Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso UF/RO vandens valymo tirpalas
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso (UF/RO) sistema yra labai efektyvi vandens valymo filtravimo technologija. Šis sprendimas apjungia dvi technologijas – ultrafiltraciją ir atvirkštinį osmosą – kurios gali efektyviai pašalinti vandenyje esančias suspenduotas kietąsias daleles, daleles, bakterijas, virusus, organines medžiagas ir kitas priemaišas, kad vanduo būtų grynas. Čia pristatysime ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistemos principą, taikymo sritį, charakteristikas ir proceso eigą.
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistemą daugiausia sudaro ultrafiltracijos membrana ir atvirkštinio osmoso membrana. Ultrafiltracijos membranos turi dideles poras ir gali filtruoti daugumą dalelių, organinių medžiagų ir mikroorganizmų. Atvirkštinio osmoso membranos yra rafinuotesnės ir gali efektyviai pašalinti iš vandens ištirpusias medžiagas ir smulkius teršalus. Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistemoje šaltinio vanduo pirmiausia filtruojamas per ultrafiltracijos membraną, kad būtų pašalinta dauguma suspenduotų kietųjų dalelių ir dalelių. Ultrafiltracijos membranos filtruotas vanduo vadinamas iš anksto išvalytu vandeniu. Tada iš anksto išvalytas vanduo, praleidžiamas per atvirkštinio osmoso membraną esant aukštam slėgiui, atvirkštiniu osmoze pašalina ištirpusias medžiagas ir smulkius teršalus, kad būtų gautas grynas vanduo.
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistemos esmė – membranos parinkimas ir veikimo parametrų valdymas. Renkantis membraną reikia atsižvelgti į šaltinio vandens kokybę, investicijų sąnaudas ir kasdienį eksploatavimą bei priežiūrą. Veikimo parametrų valdymas apima membranos paviršiaus slėgį, vandens srauto greitį ir regeneravimo greitį ir kt. Tinkami veikimo parametrai gali pagerinti sistemos apdorojimo efektyvumą ir sumažinti energijos suvartojimą.
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso tirpalo taikymo sritis
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sprendimai plačiai naudojami šiose srityse: Geriamojo vandens valymo valymas. Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistema gali pašalinti iš vandens tokius teršalus kaip suspenduotos kietosios dalelės, bakterijos, virusai ir organinės medžiagos, kad būtų gautas saugus ir švarus geriamasis vanduo. Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistema gali atlikti svarbų vaidmenį miesto vandens tiekime ir ten, kur sunku gauti geriamąjį vandenį atokiose vietovėse. Pramoninis vandens valymo valymas. Kai kuriose pramoninės gamybos sistemose reikia didelio kiekio švaraus vandens. Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso įranga gali efektyviai pašalinti priemaišas ir teršalus iš vandens, kad atitiktų pramoninio vandens kokybės reikalavimus. Ypač elektronikos, chemijos, farmacijos ir kitose pramonės šakose plačiai naudojama ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistema. Nuotekų valymo valymas ir pakartotinis naudojimas. Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso įranga gali atskirti naudingas medžiagas ir vandenį nuotekose, taip pat užtikrinti nuotekų valymą ir pakartotinį naudojimą. Ultrafiltracijos ir atvirkštinio osmoso būdu nuotekos gali būti išvalytos iki vandens kokybės, atitinkančios išleidimo standartus, prisidedant prie aplinkos apsaugos ir išteklių atkūrimo.
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistemos privalumai ir trūkumaiUltrafiltracijos atvirkštinio osmoso tirpalas turi šiuos privalumus: Efektyvus filtravimas: jis gali pašalinti iš vandens tokius teršalus kaip dalelės, bakterijos, virusai ir organinės medžiagos. Geras vandens valymo efektas: gauto vandens kokybė yra gryna, atitinkanti geriamojo ir pramoninio vandens kokybės reikalavimus. Energijos taupymas: ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso tirpalai sunaudoja mažiau energijos nei tradiciniai filtravimo metodai. Platus pritaikymas: gali būti naudojamas geriamojo vandens valymui, pramoninio vandens valymui, nuotekų valymui ir pakartotiniam naudojimui bei kitose srityse. Tačiau ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sprendimas turi ir tam tikrų trūkumų: Didelės eksploatavimo ir priežiūros išlaidos: sistemai reikia reguliariai valyti ir prižiūrėti, o tai padidina eksploatavimo išlaidas. Aukšti vandens kokybės reikalavimai: šaltinio vandens kokybė turi tam tikrą įtaką ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso poveikiui, todėl jį reikia apdoroti ankstyvoje stadijoje. Kaip efektyvi vandens valymo technologija, ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso vandens valymo sistema plačiai naudojama geriamojo vandens valymui, pramoninio vandens valymui, nuotekų valymui ir pakartotiniam naudojimui. Racionaliai parinkus membranas ir kontroliuojant veikimo parametrus, galima gauti gryno vandens kokybę, atitinkančią įvairių taikymo sričių poreikius. Nors ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso sistema turi tam tikrų trūkumų, jos privalumai gerokai atsveria trūkumus. Tobulėjant technologijoms ir mažėjant sąnaudoms, manoma, kad ateityje ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso tirpalas bus plačiau naudojamas.
Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso procesasUltrafiltracijos procesas 1. Neapdoroto vandens išankstinis apdorojimas: neapdorotas vanduo dozuojamas, maišomas, koaguliuojamas, filtruojamas ir kitais procesais sumažina kietųjų dalelių, koloidų, mikroorganizmų ir kitų priemaišų kiekį neapdorotame vandenyje. 2. Ultrafiltracija: iš anksto apdorotas vanduo praleidžiamas per ultrafiltracijos membraną, kad atskirtų skirtingo dydžio medžiagas ir pašalintų kenksmingas medžiagas, tokias kaip makromolekulinės organinės medžiagos, koloidinės dalelės ir mikroorganizmai. 3. UV dezinfekcija: ultrafiltruotas vanduo apdorojamas UV spinduliuote, kad pašalintų vandenyje likusius mikroorganizmus. 4. Vandens valymas: vanduo po išankstinio apdorojimo, ultrafiltracijos ir UV dezinfekcijos atitinka antrinio vandens tiekimo standartus.
Atvirkštinio osmoso procesas1. Neapdoroto vandens išankstinis apdorojimas: toks pat kaip ir aukščiau minėtas ultrafiltracijos procesas. 2. Pirminis slėginis filtravimas: iš anksto apdorotas vanduo filtruojamas per pirminį slėgį, siekiant pašalinti kenksmingas medžiagas, tokias kaip makromolekulinės organinės medžiagos, koloidinės dalelės ir mikroorganizmai. 3. Pirminė atvirkštinė osmozė: vanduo po pirminio filtravimo praleidžiamas per atvirkštinio osmoso membraną, siekiant pašalinti vandenyje esančias neorganines druskas ir sunkiųjų metalų plazmą. 4. Antrinis slėginis filtravimas: vanduo po pirminio atvirkštinio osmoso filtravimo dar kartą filtruojamas slėgiu, siekiant pašalinti vandenyje likusias priemaišas, tokias kaip organinės medžiagos ir mikroorganizmai. 5. Antrinė atvirkštinė osmozė: vanduo po antrinio slėginio filtravimo dar kartą praleidžiamas per atvirkštinio osmoso membraną, siekiant visiškai pašalinti vandenyje esančias neorganines druskas ir sunkiųjų metalų plazmą. 6. Koncentruoto vandens valymas: koncentruotas vanduo iš antrinės atvirkštinio osmoso membranos yra išgaunamas recirkuliacijos, koncentravimo ir kitomis technologijomis, siekiant sumažinti vandens švaistymą. 7. Išgrynintas vanduo: išankstinio apdorojimo, slėginio filtravimo ir atvirkštinio osmoso būdu apdorotas vanduo pasieks labai gryno vandens standartą. Ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso procesas plačiai naudojamas pramonės, kaimo, miesto ir kitose skirtingose vandens valymo srityse, ruošiant labai gryną vandenį, maisto perdirbimui, geriamajam vandeniui, vandens tiekimui ir kt., ir gali būti derinamas pagal faktinę situaciją, kad būtų pasiekti skirtingi vandens kokybės reikalavimai.
Naudojant ultrafiltracijos atvirkštinio osmoso membranos technologiją nuotekoms valyti, svarbiausia užkirsti kelią membranos komponentų užsiteršimui ir apnašų susidarymui bei užtikrinti membranos vandens srautą. Imkitės šių priemonių membranos užsiteršimo rizikai kontroliuoti. Flokuliantų, koaguliantų ir sodos įpylimas: į flokuliacijos reakcijos baką įpylus tinkamo kiekio flokuliantų (PAC), koaguliantų (PAM) ir pakankamo kiekio sodos, galima pašalinti daugiau nei 95 % Ca2+ ir dalį sunkiųjų metalų jonų po nusodinimo pasvirusioje plokštelinėje sedimentacijos bake, taip sumažinant netirpių sunkiųjų metalų nuosėdų susidarymo ant vėlesnės atvirkštinės infiltracijos membranos paviršiaus galimybę. Kadangi PAM yra ilgos grandinės polimerinis junginys, jis panašus į RO plėvelės polimerinę medžiagą. Kai PAM perteklius pasiekia RO plėvelę, RO plėvelė bus smarkiai užteršta ir užsikimšusi, o membranos srauto nebus galima atkurti cheminiu valymu. Todėl galima pridėti tik tinkamą koaguliantų kiekį, o bendrą PAC ir PAM dozę galima nustatyti pagal lauko bandymų rezultatus.
