System ultrafiltracji wody

Obecnie membrany ultrafiltracyjne z pustymi włóknami stały się główną formą ultrafiltracji ze względu na swoje niezrównane zalety. Ze względu na różne położenie warstwy gęstej, membrany ultrafiltracyjne z pustymi włóknami można podzielić na membrany ciśnienia wewnętrznego i membrany ciśnienia zewnętrznego. Membrana filtracyjna z pustymi włóknami o ciśnieniu zewnętrznym przenika roztwór macierzysty przez włókno puste wzdłuż wymiarowej nadpromieniowości z zewnątrz do wewnątrz, stając się cieczą przepuszczalną, a zatrzymany przez nią materiał opada na zewnątrz włókna pustego. Kanał wlotowy membrany znajduje się pomiędzy włóknami membrany, a włókna membrany mają pewną przestrzeń swobodnego przepływu, dzięki czemu jest ona bardziej odpowiednia w przypadku niskiej jakości wody surowej i wysokiej zawartości zawiesiny. Ciecz macierzysta w membranie ultrafiltracyjnej z pustymi włóknami o ciśnieniu wewnętrznym wpływa do wnętrza włókna pustego i jest napędzana przez różnicę ciśnień, przechodząc przez włókno puste z wewnątrz na zewnątrz wzdłuż kierunku promieniowego, stając się cieczą przepuszczalną, podczas gdy skoncentrowana ciecz pozostaje wewnątrz włókna pustego i wypływa z drugiego końca. Kanał wlotowy membrany to wewnętrzna komora z włókien pustych. Aby zapobiec zatkaniu, obowiązują ścisłe wymagania dotyczące wielkości cząstek i zawartości wody wlotowej, dzięki czemu nadaje się ona do pracy w warunkach dobrej jakości wody surowej.

3. Wydajność przechwytywania zespołu membran ultrafiltracyjnych

(1) Przechwytywanie cząstek. Zmętnienie filtratu można zazwyczaj zmniejszyć poniżej 0,1 NTU za pomocą ultrafiltracji. W przypadku niestabilnego zmętnienia wody surowej: zastosowanie ultrafiltracji jest bardziej odpowiednie. W porównaniu z konwencjonalnymi procesami oczyszczania, ultrafiltrację można bardzo łatwo zautomatyzować.

(2) Przechwytywanie materii organicznej. Materia organiczna obejmuje cząstki, koloidy i materię organiczną rozpuszczalną w wodzie. Ponieważ zdolność ultrafiltracji do przechwytywania różnych rodzajów materii organicznej jest różna, wydajność oczyszczania zależy od składu materii organicznej w wodzie. W porównaniu z metodą tradycyjną, metoda ultrafiltracji nie wymaga uwzględniania wytrącania ani filtrowalności kondensatu, ponieważ wydajność oczyszczania ultrafiltracji nie ma nic wspólnego z kształtem i gęstością kondensatu. W zależności od flokulacji i jakości wody surowej, wskaźnik retencji materii organicznej przez ultrafiltrację wynosi od 40% do 60%.

Zanieczyszczenie membrany odnosi się do procesu, w którym cząstki, koloidy lub makrocząsteczki substancji rozpuszczonej w roztworze materiału adsorbują się i osadzają na powierzchni membrany poprzez adsorpcję fizyczną, działanie chemiczne lub przechwytywanie mechaniczne, co prowadzi do zablokowania porów membrany i oczywistej zmiany strumienia przenikania membrany oraz jej właściwości separacyjnych. Adsorpcja membranowa w procesie ultrafiltracji jest uważana za klucz do powstawania zanieczyszczeń membrany, które są związane z interakcją membrany, rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Ze względu na zróżnicowane właściwości chemiczne i strukturę składników membrany, mechanizm adsorpcji jest również różny, a jego ogólny podział obejmuje oddziaływania elektrostatyczne, hydrofobowe itd.

