Co je ultrafiltrace vody?

Účinným způsobem čištění vody je vytlačování přes semipermeabilní membrány. Filtrační procesy jsou klasifikovány podle velikosti částic, které mají být odděleny:

• mikrofiltrace přes membrány s velikostí pórů od 0,05 do 10 μm;
• ultrafiltrace - póry od 0,001 μm do 0,05 μm;
• reverzní osmóza a nanofiltrace - póry 1 nm a níže.

Ultrafiltrace vody je určena k odstranění mikroorganismů a makroskopických inkluzí, které neprocházejí póry membrány.

Tradiční mechanismus působení filtrů se zásypem je založen na gravitačním čištění. Ultrafiltrace se provádí jako prosévání porézním sítem, kde jsou odděleny všechny částice většího průměru.

Typy membrán

Filtrační prvky jsou ploché listy nebo vlákna s kapiláry. Prostřednictvím prvního se vyrábí především ultrafiltrace odpadních vod, které jsou určeny k úpravě vody.

Vlákna jsou vyrobena převážně z jednokanálového s vnitřním průměrem asi 0,8 mm. Jsou vystaveny častým zatížením a během vyplachování mohou být zničeny. Vícekanálová vlákna obsahují několik kapilár a mají výrazně větší pevnost.

Membrány jsou vyrobeny z polymerů, například z polyesteru. Její parametry lze měnit přidáním jiných syntetických materiálů. Rozsah pH upravovaných kapalin umožňuje účinné čištění filtračních prvků.

Polymerní membrány by měly být pravidelně dezinfikovány, protože mikrobi chtějí jíst organickou hmotu a vytvářet kolonie na ní.

Dlouhá slouží jako keramická membrána, která se dobře omyje mycími prostředky. Její cena je vyšší, ale životnost dosahuje 10 let.

Metody filtrace

Systém ultrafiltrace vody se skládá z modulů naplněných dutými porézními vlákny. Počáteční kapalina vstupuje do kapilár, po níž dochází k filtraci bočními stěnami. Napájení v opačném směru je také možné.

Mytí se provádí filtrátem a jeho podání protiproudem. Rovnoměrné rozdělení kapaliny mimo vlákna zajišťuje odstranění usazenin z kapilár. Je důležité zvolit správný režim mytí, aby se odstranila vrstva kontaminantu snadněji.

Filtry pracují ve dvou režimech, z nichž jeden je tlak: voda je přiváděna do pouzdra přístroje pod tlakem. Ponořená metoda se provádí pomocí membrán, které jsou spuštěny do otevřené nádoby. Z výstupní strany se vytvoří vakuum a kapalina se nasává filtrační materiál.

Moduly jsou umístěny svisle. Voda z nich pochází z jednoho konce a je odňata od druhého. Počet modulů v jednom filtru obvykle nepřesahuje dvě jednotky. To vyžaduje méně těsnění, což snižuje pravděpodobnost úniku. Vertikální moduly jsou vhodné pro údržbu a testování. Jsou snadno instalovatelné a extrahované.

Filtrační režimy

Když je provedena ultrafiltrace vody, filtry mohou pracovat v mrtvém a tangenciálním režimu. V prvním případě je veškerá dodávaná voda čištěna. Vklady z membrány jsou periodicky odstraňovány během procesu či s drenážním proudem. Membrána se rychle znečišťuje a pokles tlaku v ní musí zůstat malý, což snižuje produktivitu zařízení. Metoda se používá pro úpravu vody s malou koncentrací suspenzí.

V tangenciálním režimu médium, které má být filtrováno, cirkuluje podél povrchu membrány a na ní se tvoří malé množství. Turbulence průtoku v přívodním kanálu umožňuje čistit vodu s vysokou koncentrací suspendovaných pevných látek. Nevýhodou metody je zvýšení spotřeby energie při vytváření vysokého průtoku a nutnost instalace dalších potrubí.

Parametry ultrafiltrace

Hlavní parametry ultrafiltrace jsou:

1. Selektivita - poměr koncentrací nečistot v kontaminované vodě (C_in.) a ve filtrátu (C_out.): R = (1-C_out./ C_in.) ∙ 100%. Pro ultrafiltrační proces je velký proces, který umožňuje udržet nejmenší částice, včetně bakterií a virů.
2. Průtok filtrátu je množství čisticí vody za jednotku času.
3. Spotřeba specifického filtrátu - množství produktu procházející přes 1 m² oblasti membrány. Záleží na charakteristikách filtračního prvku a na čistotě zdroje vody.
4. Diferenciální tlak na membránu - rozdíl mezi tlakem na straně napájení a stranou filtrátu.
5. Propustnost je poměr mezi specifickou spotřebou filtrátu a tlakovou ztrátu přes membránu.
6. Hydraulická účinnost je poměr mezi průtoky filtrátu a dodávanou napájecí vodou.