Rūgščių pridėjimas: Kadangi pirminės nuotekos yra šarminės ir jų pH yra aukštas, sunkiųjų metalų jonai šarminėje aplinkoje lengvai sudaro netirpias nuosėdas ir apnašas ant membranos paviršiaus. Labai svarbu reguliuoti neapdoroto vandens pH, kad sunkiųjų metalų jonai nenusėstų ir nenusėstų ant membranos paviršiaus. Į sedimentacijos bake susidarančio vandens daugiasluoksnio filtro įleidimo vamzdį įpilkite druskos rūgšties, sureguliuokite pH iki 7–7,5 ir efektyviai kontroliuokite sunkiųjų metalų jonų užsiteršimą ant atvirkštinio osmoso membranos paviršiaus. Daugiasluoksnis filtras: Siekiant efektyviai pagerinti ultrafiltracijos membranos vandens kokybę, prieš ultrafiltracijos membraną įrengiamas daugiasluoksnis filtras. Daugiasluoksniame filtre kaip filtro terpė naudojamas stambus kvarcinis smėlis, smulkus kvarcinis smėlis ir dribsnių dumblas. Po to, kai nuotekos filtruojamos daugiasluoksniu filtru, susidariusio vandens drumstumas išlieka 1–2 NTU, o tai sumažina vėlesnės ultrafiltracijos sistemos veikimo apkrovą ir efektyviai sumažina ultrafiltracijos membranos užsiteršimo riziką. Oksidanto įpylimas: Siekiant išvengti suspenduotų medžiagų ir mikroorganizmų kaupimosi ultrafiltracijos membranos paviršiuje ir užsiteršimo, ultrafiltracijos sistemoje nustatyti du oksidatoriaus (natrio hipochlorito) įpylimo taškai: vienas yra ultrafiltracijos įleidimo vamzdyje, o kitas – ultrafiltracijos atplamos vamzdyje. Oksidanto įpylimas gali stabiliai palaikyti ultrafiltracijos transmembraninį slėgio skirtumą (TMP) ir vandens išeigą projektuotame lygyje. Kalkių inhibitoriaus įpylimas: SO42⁻ koncentracija pradinėse nuotekose yra labai didelė, o sunkiųjų metalų jonai, tokie kaip Ba2⁺ ir Sr⁻⁺, gali lengvai sudaryti netirpias druskas su SO42⁻. Be to, Ca2⁺ ir F⁻ taip pat linkę sudaryti netirpias druskas. Šios netirpios druskos yra pagrindinis kalkių susidarymo veiksnys atvirkštinio osmoso membranos veikimo metu. Siekiant veiksmingai užkirsti kelią atvirkštinio osmoso membranos užsiteršimui, į atvirkštinio osmoso membranos įleidimo vamzdį buvo įpilta atitinkamo kalkių inhibitoriaus. Po stabilios ultrafiltracijos vandens gamybos reikėtų išanalizuoti visą ultrafiltracijos vandens kokybę ir, naudojant DOW FilmtecTM ROSA9.1 atvirkštinio osmoso skaičiavimo programinę įrangą, apskaičiuoti, ar yra nuosėdų susidarymo rizika, kai ultrafiltracijos vanduo patenka į atvirkštinio osmoso membraną. Remiantis analize, ultrafiltracijos būdu gautame vandenyje į atvirkštinio osmoso membraną kyla BaSO4 ir SrSO4 užteršimo rizika, todėl programinė įranga siūlo pridėti nuosėdų inhibitoriaus, kad būtų sumažinta užteršimo paviršiuje rizika. Naudojant OSMOTREAT OSM35 nuosėdų inhibitorių („Nalco Industrial Services Co., LTD.“), šis produktas gali veiksmingai sumažinti ugniai atsparių druskų, tokių kaip BaSO4, SrSO4 ir CaF2, užteršimo atvirkštinio osmoso membranų paviršiuje riziką. OSM35 nuosėdų inhibitoriaus dozei apskaičiuoti buvo naudojama OSMAS skaičiavimo programinė įranga.
Biologinių dezodoratorių apdorojimo sistemų taikymas
1. Ultrafiltracijos sistema turėtų būti vieną kartą praplaunama 20–30 min. Po aštuonių praplovimų buvo atliktas dar vienas sustiprintas praplovimas, siekiant atkurti filtracijos srautą.
