Процес на ултрафилтрационна мембрана в приложение за обработка на вода

Процес на ултрафилтрационна мембрана в приложение за обработка на вода

1 предварителна обработка

Ултрафилтрацията може да се използва като предварителна обработка на процеса или като усъвършенствана обработка на процеса при обработка на вода и други промишлени процеси за пречистване, концентрация и отделяне. В широко използвания процес на пречистване на водата, той често се използва като средство за дълбоко пречистване. Според характеристиките на мембраната за ултрафилтрация на кухите влакна има определени изисквания за пречистване на водата преди подаване. Тъй като суспендираните твърди вещества, колоиди, микроорганизми и други примеси във водата се прилепват към повърхността на мембраната, мембраната е замърсена. Поради относително големия воден поток на мембраната за ултрафилтрация, концентрацията на задържани примеси върху повърхността на мембраната бързо нараства, за да се получи така нареченото явление на концентрация на поляризация. По-сериозно, някои много фини частици навлизат в порите на мембраната и блокират преминаването на водата. В допълнение, вискозни вещества, образувани от микроорганизми и техните метаболитни продукти във вода, също се прилепват към повърхността на мембраната. Тези фактори могат да доведат до намаляване на пропускливостта на ултрафилтрационната мембрана и промяна в ефективността на разделянето. В същото време има определени ограничения за температурата на подаване на ултрафилтрационна вода, стойността на PH и концентрацията. Следователно, ултрафилтрационното водоснабдяване трябва да бъде правилно предварително обработено и коригирано, за да отговори на изискванията за водоснабдяване, за да удължи експлоатационния живот на ултрафилтрационната мембрана и да намали разходите за пречистване на водата.

A, убиване на микроорганизми (бактерии, водорасли):

Когато водата съдържа микроорганизми, някои от уловените микроорганизми могат да се придържат към системата за предварително третиране, като например повърхността на медията на мултимедийния филтър, след влизане в системата за предварително третиране. Когато се прилепва към повърхността на мембраната за ултрафилтрация, тя расте и се размножава, което може напълно да блокира микропорите и дори напълно да блокира лумена на кухите влакна. Наличието на микроорганизми е изключително вредно за мембраните за ултрафилтрация на кухи влакна. Микроорганизми като бактерии и водорасли в сурова вода трябва да се приемат сериозно. В проекта за обработка на вода обикновено се добавя окислител като NaClO или O3, като концентрацията обикновено е от 1 до 5 mg / l. Освен това може да се използва и UV стерилизация. Мембранният модул за ултрафилтрация на кухи влакна се стерилизира в лабораторията и може да се рециклира с водороден пероксид (H 2 O 2) или воден разтвор на калиев перманганат за 30 до 60 минути. Убиването на микроби може да убие само микроорганизмите, но това не премахва микроорганизмите от водата, само предотвратявайки растежа на микроорганизмите.

B, намалете влиянието на мътността:

Когато водата съдържа суспендирани твърди вещества, колоиди, микроорганизми и други примеси, водата ще има определена степен на мътност. Мътността ще попречи на пропускането на светлина. Този оптичен ефект е свързан с размера, размера и формата на примесите. Мътността на водата обикновено се изразява като степен на корозия, а мътността, получена от 1 mg / l SiO2, е 1 градус. Колкото по-голяма е степента, толкова повече примеси се съдържат. Има различни изисквания за мътност на водоснабдяването в различни области. Например за обикновена битова вода мътността не трябва да надвишава 5 градуса. Тъй като измерването на мътността е да се измери количеството светлина, цвят и непрозрачност, отразени от частиците във водата през суровата вода, размерът, количеството и формата на частиците влияят на измерването и връзката между мътността и суспендираните твърди частици са произволни. За частици, по-малки от няколко микрона, мътността не се отразява.

При обработката на мембраната прецизната микроструктура, задържането на молекулни или дори частици на йонно ниво и мътността за отразяване на качеството на водата са очевидно неточни. За да се предскаже тенденцията на замърсяване на суровата вода, беше разработен тест за стойност на SDI.