Ultrafiltrace pro dezinfekci vody

Tradiční metody odstraňování mikroorganismů zahrnují technologie používající činidla. Ultrafiltrace vody spočívá v fyzické separaci mikroorganismů a koloidů z ní v důsledku malé velikosti pórů membrány. Výhodou metody je odstranění mrtvol mikroorganismů, řas, organických látek a mechanických částic. Nicméně není zapotřebí zvláštní přípravy vody, což je v jiných případech povinné. Je třeba pouze předběžně projít 30 mikronů mechanický filtr čištění.

Při nákupu filtrů je třeba určit velikost pórů membrán. Pro úplné odstranění virů by měly být průměry otvorů na úrovni 0,005 μm. Při velkých rozměrech pórů nebude funkce dezinfekce prováděna.

Technologie ultrafiltrace navíc zajišťuje vyčištění vody. Všechna zavěšení jsou zcela odstraněna.

Instalace ultrafiltrace vody obsahuje paralelní zařízení, která zajišťuje potřebný výkon procesu a možnost výměny během provozu.

Čištění vody před iontoměničovými filtry

Pryskyřice je účinná při zpoždění koloidních částic o velikosti 0,1 až 1,0 μm, ale granule rychle ucpávají. Mytí a regenerace zde nepomáhají. Obzvláště obtížné odstranit částice SiO₂, které jsou zvláště četné v studních a říční vodě. Po ucpání se pryskyřice začíná vytvářet s mikroorganismy na místech, která nejsou umývána čisticími roztoky.

Ionity jsou také aktivně ucpané emulgovanými oleji, které nelze odstranit. Zanesení je tak silné, že je snadnější vyměnit filtr než oddělit olej od něj.

Filtrační granule pryskyřice jsou aktivně ucpány vysokomolekulárními sloučeninami. Jsou dobře odstraněny aktivním uhlím, ale mají krátkou životnost.

Iontoměničové pryskyřice Efektivní spolu s ultrafiltrací, která odstraňuje více než 95% koloidů.

Čištění vody - ultrafiltrace před reverzní osmózou

Provozní náklady jsou sníženy postupnou instalací filtrů s následným snížením velikosti zpožděných částic. Pokud je před ultrafiltračním modulem vytvořeno více hrubého čištění, zvyšuje se účinnost reverzních osmóz. Ty jsou citlivé na aniontové a neiontové vločkovadla, pokud se v předběžném stádiu provádí koagulace kontaminantů.

Velké molekuly organických látek rychle ucpávají póry membrán reverzní osmózy. Rychle rostou s mikroorganismy. Pre-ultrafiltrace vody řeší všechny problémy a je ekonomicky proveditelná při použití s ​​reverzní osmózou.

Úprava odpadních vod

Čištění odpadních vod pomocí ultrafiltrace umožňuje jejich opětovné použití v průmyslu. Jsou vhodné pro použití v inženýrství a technogenní zatížení na otevřených nádržích pro pitné účely je sníženo.

Membránová technologie se používá pro čištění odpadních vod galvanické a textilní výroby, v potravinářském průmyslu, odstraňování neželezných kovů, odstraňování z karbamidových roztoků, elektrolytů, sloučenin těžkých kovů, ropných produktů atd. Účinnost čištění se současně zvyšuje a technologie je zjednodušena.

S nízkou molekulovou hmotností nečistot ultrafiltrací lze získat koncentráty čistých produktů.

Zvláště důležitý je problém separace emulgovaných olejů z vody. Výhodou membránové technologie je jednoduchost metody, nízká spotřeba energie a žádná potřeba chemikálií.

Úprava povrchových vod

Srážení a filtrace byly dříve efektivními metodami čištění vody. Přísady přírodního původu jsou zde účinně odstraněny, ale nyní se objevily technogenní znečišťující látky, jejichž odstranění vyžaduje další metody čištění. Zvláště mnoho problémů vzniká primární chlorací vody, která tvoří chlororganické sloučeniny. Použití dalších stupňů čištění aktivním uhlím a ozonizace zvyšuje náklady na vodu.

Ultrafiltrace umožňuje získání pitné vody přímo z povrchových zdrojů: řasy, mikroorganismy, suspendované částice a další sloučeniny jsou z ní odstraněny. Metoda je účinná při předběžné koagulaci. Nepotřebuje dlouhé usazování, protože není nutné vytvářet velké vločky.

Instalace ultrafiltrace vody (obrázek dole) umožňuje dosáhnout konzistentní kvality čisté vody bez použití komplexních zařízení a činidel.

Použití koagulačních metod se stává neúčinným, protože mnoho organických sloučenin ve vodě není určováno tradiční metodou oxidace manganistanem draselným. Kromě toho se obsah organické hmoty značně liší, z čehož je obtížné vybrat potřebnou koncentraci činidel.

Závěr

Ultrafiltrace vody membránami umožňuje dosáhnout požadované čistoty při minimální spotřebě činidel. Kanalizace po úpravě může být použita pro průmyslové účely.

Ultrafiltrace není vždy účinná. Metoda neumožňuje odstranění určitých látek, například sloučenin organochlorinu a určitých huminových kyselin. V takových případech se používá vícestupňové čištění.