Ультрафильтрация

تصفیه آب و تصفیه فاضلاب

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация – это мембранный метод очистки воды в целях удаления от нее взвешенных частиц, бактерий, вирусов, эндотоксинов и других патогенных микроорганизмов для получения воды высокой степени чистоты с низким SDI-индексом. При этом, входной поток жидкости проходит через поверхность мембраны и разделяется на две фазы: дистиллированной и концентрированной (сточной).

Диаметр пор на поверхности мембраны подходит для удаления взвешенных частиц размером до 0,01 микрона в диаметре, следовательно, 99/99% микроорганизмов, бактерий и взвешенных частиц посредством мембран физически удаляется и мутность обрабатываемой воды (NTU) на выходе достигает менее чем 0,02 микрона. Рабочее давление ультрафильтров низкое и составляет примерно от 0,5 до 1 бар. Исходя из больших возможностей этих систем, сегодня ультрафильтры используются в качестве альтернативной технологии вместо таких традиционных систем, как песочные фильтры, УФ и мешки из мелкоячеистой сети для предварительной очистки поверхностных вод, морской воды, а также для предварительной очистки в системах обратного осмоса и других мембранных системах.

اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون در تصفیه آب

Ультрафильтрация способна удалять коллоиды, бактерии, вирусы и органические соединения с высокой молекулярной массой, вследствие чего мембраны ультрафильтров склонны к засорению. Мембраны для ультрафильтрации состоят из двух слоев: очень тонкого слоя (от 1 до 5 mμ), микропористой пленки толщиной 25 до 50 mμ и нижний слой из высокопористого материала, объем потока фильтрации снижается взвешенными частицами и концентрацией, вызванной поляризацией, что ведет к отказа от приема примесей.

اولترافیلتراسیون، تصفیه آب

Микроскопическое изображение ультрафильтрационной мембраны

Процесс ультрафильтрации в медицине применяется для отделения плазмы крови, а в промышленности используется в следующих целях:

Концентрирование суспензии макромолекулы (то есть поливинилового спирта), утилизация особых веществ сточных вод и концентрирование эмульсий.

Ультрафильтры – волосоподобные полые трубчатые тонкие элементы, которые называются волокном. Волокно имеет U-образную форму. Тысячи таких U-образных волокон образуют пучки волокон и внутри трубчатых сосудов находятся под давлением, что ведет к слишком большому увеличению поверхности фильтрации. Эти тесно расположенные сосуды (трубы) делают систему половолоконных мембран очень компактной и эффективной. Вода проходит через мембрану и ее концентрированная (остаточная или отходная) часть остается на входной стороне, а другая часть воды, которая уже очищена и называется диффузионной, оказывается на другой стороне мембраны.

تصفیه آب ، اولترافیلتراسون

Направление диффузионного потока воды в мембране может быть изнутри наружу или снаружи внутрь. Если направление потока с внутренней к наружной стороне мембраны, то оно называется поперечным, а если направление – снаружи внутрь, то его называют перекрёстным.

При поперечном направлении концентрированная часть находится на внутренней стороне мембраны, а диффузионная часть – на наружной стороне, в то время как при перекрёстном направлении, наоборот, концентрированная часть находится на наружной стороне, а диффузионная часть – на внутренней стороне мембраны.

Использование мембранной системы из полых тонких волокон является наиболее распространенной формой применения мембран, которые используются в сооружениях для очистки воды.

Диаграмма потока в ультрафильтрационной системе

اولترا فیلتراسیون تصفیه آب

Сравнение фильтрации воды при ультрафильтрационных методах изнутри-наружу и снаружи-внутрь

اولترافیلتراسیون در تصفیه آب

Сравнение фильтрации воды при тупиковом и перекрёстном режимах фильтрации

تصفیه آب اولترافیلتراسیون

Механизм действия ультрафильтров основан на том, что в этой системе, вода, поступая в мембраны разделяется на две фазы: очищенная вода (пермеат) и концентрированный раствор солей или стоки (концентрат). Затем концентрированный раствор входит в основную трубу стоков и очищенная вода для окончательной дезинфекции направляется в емкость для хранения. В целом, работа систем ультрафильтрации состоит из двух непрерывных циклов фильтрации воды и дальнейшей промывки фильтров.

Способ обратной промывки ультрафильтров

اولترافیلتراسیون در تصفیه آب

Преимущества систем ультрафильтрации:

– Эффективное удаление взвешенных частиц, патогенов, микроорганизмов, бактерий, вирусов и коллоидных частиц

– Фильтрация с очень высокой производительностью

– Низкая степень засоренности мембраны

– Высокая стойкость к воздействию тепла, химических веществ и окислителей

– Возможность периодической обратной промывки в целях повышения производительности системы

– Более высокая скорость потока и повышенная устойчивость к загрязнению

– Водоснабжение на очень высоком уровне качества при самом низком энергопотреблении

– Увеличение срока службы мембран системы обратного осмоса за счет уменьшения количества частиц, входящих в систему

Использование ультрафильтрации для очистки воды и сточных вод:

– Предварительная очистка систем обратного осмоса и нанофильтрации

– Дезинфекция и очищение питьевой воды

– Предварительная очистка солоноватой и морской воды

– Очистка коммунальных и промышленных сточных вод

– В нефтегазовой и нефтехимической промышленности

– В молочной промышленности

– В отраслях по производству продуктов питания и напитков

– В фармацевтической промышленности

– Диализ и другие системы очистки крови

– В кулерах и для очистки питьевой воды для общего бесплатного использования

– В магазинах, больницах, школах, офисах и ресторанах

– Очистка масла, существующего в воде, идущей в обратном направлении

– Рециркуляция и очистка охлаждающей воды

– В текстильной промышленности

Оценка результатов функционирования системы ультрафильтрации в течение 4-летнего периода свидетельствует о том, что в 90% случаев мутность выходной воды до менее чем 0,2 – 0,5 NTU снижена и SDI-индекс воды составляет менее 2. Также результаты оценки эффективности работы основных систем очистки свидетельствует о том, что 99% растворимых солей сырой воды, поступающей в установку, удалено с помощью системы обратного осмоса и жесткость воды примерно на  98% снижена при помощи системы нанофильтрации.

Согласно данным результатам оценки производительности удаления мутности на 95-90% на образцах в испытании, проведенном по методике JAR, можно сделать вывод, что система ультрафильтрации благодаря легкости управления и обеспечению оптимальной производительности при переменных условиях поступления в систему сырой воды, поскольку данная система приведет к сокращению засорения и деградации мембран, повышает их эффективность и срок службы а также сокращает количество периодических промывок систем обратного осмоса и нанофильтрации до менее чем один раз за 7 месяцев и, таким образом, сокращает стоимость промывки, время простоев и потери производительности особенно в отраслях, в которых водопотребление находится на высоком уровне и которые сталкиваются с нехваткой пространства, может быть наиболее подходящим методом предварительной очистки.

Учитывая то, что данные результаты были достигнуты при переменных условиях поступления в систему сырой воды, можно сделать вывод, что изменения исходного качества и условий сырой воды не будет иметь значительного влияния на эффективность удаления мутности воды с помощью системы ультрафильтрации.

تصفیه آب ، اولترافیلتراسیون

Share this post