Стойността на SDI се използва главно за откриване на количеството частици като колоиди и суспендирани твърди вещества във вода и е важен показател за характеризиране на влиянието на качеството на водата в системата. Стойността на SDI обикновено се определя чрез използване на размер на порите от 0,45 µm микропореста мембрана при постоянно налягане на водния поток от 0,21 MPa, като първо се записва времето t0, необходимо за филтриране на водата през 500 ml вода и след това продължава да преминава водата под същите условия. На 15 минути времето t15, необходимо за филтриране на 500 ml водна проба, се записва отново и след това се изчислява по следната формула: SDI = (1-t0 / t15) × 100/15

Стойността на SDI във вода приблизително отразява степента на колоидно замърсяване. Водата на кладенеца има SDI <3, повърхностната="" вода="" sdi="" е="" над="" 5,="" а="" границата="" на="" sdi="" е="" 6.66="" ......,="" което="" изисква="" предварителна="">

Технологията за ултрафилтрация е ефективна за намаляване на стойността на SDI. SDI = 0 се третира от мембрана за ултрафилтрация на кухи влакна, но когато SDI е твърде голям, особено големите частици имат сериозно замърсяване към мембраната за ултрафилтрация на кухи влакна. Предварителната обработка трябва да се извърши чрез използване на кварцов пясък, активен въглен или филтър, оборудван с различни филтърни материали. Няма фиксиран режим за процеса на лечение. различен.

Например, за чешмяна вода или подземна вода с по-ниска мътност може да се използва прецизен филтър от 5 до 10 μm (като тип пчелна пита, тип разпенен тип и спечена тръба от PE), който обикновено се намалява до около 5. Преди прецизния филтър е необходимо да се добави флокулант и филтър с двоен или многослоен филтър. При нормални обстоятелства скоростта на филтриране не трябва да надвишава 10m / h, 7-8m / h и по-бавната скорост на филтриране на водата. Колкото по-добро качество на филтрираната вода.

Отстраняване на С, суспендирани твърди вещества и колоидни вещества:

За примеси с размер на частиците 5 µm или повече може да се използва филтър с точност на филтриране 5 µm, но за фини частици и колоиди между 0,3 и 5 µm е трудно да се отстрани с помощта на конвенционалната техника на филтриране, описана по-горе. Въпреки че ултрафилтрацията има абсолютно отстраняване на тези частици и колоиди, опасността от мембраните за ултрафилтрация на кухи влакна е изключително сериозна. По-специално, колоидните частици носят заряд, който е полимер на молекули и йони на материята. Колоидът може стабилно да присъства във вода, главно благодарение на взаимното изключване на колоидните частици със същия заряд. Заредена субстанция (флокулант), противоположна на колоидните частици, се добавя към суровата вода, за да се наруши стабилността на колоидните частици и заредените колоидни частици се неутрализират, за да бъдат електрически неутрални, за да причинят диспергираните колоидни частици да се агрегират в големи агломерати. След това може да се отстрани сравнително лесно чрез филтрация или утаяване. Най-често използваните флокуланти са неорганични електролити като алуминиев сулфат, полиалуминиев хлорид, железен сулфат и железен хлорид. Органични флокуланти като полиакриламид, натриев полиакрилат, полиетиленимин и други подобни. Тъй като органичният флокулант полимер може да неутрализира повърхностния заряд на колоидните частици, да образува водородни връзки и "мост", а седиментацията на коагулацията завършва за кратко време, така че качеството на водата значително се подобрява, така че през последните години полимерът флокулантът е заменен. Тенденцията на неорганичните флокуланти.

Едновременно с добавянето на флокуланта може да се добави коагулант, като вар с регулатор на рН, натриев карбонат, окислител хлор и избелващ прах, подсилващ агент подводно изместване и сорбент полиакриламид за подобряване на ефекта на коагулация.

Флокулантът често се формулира като воден разтвор, който се добавя с помощта на дозираща помпа или директно в системата за пречистване на водата, използвайки ежектор, монтиран на водопровода.

D, отстраняване на разтворимо органично вещество:

Разтворимите органични вещества не могат да бъдат премахнати напълно чрез флокулация, мултимедийна филтрация и ултрафилтрация. В момента се използват методи за окисляване или изсмукване.

(1) Окислителен метод Окисляването с хлор или натриев хипохлорит (NaSO) е по-добро за отстраняване на разтворими органични вещества. Освен това озонът (O 3) и калиев перманганат (KMnO 4) също са добри окислители, но цената е малко по-висока.

(2) Адсорбционен метод Активният въглен или макропорестата адсорбционна смола могат ефективно да премахнат разтворимите органични вещества. Все пак е необходимо да се третират алкохола, фенола и др., Които трудно се адсорбират.

E, регулиране на качеството на водата:

(1) Регулиране на температурата на подаване на вода

Пропускливостта на мембраната за ултрафилтрация е пряко свързана с температурата. Степента на проникване на мембранния модул за ултрафилтрация обикновено се тества с чиста вода при 25 ° C. Скоростта на проникване на мембраната за ултрафилтрация е пропорционална на температурата, а температурният коефициент е около 0,02 / 1 ° C, тоест при всяко увеличение на 1 ° C температурата на водопропускливост нараства с приблизително 2,0%. Следователно, когато температурата на подаване на вода е ниска (например <5 °="" c),="" може="" да="" се="" използват="" някакви="" мерки="" за="" отопление,="" които="" да="" работят="" при="" по-висока="" температура="" за="" подобряване="" на="" работната=""> Когато обаче температурата е твърде висока, тя също е неблагоприятна за мембраната, което може да причини промяна в работата на мембраната. За целта могат да се използват мерки за охлаждане за понижаване на температурата на подаване на вода.

