Keramisk UF-membran

 

 

 

1. Hva er ultrafiltreringsmembran

Ultrafiltreringsmembran er en av de tidligst utviklede polymermembranene. Det er en mikroporøs filtreringsmembran med et porestørrelsesområde på 0,001 ~ 0,02 mikron. Når passende trykk påføres den ene siden av membranen, trenger løsningsmidlet i løsningen og noen oppløste stoffer med lavere molekylvekt fra de små porene i ultrafiltreringsmembranen til den andre siden av membranen, mens løste stoffer med høyere molekylvekt eller noen emulgerte miceller beholdes, og oppnår derved effekten av filtreringsseparasjon.

 

Innen vannbehandling er ultrafiltreringsmembranteknologi mer effektiv til å filtrere urenheter enn andre filtreringsteknologier. Dens filtreringsnøyaktighet kan nå 99,99%, noe som effektivt kan fjerne de fleste skadelige stoffene i vann; og den bruker lite eller ingen kjemiske midler for å effektivt unngå sekundær forurensning av vannkvaliteten, så den behandlede vannkvaliteten er bedre. Fra det operative nivået har filtreringssystemet basert på ultrafiltreringsmembranteknologi en høy grad av automatisering, enkel og pålitelig drift, og kun to operasjoner: av og på. Fordi materialet til ultrafiltreringsmembranen har sterk kjemisk stabilitet, syre- og alkalikorrosjonsbestandighet og høy temperaturbestandighet, kan det steriliseres ved høy temperatur og har et bredt spekter av anvendelighet.

 

 

Ultrafiltreringsmembranteknologiprinsipp:

 

Ultrafiltreringsmembranteknologi er en membranpermeasjonsseparasjonsteknologi, og dens filtreringskapasitet er mellom nanofiltrering og mikrofiltrering. Dens arbeidsprinsipp er:

 

Når løsningen passerer gjennom en semipermeabel membran, under påvirkning av trykk, kan små molekyler i løsningsmidlet og løst stoff passere gjennom filtermembranen til den andre siden av membranen, mens makromolekylene og kolloidene i det løste stoffet blir fanget opp fordi de ikke kan passere gjennom porene i filtermembranen. Ettersom løsningen fortsetter å strømme, blir flere og flere stoffer fanget opp på membranen. Derfor, for å oppnå ultrafiltrering, må det påføres større trykk på løsningsmidlet. Samtidig viser stoffene som dannes på overflaten av membranen også visse kjemiske egenskaper, og de har også den effekten at de fanger opp og bryter ned noen forurensninger, og oppnår dermed vannrensing.

 

Når makromolekylene fortsetter å samle seg på membranoverflaten, fortsetter filtreringshastigheten å avta, og fenomenet "konsentrasjonspolarisering" oppstår. For å gjøre det mulig å utføre ultrafiltrering kontinuerlig og effektivt, brukes ofte agitasjonsultrafiltreringsanordninger i faktisk arbeid for å eliminere fenomenet "konsentrasjonspolarisering".

 

Kjennetegn ved ultrafiltreringsmembranteknologi:

 

Sammenlignet med andre vannbehandlingsteknologier har ultrafiltreringsmembranteknologi mange uforlignelige fordeler:

 

For det første har ultrafiltreringsmembran høy kjemisk stabilitet, tåler høy temperatur, syre og alkali, så den krever ikke høy vannkvalitet og har sterk allsidighet;

 

For det andre er prinsippet for ultrafiltreringsmembranteknologi enkelt, lett å realisere automatisk drift, spare arbeidskraft og lett å betjene, lett å vedlikeholde, sikker og stabil drift;

 

For det tredje er ultrafiltreringsmembranteknologi en fysisk metode, og ingen kjemiske midler kreves under vannbehandlingsprosessen, slik at den effektivt kan forhindre sekundær forurensning av vannforekomster;

 

For det fjerde har ultrafiltreringsmembranteknologi høy effektivitet og stort vannbehandlingsvolum, spesielt for urban drikkevannsbehandling med mindre forurensning, og viser ekstremt høy effektivitet;

 

 

Rensing av urbant drikkevann

Med utviklingen av samfunnet har folk høyere og høyere krav til drikkevannssikkerhet, men samtidig blir forurensningen av urbane vannkilder i mitt land mer og mer alvorlig, og vannkvaliteten til direkte vann kan ikke oppfylle standardene for drikkevann, så det er nødvendig å rense urbane drikkevann.

