Porovnanie 8 procesov predúpravy ultrafiltráciou: Základné informácie pre návrh úpravy vody

Ultrafiltrácia nie je všeliekom. 70 % - 80 % upchatia ultrafiltračného systému pochádza z neúspešnej predbežnej úpravy. Mnohé projekty považujú ultrafiltráciu za „poslednú možnosť“, čím zjednodušujú a obmedzujú predúpravu. Bez ohľadu na to, či sa použijú membrány z dutého vlákna, plochého plechu, rúrkové alebo keramické membrány, dôjde k rýchlemu zvýšeniu tlakového rozdielu, častému chemickému čisteniu a výrazne skrátenej životnosti membrány.

Bežné hlavné procesy predúpravy ultrafiltráciou zahŕňajú: koagulačnú sedimentáciu, multi{0}}filtráciu médií, filtráciu aktívnym uhlím, kotúčové filtre, samočistiace filtre, ultrafiltračná pred-mikrofiltrácia, ozón-biologické aktívne uhlie a zmäkčovacia predúprava. Kombinácia predúpravy sa značne líši v závislosti od kvality pritekajúcej vody (banícka voda, uhoľná chemická hlušina, komunálny sekundárny odpad, povrchová voda).

1. Koagulácia-Sedimentácia (vyčírenie koagulácie)

Princíp procesu: Pridanie PAC/PAM spôsobí flokuláciu koloidov, suspendovaných pevných látok, určitého množstva fosforu a veľkých organických molekúl, čím sa dosiahne separácia pevných-kvapalín prostredníctvom sedimentácie.

Výhody: Vynikajúce odstraňovanie nerozpustených látok, koloidov a zákalu; odstraňuje niektoré hydrofóbne organické látky; vyspelá prevádzka, vhodná pre veľké-projekty; relatívne kontrolovateľná investícia.

Nevýhody: Vysoké požiadavky na kontrolu dávkovania činidla; nadmerné množstvo činidiel môže zaviesť zvyškové soli hliníka a polymérne flokulanty, ktoré priamo spôsobujú nevratné upchanie ultrafiltračného systému; veľké vypúšťanie kalu; veľká stopa; flokulačný efekt sa v prostredí s nízkou{0}}teplotou zhoršuje.

Typická kompatibilita s prítokom: povrchová voda, banská voda, priemyselná odpadová voda s vysokým-zákalom.

Zhoda s ultrafiltráciou: Najbežnejšie používaný krok pred{0}}úpravy pri externej tlakovej ultrafiltrácii z dutých vlákien; nadmerné pridávanie PAM je prísne zakázané, pretože zvyškový PAM zabíja ultrafiltráciu.

Konštrukčné a prevádzkové body: Kontrola zákalu odpadových vôd menšia alebo rovná 5 NTU; prísne kontrolovať dávkovanie PAM, minimalizovať používanie aniónového PAM; vhodne predĺžiť dobu flokulácie v zime pri nízkych teplotách.

2. Multi{1}}filtrácia médií (kremenný piesok + antracit)

Princíp procesu: Gravitačná tlaková filtrácia, ktorá sa spolieha na vrstvu filtračného média, ktorá zachytáva jemné suspendované pevné látky a koloidy.

Výhody: Odstraňuje jemné častice zostávajúce po sedimentácii; stabilná prevádzka; známy personálu údržby; vhodné pre veľké objemy vody; možno spätne premývať a regenerovať.

Nevýhody: Zlá odolnosť voči nárazovému zaťaženiu; veľké výkyvy v prítokovom zákalu, náchylné na odtok média; spekanie média a jemné častice piesku vstupujúce po spekaní do ultrafiltračného systému a poškriabajúce vlákna membrány; takmer nulová kapacita odstraňovania rozpustených organických látok.

Typická kompatibilita s prítokom: Odtok po koagulácii a sedimentácii; banská voda, obecná regenerovaná voda.

Kompatibilita s ultrafiltráciou: Štandardná pred{0}}filtračná jednotka pre externú tlakovú ultrafiltráciu tlakového-typu; nemožno použiť ako jedinú predúpravu pre ultrafiltráciu.

Úvahy o konštrukcii a údržbe: Pravidelne kontrolujte filtračné médium, aby ste zabránili vytekaniu vody; zabezpečiť primeranú intenzitu spätného preplachovania; okamžite preskúmajte akékoľvek náhle zvýšenie zákalu odpadovej vody, aby sa zabránilo vniknutiu piesku do krytu ultrafiltračnej membrány.

3. Filtrácia s aktívnym uhlím (Granular Activated Carbon GAC)

Princíp procesu: Adsorpcia odstraňuje niektoré humínové kyseliny, farbu a niektoré hydrofóbne organické látky.

Výhody: Znižuje organické zaťaženie, znižuje organické znečistenie ultrafiltračného systému; odstraňuje časť zvyškového chlóru.

Nevýhody: Nedajú sa odstrániť suspendované pevné látky; náchylné k rastu mikróbov v neskorších štádiách prevádzky, pričom odpadová voda prenáša veľké množstvo baktérií a biologických zvyškov, čo spôsobuje vážne biologické znečistenie v ultrafiltračnom systéme; aktívne uhlie vyžaduje pravidelnú regeneráciu alebo výmenu; olejový prítok môže ľahko spôsobiť znehodnotenie aktívneho uhlia a spekanie.