(2) Корекция на PH стойността на водоснабдяването

Ултрафилтрационните мембрани, изработени от различни материали, имат различни диапазони на рН. Например целулозният ацетат е подходящ за pH = 4 ~ 6, PAN и PVDF мембрани и може да се използва в диапазона от PH = 2 ~ 12, ако водата надвишава Обхватът на употреба трябва да се коригира. Понастоящем често използваните регулатори на pH са киселинни (HCl и H2SO4) и алкални (NaOH и др.).

Тъй като неорганичната сол в разтвора може да премине през мембраната за ултрафилтрация, няма проблем с поляризацията на концентрацията и мащабирането на неорганичната сол. Следователно, в процеса на регулиране на качеството на водата преди обработката влиянието върху мембраната обикновено не се взема предвид, а ключовият слой е геловият слой. Проблемът с образуването, замърсяването на мембраната и запушването.

2 работни параметъра

Правилният контрол и изпълнение на работните параметри е изключително важен за дългосрочната и стабилна работа на системата за ултрафилтрация. Работните параметри обикновено включват: дебит, налягане, спад на налягането, концентрирано изпускане на вода, коефициент на възстановяване и температура.

A, дебит:

Дебитът е линейната скорост на потока на основния разтвор (захранваща вода) върху повърхността на мембраната и е важен работен параметър за ултрафилтрация в ултрафилтрационните системи. Когато дебитът е голям, това не само води до загуба на енергия и прекомерен спад на налягането, но също така ускорява влошаването на функцията на разделяне на ултрафилтрационната мембрана. И обратно, ако дебитът е малък, дебелината на граничния слой, образуван върху повърхността на задържаното вещество, се увеличава, което води до концентрация на поляризация, което влияе както на скоростта на просмукване, така и на качеството на пермеата. Дебитът се определя експериментално. В мембраната за ултрафилтрация на кухите влакна, когато налягането на входа се поддържа под 0,2 MPa, скоростта на потока на вътрешната мембрана е само 0,1 m / s, а схемата на потока на скоростта на потока е в напълно ламинарно състояние на потока. Външният филм под налягане може да получи голям дебит. За ултрафилтрационни мембрани от капилярен тип, когато диаметърът на капилярите е 3 mm, скоростта на потока може да бъде подходящо увеличена, което е благоприятно за намаляване на концентрирания граничен слой. Трябва да се посочат два проблема. Единият е, че дебитът не може да бъде определен произволно. Входното налягане е свързано с дебита на суровата течност. Второто е, че за кухите влакна или капилярната мембрана скоростта на потока е непоследователна на входящия край. Когато концентрираният поток на вода е първоначалната течност 10 At%, скоростта на потока в края на изхода е приблизително 10% от входящия край. В допълнение, повишеното налягане увеличава количеството пермеат, а увеличаването на дебита е минимално. Следователно, увеличаването на диаметъра на капилярите и подходящото увеличаване на концентрираното изпускане на вода (обратния поток) може да подобри дебита, особено в процеса на концентрация на ултрафилтрация, като възстановяване на електрофоретичната боя, което може ефективно да увеличи скоростта на ултрафилтрация.

В рамките на допустимия диапазон на налягане увеличаването на количеството подадена вода и избирането на най-високия дебит е от полза за работата на мембраната за ултрафилтрация на кухите влакна.

B, налягане и спад на налягането:

Мембраните за ултрафилтрация с кухи влакна имат диапазон на работно налягане от 0,1 до 0,6 МРа, което е работното налягане, което обикновено се използва в лечебния разтвор при определянето на ултрафилтрацията. Отделянето на различни вещества с молекулно тегло изисква използването на ултрафилтрационни мембрани със съответни граници на молекулно тегло, а работното налягане също е различно. Като цяло филмът за вътрешно налягане на кухите влакна на формованата обвивка има устойчивост на налягане по-малко от 0,3 МРа, а якостта на натиск на кухото влакно обикновено е по-малка от 0,3 МРа, така че работното налягане трябва да бъде по-малко от 0,2 МРа, разлика в налягането между двете страни на филма не трябва да бъде повече от 0,1 MPa. , Силата на натиск на мембраната за ултрафилтрация на кухи влакна от външно налягане може да достигне 0,6MPa, но за модула на външната мембрана от пластмасова обвивка работното налягане също е 0,2MPa. Трябва да се отбележи, че тъй като филмът за вътрешно налягане има голям диаметър, когато се използва като филм за външно налягане, лесно е да се раздробява и нарязва на съединението, за да причини повреда, така че вътрешните и външните филми под налягане да не са универсални.