 

Urbant drikkevann kommer hovedsakelig fra grunnvann og overflatevann. Forurensningsmekanismene til de to vannkildene er forskjellige, men forurensningene er hovedsakelig aseksuelle organismer, bakterier, sopp, virus, suspendert stoff, etc.

 

Tradisjonelle rensingsmetoder for drikkevann kan oppnå inaktivering og rensing av mikroorganismer og sopp, samt rensing av suspenderte partikler på mikron-nivå. På dette grunnlaget kan ultrafiltreringsmembranteknologi også oppnå effektiv fjerning av partikler på nano-nivå, slik at avløpsvannkvaliteten er høyere, noe som har stor betydning for drikkevannshelsen til bybeboere.

 

Avsalting av sjøvann

Ikke-fornybare ressurser, ferskvannsressursene som er tilgjengelige for menneskelig drikking på jorden, blir stadig mer oppbrukt, og vannmangel har blitt et av de mest presserende problemene moderne mennesker står overfor. Avsalting av sjøvann anses som en effektiv måte å løse drikkevannskrisen på. For tiden er avsaltingsteknologien for sjøvann som studeres mer i verden elektrodialyseteknologi. Selv om elektrodialyse anses å være en effektiv metode for avsalting av sjøvann, er driftskostnadene høye og utvinningsgraden lav. Med utviklingen av teknologi har ultrafiltreringsmembranteknologi begynt å bli brukt i omvendt osmose avsalting av sjøvann. Dens utmerkede separasjonsytelse og fysiske og kjemiske egenskaper har ytterligere forbedret effektiviteten til avsalting av sjøvann og kraftig redusert energiforbruk.

 

Behandling av galvanisk avløpsvann

Mengden avløpsvann som genereres av elektrisk industri er enorm, og den inneholder en stor mengde seksverdig krom, kobber, nikkel og andre tungmetaller. Det er ekstremt skadelig og har svært lav biologisk nedbrytbarhet. I faktisk arbeid brukes ofte jernoksidasjon og elektrolyse, men jernoksidasjon vil produsere mye slam, som trenger ytterligere behandling: Selv om elektrolyse kan behandle elektrisk avløpsvann godt, er driftskostnadene høye og det er ikke egnet for storskalakampanje. Den kombinerte bruken av ultrafiltreringsteknologi og omvendt osmoseteknologi anses å være en effektiv metode for galvanisering av avløpsvannbehandling. Bruk av to membranteknologier kan fjerne det meste av tungmetallene, organisk karbon og nitrater i galvanisering av avløpsvann, og bruk av ultrafiltreringsmembraner reduserer også forurensning av osmotiske membraner og øker levetiden.

 

Behandling av oljeholdig avløpsvann

De viktigste kildene til oljeholdig avløpsvann inkluderer råoljeutslipp, slakteriavløpsvann og husholdningsavløpsvann, etc. Hovedkomponentene er flytende olje, dispergert olje, emulgert olje og tungolje, etc. Den vanlig brukte oljeavløpsrenseanordningen er oljeseparatoren, men den kan ikke behandle emulgert olje, så flotasjon brukes ofte til hjelpebehandling. Siden emulgerte oljemolekyler generelt er store, kan ultrafiltreringsmembranteknologi brukes til å få oljeholdig avløpsvann til å passere gjennom ultrafiltreringsmembranen under trykk, og emulgert olje og andre makromolekylære forurensninger vil bli fanget opp, med høy fjerningseffektivitet.