Typická kompatibilita s prítokom: povrchová voda, niektoré chemické odpadové vody, voda s vysokým obsahom organických látok.

Použitie s ultrafiltráciou: Externá tlaková ultrafiltrácia môže byť posilnená predúpravou; neodporúča sa pre odpadové vody s vysokým obsahom oleja alebo vysoko SS.

Úvahy o dizajne a údržbe: Pravidelné spätné preplachovanie; ovládať kontaktný čas prázdneho lôžka; dávajte pozor na mikrobiálne ohniská v nádrži s aktívnym uhlím; vymeňte aktívne uhlie okamžite, keď sa stane neúčinným.

4. Samočistiaci-filter

Princíp procesu: Kovové filtračné sito, online automatická kefová / sacia filtrácia, všeobecne s presnosťou 50-200 μm.

Výhody: Plne automatická nepretržitá prevádzka; malá stopa; nie je potrebné vymieňať filtračné médiá; vhodné pre vysoké prietoky; nízke nároky na údržbu.

Nevýhody: Zachytáva len veľké častice nečistôt, úplne neúčinné proti koloidom a jemným suspendovaným látkam; nemôže znížiť zákal; poškodené filtračné sito umožňuje, aby sa nečistoty dostali priamo do následného procesu.

Typická kompatibilita s prívodnou vodou: Chráni nadväzujúce zariadenia; pred-filtráciou z bezpečnostných dôvodov.

Zhoda s ultrafiltráciou: Len na ochranu, nie ako hlavná pred{0}}úprava ultrafiltrácie; zvyčajne sa umiestňujú za multi-mediálne filtre a pred ultrafiltračným bezpečnostným filtrom.

Body návrhu a údržby: Pri výbere modelu počítajte s rezervou prietoku; pravidelne kontrolujte integritu sita filtra.

5. Diskový filter (vrstvený diskový filter)

Princíp procesu: Plastová kotúčová kompresná filtrácia, presnosť 5-100μm, automatické spätné preplachovanie.

Výhody: Vyššia presnosť filtrácie ako bežné sa{0}}čistiace filtre; rýchle spätné preplachovanie; malá stopa; vysoký stupeň automatizácie.

Nevýhody: Neúčinný proti koloidom a rozpusteným organickým látkam; mastná voda môže ľahko spôsobiť priľnutie a upchatie disku; časté spätné preplachovanie pri vysokých podmienkach SS.

Typická kompatibilita vstupnej vody: regenerovaná voda, banská voda, po pred-filtrácii sedimentácie.

Zhoda s ultrafiltráciou: Často sa používa ako pred-filter v systémoch externej tlakovej ultrafiltrácie, čím nahrádza niektoré multi-mediálne filtre; nemožno použiť samostatne pre vstupnú vodu s vysokým zákalom.

Úvahy o dizajne a údržbe: Používajte opatrne pre zaolejované odpadové vody; pravidelne rozoberajte a kontrolujte priľnavosť filtračného kotúča.

6. Bezpečnostný filter (mikrofiltrácia, 5-10μm filtračný prvok)

Princíp procesu: Filtračný prvok zachytáva tvrdé častice a uniknuté nečistoty filtračného média, čím chráni prvok ultrafiltračnej membrány.

Výhody: Zachytáva piesok a tvrdé nečistoty vnesené presakujúcim médiom, čím chráni membránové vlákna pred fyzickým poškriabaním.

Nevýhody: Nelieči koloidy ani organické látky; filtračný prvok je spotrebný materiál; filtračný prvok sa musí vymeniť, keď sa tlakový rozdiel zvýši; poškodený filtračný prvok priamo umožní nečistotám vstúpiť do ultrafiltračného systému.

Typická kompatibilita vstupnej vody: Nevyhnutná pre všetky tlakové -typy ultrafiltračných systémov.

Kompatibilita s ultrafiltráciou: Vyžaduje sa pre tlakové -typy vonkajších a vnútorných tlakových ultrafiltračných systémov; vo všeobecnosti sa nevyžaduje pre ponorené MBR, rúrkové systémy a keramické membrány.

Úvahy o dizajne a údržbe: Nastavte alarm rozdielového tlaku; prísne zakázať prevádzku, keď diferenčný tlak prekročí limit; nikdy nepoužívajte poškodené alebo neštandardné filtračné prvky.

7. Ozón-Biologické aktívne uhlie (O₃-BAC)

Princíp procesu: Ozón oxiduje veľké organické molekuly, po čom nasleduje degradácia niektorých organických látok biologickým aktívnym uhlím.

Výhody: Výrazne znižuje prítok organickej hmoty, výrazne znižuje organické a biologické znečistenie ultrafiltračnej membrány; odstraňuje farbu.

Nevýhody: Vysoká investícia; vysoká spotreba chemikálií počas prevádzky; nadmerné dávkovanie ozónu môže poškodiť organickú ultrafiltračnú membránu PVDF; komplexné riadenie procesov; vysoké požiadavky na prevádzku a riadenie.