W procesie ultrafiltracji oddzielone substancje i inne zanieczyszczenia stopniowo gromadzą się na powierzchni membrany, powodując jej zanieczyszczenie i zatkanie. Dlatego czyszczenie membrany jest niezbędnym procesem w systemie ultrafiltracji, a skuteczne czyszczenie membrany jest ważnym sposobem na wydłużenie jej żywotności. Powszechnie stosowane metody czyszczenia membran ultrafiltracyjnych obejmują głównie czyszczenie fizyczne i chemiczne. Czyszczenie systemu ultrafiltracji obejmuje płukanie wstępne i wsteczne wodą, płukanie gazowe, czyszczenie chemiczne itd. Wśród nich płukanie wstępne i wsteczne wodą pozwala na usunięcie warstwy placka filtracyjnego z powierzchni membrany. Metoda gazowa wykorzystuje silne turbulencje gazu do skuteczniejszego usuwania warstwy zanieczyszczeń z powierzchni membrany. Czyszczenie chemiczne poprzez reakcję chemiczną usuwa koloidy, materię organiczną, sole nieorganiczne i inne zanieczyszczenia z powierzchni membrany ultrafiltracyjnej oraz sprzyja tworzeniu się wody w jej wnętrzu.

Woda z płukania wstecznego ultrafiltracji jest wodą produkcyjną ultrafiltracji, ponieważ zawiesiny stałe wnoszone podczas płukania wstecznego gromadzą się w strukturze nośnej i następnie stale uwalniają cząstki, bakterie i TOC, więc surowa woda nie nadaje się do płukania wstecznego.

Długotrwałe użytkowanie membran ultrafiltracyjnych powoduje osadzanie się zanieczyszczeń w wodzie na membranie, co stopniowo wpływa na jej wydajność separacyjną. Dlatego też, gdy wydajność wody membrany ultrafiltracyjnej spadnie o ponad 20% lub gdy jest ona używana przez 1 do 4 miesięcy, konieczne jest przeprowadzenie chemicznego czyszczenia membrany ultrafiltracyjnej, aby w porę usunąć zanieczyszczenia z membrany, zapobiec tworzeniu się opornego kamienia i przywrócić jej wydajność.

Czyszczenie chemiczne dzieli się na czyszczenie roztworem kwaśnym i zasadowym. W przypadku wysokiej twardości wody wlotowej lub zawartości jonów metali (takich jak jony żelaza) przekraczającej normę projektową, co powoduje zanieczyszczenie nieorganiczne po stronie wlotowej membrany, konieczne jest użycie roztworu kwaśnego do czyszczenia urządzenia ultrafiltracyjnego. W przypadku skażenia biologicznego membrany ultrafiltracyjnej, do czyszczenia należy użyć roztworu zasadowego. Podczas czyszczenia należy przestrzegać następujących zasad:

(1) Wszystkie środki czyszczące muszą być wprowadzane do zespołu od strony wlotu wody systemu ultrafiltracji, aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń, które mogą znajdować się w środku czyszczącym z tylnej części gęstej warstwy filtra do wnętrza ścianki membrany.

(2) Przed czyszczeniem chemicznym układ ultrafiltracji jest dokładnie płukany wstecznie.

(3) Cały proces chemicznego czyszczenia systemu ultrafiltracji trwa 2–4 ​​godziny; jeśli zanieczyszczenie jest poważne, należy moczyć system przez ponad 12 godzin.

(4) Po czyszczeniu, jeżeli czas wyłączenia systemu ultrafiltracji przekracza trzy dni, system ultrafiltracji należy konserwować zgodnie z wymogami długotrwałego wyłączenia.

(5) Roztwór czyszczący należy przygotować przy użyciu wody ultrafiltrowanej lub wody lepszej jakości.

(6) Środek czyszczący musi usunąć ewentualne zanieczyszczenia przed przedostaniem się do zespołu membran.

Temperaturę roztworu czyszczącego można regulować w zakresie 10–40°C, a zwiększenie temperatury roztworu czyszczącego może poprawić skuteczność czyszczenia.

(7) W razie potrzeby można użyć różnych środków czyszczących, ale środki czyszczące i fungicydy nie mogą uszkodzić membrany ani materiałów składowych. Po każdym czyszczeniu należy usunąć środek czyszczący i przepłukać system wodą z ultrafiltracji lub odwróconej osmozy przed czyszczeniem innym środkiem czyszczącym.

Czyszczenie chemiczne membran odwróconej osmozy nie powinno być zbyt częste, aby zapobiec nieodwracalnym uszkodzeniom elementów membrany.