 

Byens kloakk gjenbruk

Gjenbruk av kloakk er et viktig tiltak for å dempe vanntrykket i byene. Etter at urbane husholdningskloakk er behandlet for å oppfylle gjenbruksstandardene, vil det bli brukt til urbane grønnere vann og urbane gjenvunnet vannsystemer. Bruken av ultrafiltreringsmembranteknologi kan raskt behandle urbane kloakk for å oppfylle standardene. Siden urbane kloakk har god biologisk nedbrytbarhet, i faktisk arbeid, for å forbedre avløpskvaliteten, brukes ofte syklusaktivert slamprosess (CASS) og ultrafiltreringsmembranteknologi samtidig. Under betingelsen med en hydraulisk handlingstid på 12 timer, når COD-fjerningsgraden for denne metoden mer enn 86%. Fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen når mer enn 90 %, og pH-verdien til avløpet varierer fra 7,25 til 7,89, som oppfyller standarden for gjenbruk av byvann.

 

Gjenvinning av avløpsvann fra næringsmiddelindustrien

I tillegg til å forbedre avløpskvaliteten, kan ultrafiltreringsmembranteknologi også konsentrere og resirkulere en stor mengde nyttige faste stoffer. Den mest typiske applikasjonen er innen næringsmiddelindustrien. Avløpsvannet som genereres av næringsmiddelindustrien inneholder store mengder fett, protein, stivelse, gjær osv. Hvis disse stoffene slippes ut i det ytre miljø, vil de ikke bare forårsake miljøforurensning, men også forårsake mye avfall. Derfor brukes ultrafiltreringsmodulteknologien for å fange opp de nyttige komponentene i avløpsvannet, og samtidig skilles også BOD og COD i vannet fra vannet. De utskilte omgivelsesstoffene utvinnes og resirkuleres, noe som kan gi større økonomiske fordeler for bedriften.

 

 

1. Full-filtreringsmodus
Når de suspenderte faststoffene, turbiditeten og COD til ultrafiltreringsinnløpet er lave, slik som overflatevann, brønnvann, tappevann og sjøvann med god vannkvalitet, eller streng forbehandling settes før ultrafiltrering, slik som koagulasjons- og klaringsutstyr, sandfilter og multi-mediafilter og andre vannkilder med dårlig vannkvalitet, kan infiltrasjonen{1} operere med ultrastrømsmodus. Denne filtreringsmodusen ligner på tradisjonell filtrering. Influenten kommer inn i ultrafiltreringsmembranenheten og alt passerer gjennom membranoverflaten for å bli produsert vann og strømmer ut fra filtratsiden av ultrafiltreringsmembranen. Urenheter som suspenderte faste stoffer, kolloider og makromolekylært organisk materiale som fanges opp av ultrafiltreringsmembranen, slippes ut fra membranenheten gjennom tidsstyrt vanntilbakeskylling, kjemisk forbedret tilbakespyling og regelmessig kjemisk rensing.

 

2. Kryss-flytfiltrering

Når det suspenderte stoffet og turbiditeten til innstrømmende vann fra ultrafiltrering er høy, som for eksempel kloakk eller gjenbruksbehandling av kloakk, kan ultrafiltrering drives i kryss-filtreringsmodus. Influenten kommer inn i ultrafiltreringsmembranenheten, en del av den passerer gjennom membranoverflaten for å bli produsert vann, og den andre delen slippes ut fra membranenheten med urenheter som suspendert materiale for å bli konsentrert vann. Det uttømte konsentrerte vannet settes på nytt under trykk og sirkuleres tilbake til membranenheten, og opprettholder skjærkraften som genereres av den høye strømningshastigheten på membranoverflaten, og fjerner urenheter som suspendert materiale som fanges opp på membranoverflaten, for å holde forurensningslaget til ultrafiltreringsmembranen på et relativt tynt nivå.

 

3. Konsentrer utslippsfiltrering

Når innholdet av suspendert fast stoff i UF-innløpet er lavt, kan UF-en drives i filtreringsmodus for konsentratutslipp. Influenten kommer inn i UF-membransammenstillingen og slippes ut fra membransammenstillingen med en lav andel konsentrat, vanligvis 5-10 % av innløpsvolumet, og mesteparten av tilløpet passerer gjennom membranoverflaten for å bli produsert vann.

