i opłacalność.

Ceramiczny

Istnieje wiele różnych materiałów na membrany ceramiczne, od tlenku glinu i węglika krzemu po dwutlenek tytanu i dwutlenek cyrkonu. Są dobrze znane ze swojej odporności na wysokie temperatury lub żrące chemikalia, ale są również znacznie droższe.

Konfiguracje membranowe

Rozmiar i kształt membrany ma wiele wspólnego z tym, jak system będzie działał. Każda konfiguracja membrany może mieć określone zalety i wady, dlatego konieczna jest staranna selekcja.

Rurowy

Wyobraź sobie wiązkę słomek połączonych cienką membraną zwiniętą wewnątrz każdej słomy. Same rurki są przepuszczalne, więc gdy wpompowywany jest dopływ, zaczyna się w półprzepuszczalnej membranie i woda przepływa przez nią, a następnie przez rurkę do jamy naczynia. Powstały permeat we wnęce jest następnie wysyłany do następnego etapu obróbki. Układy rurowe zazwyczaj działają wyłącznie na przepływach na zewnątrz, więc membrana nie zapada się w rurce.

Puste włókno

Ta konfiguracja jest podobna do systemu rurowego, ale bez membrany podpartej wewnątrz naczynia rurowego. Zamiast tego sama membrana wygląda bardziej jak puste ugotowane pasma spaghetti i jest bezpośrednio wystawiona na działanie surowej wody. Systemy te mogą być obsługiwane wewnętrznie lub zewnętrznie, ale cienkie, elastyczne włókna mogą być podatne na pękanie.

Płyta i rama

Trzymając rzeczy w kuchni, wyobraź sobie, że to kanapka klubowa. Zrób kanapkę przekładki między dwiema płaskimi membranami i ułóż wielokrotności tych na sobie, z odstępem między nimi. Woda zasilająca przemieszcza się między sąsiednimi membranami, a przefiltrowana woda z permeatu przepływa przez membrany do przekładki, która ma kanały, które prowadzą ją w kierunku wylotu wody (oczyszczonej) permeatu.

Rana spiralna

W tym przypadku weź przygotowaną kanapkę na talerz i ramę i owiń ją wokół perforowanej rury. Surowa woda przepływa przez kanał zasilający i filtruje przez membrany do kanału permeatu. Permeat przesuwa się następnie spiralnie do środka do wylotu.

Poniższa tabela wskazuje możliwe kombinacje systemów obróbki ultrafiltracyjnej. Na przykład konfiguracja membrany rurowej z wewnętrznym przepływem krzyżowym przez membranę polimerową. X wskazują, że dla danej membrany możliwy jest rodzaj przepływu lub materiał membrany.

Chcesz uzyskać więcej informacji na temat którejkolwiek z informacji przedstawionych w tym artykule? W przypadku pytań dotyczących procesu ultrafiltracji lub jeśli system obróbki ultrafiltracji spełni potrzeby konkretnego zastosowania, skontaktuj się z nami! 

Eksperci zajmujący się uzdatnianiem wody w Genesis Water Technologies są dostępni bezpłatnie w USA pod adresem 1-877-267-3699 lub możesz skontaktować się z nami za pośrednictwem mediów społecznościowych lub poczty e-mail customersupport@genesiswatertech.com porozmawiać z jednym z naszych przedstawicieli na temat Twojej konkretnej aplikacji.