Когато е необходимо ултрафилтрата да има определено налягане за използване в следващия процес, трябва да се използва мембранен модул за външна филтрация от неръждаема стомана. Мембранният модул за ултрафилтрация на кухи влакна може да се използва до налягане от 0,6 MPa, а налягането на ултрафилтрата може да бъде до 30 m. Тоест налягане 0,3MPa, но разликата в налягането между вътрешната и външната страна на мембраната за ултрафилтрация на кухите влакна трябва да се поддържа не повече от 0,3MPa.

При избора на работното налягане, в допълнение към устойчивостта на налягане на мембраната и външната обвивка, трябва да се вземе предвид уплътняването на мембраната и устойчивостта на замърсяване на мембраната. Колкото по-високо е налягането, толкова по-голяма е водопропускливостта и съответните капани натрупват вещества върху повърхността на мембраната. Нещо повече, толкова по-голямо е съпротивлението, затихването на скоростта на водопропускливост. Освен това частиците, влизащи в порите на мембраната, също са предразположени да блокират преминаването. В обобщение, когато е възможно, изборът на по-ниско работно налягане е изгоден за пълното изпълнение на мембранните характеристики.

Спадът на налягането на мембранния модул за ултрафилтрация на кухи влакна се отнася до разликата между налягането на входа на суровата течност и налягането на изхода на концентрираната течност. Спадът на налягането е тясно свързан с количеството на подадената вода, дебита и количеството концентрирана вода. Специално за вътрешната филтрираща мембрана от тип кухо влакно или тип капилярна ултрафилтрация, скоростта на потока и налягането на повърхността на мембраната по посока на водния поток постепенно се променят. Колкото по-голямо е водоснабдяването, дебитът и концентрираното изпускане на вода, толкова по-голям е спадът на налягането и налягането върху повърхността на мембраната надолу по течението, което не достига необходимото работно налягане. Ще се повлияе на общото производство на вода на мембранния модул. При практически приложения спада на налягането трябва да се контролира възможно най-много. С удължаването на времето за работа съпротивлението на водния поток се увеличава поради натрупването на мръсотия и спада на налягането. Когато спадът на налягането е по-висок от първоначалната стойност от 0,05 MPa, той трябва да се почисти. , драгиране на водния път.

C, коефициент на възстановяване и концентрирано изпускане на вода:

В системата за ултрафилтрация коефициентът на възстановяване и концентрацията на концентрирана вода са двойка взаимно ограничаващи фактори. Коефициентът на възстановяване се отнася до съотношението на количеството вода, преминаващо през количеството на захранването, а количеството концентрирана вода, което се отвежда, се отнася до количеството вода, което се изпуска през мембраната. Тъй като количеството на доставената вода е равно на сумата от количеството концентрирана вода и количеството пермеат, ако количеството на концентрирана вода е голямо, възстановяването е сравнително малко. За да се осигури нормалната работа на системата за ултрафилтрация, трябва да се посочи минималното концентрирано изпускане на вода и максималното съотношение на възстановяване на компонентите. Като цяло инжектирането на пречистване на водата коефициентът на възстановяване на модула на мембраната за ултрафилтрация на кухи влакна е около 50 до 90%. Изборът определя съотношението на възстановяване въз основа на състава и състоянието на захранващата течност, тоест количеството на веществото, което може да бъде хванато, дебелината на образувания слой на повърхността на филма и влиянието върху количеството на просмукана вода. В повечето случаи е възможно също така да се използва по-малък коефициент на възстановяване и концентрираната течност се изхвърля обратно в суровата течна система, а количеството на циркулацията се увеличава, за да се намали дебелината на загряващия слой, като по този начин се увеличи скоростта на водопропускливост , понякога не увеличава единичната сума за производство на вода. Консумация на енергия.

D, работна температура:

Водопропускливостта на мембраната за ултрафилтрация се увеличава с увеличаване на температурата. Обикновено вискозитетът на водния разтвор намалява с температурата, като по този начин намалява съпротивлението на потока и съответно увеличава водопропускливостта. Действителната температура на захранващата течност на работното място трябва да се вземе предвид в инженерния проект. Специално за сезонните промени трябва да се има предвид регулирането на температурата, когато температурата е твърде ниска. В противен случай пропускливостта на водата може да се промени с около 50% с температурни промени. В допълнение, твърде високата температура ще се отрази на работата на мембраната. По принцип работната температура на мембраната за ултрафилтрация на кухите влакна трябва да бъде 25 ± 5 ° C. Ако е необходимо да се работи при по-висока температура, може да се избере високотемпературен мембранен материал и външен корпусен материал.