 

Konsentratutslippsfiltrering og tverrstrømsfiltreringsmodus krever også tidsbestemt vanntilbakeskylling, kjemisk forbedret tilbakespyling og regelmessig kjemisk rengjøring for å gjenopprette UF-membranfiltreringsytelsen. Full-filtreringsmodusen har lavt energiforbruk og lavt driftstrykk, så driftskostnaden er lavere; mens kryss-filtreringsmodus kan håndtere innflytende med høyere innhold av suspendert fast stoff. Det spesifikke modusvalget må bestemmes basert på suspendert tørrstoffinnhold, turbiditet og COD i tilløpet.

 

 

1. Påvisning av UF-membrandrift

For å verifisere driftseffekten til UF-enheten og muligheten for membranbegroing, er det nødvendig å overvåke noen nøkkelparametere under driften av UF-enheten.

 

1.1 Turbiditet: refererer til de suspenderte stoffene som gjørme, støv, fint organisk materiale, plankton og kolloide stoffer i vannet, som vil føre til at vannkvaliteten blir grumsete og gir en viss grad av grumlighet. Vanligvis vil disse suspenderte stoffene og kolloidstoffene også parasittere bakterier og virus. For eksempel kreves det vanligvis at turbiditeten til drikkevann ikke overstiger 1 NTU, og at turbiditeten til avløpet fra ultrafiltreringsmembranen vanligvis ikke overstiger 0,1 NTU.

 

1.2 TSS (total suspended solids): refererer til det faste stoffet som holdes tilbake på filtermembranen etter at vannprøven passerer gjennom filtermembranen med en porestørrelse på 0,45μm og tørkes til konstant vekt ved 103 grader ~105 grader. Totalt suspendert stoff er en av de viktige indikatorene for å måle graden av vannforurensning. Denne parameteren er generelt mer nøyaktig enn turbiditet (turbiditet kan vanligvis ikke oppdage ekstremt fine partikler).

 

1.3 SDI (siltasjonstetthetsindeks): Det er en av de viktige vannkvalitetsindeksparametrene for vannbehandlingssystemet for omvendt osmose. SDI-verdien representerer innholdet av partikler, kolloider og andre stoffer i vannet som kan blokkere diverse vannrenseutstyr. Denne parameteren brukes vanligvis for å vurdere muligheten for at partikler og kolloider i vannet blokkerer diverse vannrenseutstyr (se figuren nedenfor).

 

Bestemmelsen av SDI er å kontinuerlig legge til et visst trykk (30PSI, tilsvarende 2,1 kg/cm) til den målte vannprøven på en mikroporøs filtermembran med en diameter på 47 mm og en porestørrelse på 0,45 μm, og registrere tiden Ti (sekunder) som kreves for å filtrere 500 ml vann og tiden Tf som kreves for igjen 0 ml vann etter 50 ml vann (second) filtrering i 15 minutter (T). SDI-verdien beregnes av formelen; Det kreves generelt at SDI-verdien til omvendt osmoseinntaket (dvs. ultrafiltreringsvann) ikke skal overstige 5.

 

1.4 TOC (Total Organic Carbon): Denne parameteren brukes mest for å bestemme organisk innhold i vann. Det refererer til den totale mengden karbon i oppløst og suspendert organisk materiale i vann, inkludert naturlig og syntetisk organisk materiale. Totalt organisk karbon brukes vanligvis for å evaluere muligheten og trenden for organisk begroing og biologisk begroing av membranen i ultrafiltreringsinnløpet. Når TOC for ultrafiltreringsmembraninnløpet er større enn 2 mg/L, betyr det at muligheten for biologisk begroing på overflaten av ultrafiltreringsmembranen er svært høy.

 

1,5 DOC (Oppløst organisk karbon): Den delen av totalt organisk karbon (TOC) som kan løses i vann refererer generelt til det organiske karbonet som kan passere gjennom filtermembranen med en porestørrelse på 0,45 mikron og ikke fordampes og går tapt under analyseprosessen. Bortsett fra kloakk er andelen oppløst organisk karbon (DOC) i de fleste naturlige vannforekomster av totalt organisk karbon (TOC) omtrent 80~95%.

