Trykk-ultrafiltrering og nedsenket ultrafiltrering er to mainstream-konstruerte former for ultrafiltreringsmembranteknologi. Selv om de deler det samme kjernemembranfiltreringsprinsippet, er de forskjellige i drivkraft, membranmodulstruktur, driftsmodus og aktuelle scenarier.
I. Drivkraft og driftsmodus
Trykk-Type ultrafiltrering
Råvann pumpes inn i et forseglet membranhus, og skaper en positiv trykkforskjell (typisk 0,5–2,5 bar) over membranen. Renset vann trenger gjennom membranen under trykk og strømmer ut fra produktvannenden.
Den kan fungere som blind-filtrering eller kryss-filtrering. I blindveisfiltrering kan vanngjenvinningsgraden nå 90–95 %. Ved kryss-filtrering resirkuleres konsentratet, og gjenvinningsgraden reduseres til 75–90 %.
Membranfluksen er relativt høy, med designverdier som typisk varierer fra 40–120 L/(m²·h), avhengig av vannkvaliteten og membranytelsen.
Nedsenket ultrafiltrering
Membranmodulen er direkte nedsenket i en åpen vanntank. En permeatpumpe trekker vann fra membranhulen og skaper undertrykk (transmembrantrykkforskjell på bare 0,1–0,6 bar, dvs. -10 til -60 kPa). Vann filtreres ut av sugedrevet.
Det er nesten fullstendig blind{0}}filtrering, med en systemgjenopprettingshastighet som vanligvis er større enn eller lik 95 %, og en lang syklus for fjerning av slam.
Fluksen er relativt lav, vanligvis utformet til 15–40 L/(m²·h) fordi den lave trykkforskjellen og tyngdekraften krever tilstrekkelig membranareal.
II. Membranmodulstruktur og materialegenskaper
Trykktype
Membranfibrene er innkapslet i et sylindrisk trykk-lagerskall, vanligvis 4-tommers/8-tommers i diameter, 1–2 meter i lengde, med en trykkmotstandsvurdering på 3–10 bar.
Membranfibrene kan være internt eller eksternt under trykk, noe som resulterer i ekstremt høy pakkingstetthet, og når 400–800 m²/m³ modulvolum (8-tommers elementer kan oppnå et membranareal på 60–80 m²).
Vanlige membranmaterialer: PVDF, PES, PS; porestørrelse 0,01–0,04 μm; molekylvektsgrense 100–150 kDa.
Nedsenket type
Membranfibrene er opphengt i en gardin- eller buntkonfigurasjon, uten et ytre skall, og er direkte montert på membranrammen og senket ned i tanken. Typisk pakningstetthet for membranramme er 200–400 m²/m³ tankvolum.
Membranfibrene er avhengige av lavt-trykkssuging, hovedsakelig eksternt trykk, med bunnstofflaget vendt utover. Membrantanken er utstyrt med perforerte lufterør for store luftbobler for å skrubbe membranoverflaten.
Materialet er hovedsakelig forsterket PVDF; membranfibrene er designet for å tåle langvarig-luftingsvibrasjon, noe som krever høy strekkstyrke.
III. Forskjeller i drift og vedlikehold Tilbakespyling og rengjøring
Trykktype bruker hyppig hydraulisk tilbakespyling (tilbakeskylling kan nå 1,5–2,5 ganger permeatfluksen) kombinert med luft-vanntilbakeskylling.
Nedsenkede membransystemer er primært avhengige av kontinuerlig lufting for å generere store bobler som skrubber membranfibrene. Tilbakespylingsfrekvensen er lav, og kjemisk rengjøring brukes ofte for å opprettholde permeabiliteten.
Forbehandlingskrav
Trykk-membransystemer er følsomme for partikulært materiale i innløpet. Forbehandling krever ofte et selv-rensende filter (100–300 μm presisjon) for å beskytte membranfibrene; ellers er fiberbrudd eller begroing sannsynlig.
Neddykkede membransystemer kan, på grunn av sine store kanaler og i-tank-sedimenteringseffekt, direkte behandle høye konsentrasjoner av suspendert stoff (f.eks. kan MLSS i MBR-er nå 8000–15000 mg/L). De har minimal avhengighet av forbehandling og kan direkte ta imot avløp fra koagulasjonssedimentasjonstanker eller biologisk blandingsvæske.
Kjemisk rengjøringskonsentrasjon og metode
I trykk-membransystemer sirkulerer den kjemiske rengjøringsløsningen i membranhuset, noe som sikrer tilstrekkelig kontakt. Imidlertid må permeatsiden isoleres under renseprosessen.
Nedsenkede membransystemer involverer online tilbakespyling av kjemikalier for å bløtlegge membranfibrene eller løfte membranrammen inn i den kjemiske rensetanken. Dette er litt mer-arbeidsintensivt, men selve membranfibrene er lettere å håndtere.