 

1.6 Jern og mangan: De oksiderte formene av jern og mangan kan holdes tilbake av ultrafiltreringsmembransystemet, men de kan også forårsake membranbegroing. Jernioner eksisterer vanligvis naturlig (som grunnvann), eller produseres ved korrosjon av ultrafiltreringsforbehandlingsrørledninger eller utstyr, eller av gjenværende flokkuleringsmidler tilsatt til ultrafiltreringsforbehandlingskoagulasjons- og klaringsutstyr.

 

1.7 Kalsium og magnesium: Vannets hardhet kommer hovedsakelig fra kalsiumioner og magnesiumioner. I henhold til hardheten kan vann deles inn i bløtt vann (beregnet som CaCO3, maksimum er ikke mer enn 60mg/L), hardt vann (beregnet som CaCO3, maksimum er ikke mer enn 180mg/L) og veldig hardt vann (beregnet som CaCO3, mer enn 180mg/L). Hardhet er ikke skadelig for menneskers helse, men hvis hardheten til vannet er for høy, vil det forårsake avleiring på overflaten av rørledninger, utstyr eller membraner under vannbehandling.

 

1.8 Konduktivitet: Konduktiviteten til vann er lineært relatert til det totale oppløste faste stoffet (TDS), noe som indikerer ledningsevnen til vannet.

 

1,9 pH-verdi: brukes til å angi pH-verdien til vann. En pH-verdi mindre enn 7 er sur, og en pH-verdi større enn 7 er alkalisk. pH-verdien til rent vann er 7, som er nøytralt. Høy pH-verdi vil få vannet til å smake bittert og lett forårsake avskalling av vannrør og utstyr. Vann med lav pH-verdi vil korrodere eller løse opp metaller og annet utstyr.

 

1.10 Silika: Det er delt inn i aktiv silika (oppløst silika) eller inaktiv silika (kolloidal silika). Generelt vil kolloidal silika akselerere begroing av ultrafiltreringsmembraner.

 

2. Typer ultrafiltreringsmembranforurensning

2.1 Kolloidforurensning: Kolloider finnes hovedsakelig i overflatevann. Spesielt med årstidene inneholder vann en stor mengde suspendert materiale som leire, silt og andre kolloider, som finnes i vannforekomsten. Det er ekstremt skadelig for ultrafiltreringsmembraner. Fordi i filtreringsprosessen strømmer et stort antall kolloidale partikler til membranoverflaten med det produserte vannet som strømmer gjennom membranen. Partiklene som fanges opp av membranen er lette å danne et gellag. En del av partiklene som tilsvarer eller er mindre enn membranporestørrelsen vil trenge inn i membranporene og blokkere vannstrømningskanalen, noe som resulterer i irreversible endringer. I tillegg kan jern, mangan i vann og kolloider dannet ved tilsetning av jern eller aluminium koagulanter i ultrafiltreringsforbehandling danne et gellag på membranoverflaten.

 

2.2 Organisk forurensning: Noe organisk materiale i vann tilsettes kunstig under vannbehandling, slik som overflateaktive stoffer, vaskemidler og polymerflokkuleringsmidler, og noe finnes i naturlig vann; disse stoffene kan også adsorberes på membranoverflaten og skade ytelsen til membranen.

 

2.3 Mikrobiell forurensning: Mikrobiell forurensning er også en farlig faktor for sikker drift av ultrafiltreringsmembraner. Noen næringsstoffer fanges opp av membranen og samles på membranoverflaten. Bakterier formerer seg raskt i dette miljøet. Levende bakterier danner sammen med deres utskillelse mikrobiell slim og fester seg tett til membranoverflaten. Disse slimene kombineres med andre sedimenter for å danne et komplekst dekklag, som ikke bare påvirker vanngjennomtrengeligheten til membranen, men også forårsaker irreversibel begroing av membranen.