Typická kompatibilita s prítokovou vodou: Povrchová voda, mestská regenerovaná voda s vysokým obsahom organických látok.

Kompatibilita ultrafiltrácie: Hĺbková predúprava externou tlakovou ultrafiltráciou; zvyškový ozón musí byť kontrolovaný, pretože zvyškový ozón vstupujúci do membrány oxiduje vlákna PVDF membrány.

Úvahy o dizajne a údržbe: Po úprave ozónom by sa malo zaviesť dostatočné odplynenie, aby sa zabezpečilo, že do ultrafiltračného systému nevnikne žiadny zvyškový ozón.

8. Predúprava zmäkčovaním (zmäkčovanie živicou/vápno{1}uhličitanom sodným)

Princíp procesu: Odstraňuje vápenatú a horčíkovú tvrdosť a kremík, čím znižuje tendenciu tvorby vodného kameňa.

Výhody: Znižuje tvorbu vodného kameňa na povrchu ultrafiltračnej membrány a zároveň chráni následný RO systém.

Nevýhody: Komplexný systém; vysoká spotreba činidla; živica vyžaduje regeneráciu; zvýšená salinita v permeáte.

Typická kompatibilita prítokov: Vysoká-tvrdosť banskej vody, vysoká-tvrdosť priemyselnej regenerovanej vody.

Súlad s ultrafiltráciou: Predbežnú úpravu je možné zvoliť pred ultrafiltráciou, väčšinou sa používa pre vodu s vysokou{0}}tvrdosťou; nie univerzálna konfigurácia.

1. Mestská sekundárna biologická odpadová voda (regenerovaná voda)

Odporúčané: Sedimentácia koagulácie → Multi{0}}filtrácia médií → Bezpečnostný filter → Externá tlaková ultrafiltrácia

Kľúčové kontrolné body: Suspendované pevné látky a mikroorganizmy v biologických odpadových vodách; nadmerný PAM je prísne zakázaný.

2. banská voda (vysoké množstvo nerozpustených látok, vysoká tvrdosť)

Odporúčané: Čistenie koagulácie → Multi-filtrácia médií → Diskový filter → Bezpečnostný filter → Externá tlaková ultrafiltrácia

Kľúčové body prevencie a kontroly: Únik filtračného média do krytu membrány; Pre vysokú tvrdosť možno pridať zmäkčovaciu jednotku.

3. Povrchová voda (voda v nádrži s vysokým obsahom humínových kyselín a organických látok)

Odporúčané: Koagulácia a sedimentácia → Multi{0}}médiá → Filtrácia s aktívnym uhlím → Bezpečnostný filter → Externá tlaková ultrafiltrácia; Pre veľmi vysoký obsah organických látok je možné pridať ozón-BAC.

4. Odpadová voda s vysokým obsahom oleja a pevných látok (ultrafiltrácia potrubia/T-MBR)

Odporúčané: Separácia oleja-Flotácia → Koagulácia a sedimentácia → Ultrafiltrácia potrubia; Membrány potrubia sú vysoko odolné voči znečisteniu a môžu eliminovať potrebu viacstupňovej jemnej filtrácie, ale separácia oleja a flotácia sú nevyhnutné.

5. Komunálna odpadová voda priamo vstupujúca do ponoreného MBR

Samotná nádrž na biologické čistenie MBR je proces predúpravy, pričom predná časť pozostáva hlavne zo sita a primárnej sedimentačnej nádrže; piesková filtrácia a aktívne uhlie nie sú potrebné.

1. Spracovanie samočistiacich filtrov a kotúčových filtrov ako jedinej predúpravy pre ultrafiltráciu, bez koagulácie a sedimentácie alebo multimédií, čo umožňuje koloidom prenikať priamo do membrány, čo vedie k nárastu tlakového rozdielu.

2. Nadmerné pridávanie PAM do koagulačného systému nemusí byť viditeľné voľným okom, ale spôsobuje nevratné organické znečistenie ultrafiltračnej membrány a počiatočný tlakový rozdiel nemožno obnoviť bez ohľadu na to, koľko chemického čistenia sa vykonáva.

3. Spekanie a presakovanie multimédiového filtračného média umožňujú časticiam piesku vniknúť do krytu membrány a poškodiť vlákna membrány, čo vedie k abnormálnemu SDI v permeáte.

4. Dlhodobé-nepreplachovanie nádrže s aktívnym uhlím vedie k rastu veľkého počtu mikroorganizmov, čo spôsobuje nepretržité biologické znečistenie ultrafiltračnej membrány.

5. Pri ozónovom-procese BAC nie je zvyškový ozón úplne odstránený, čím dochádza k oxidácii membrány PVDF a k oslabeniu pevnosti membránových vlákien.

6. Pridávanie pieskových filtrov a aktívneho uhlia do systému MBR je zbytočná investícia a zvyšuje riziko upchatia.

Cieľom predúpravy nie je upraviť vodu tak, aby spĺňala normu prítoku ultrafiltrácie, ale dôsledne a stabilne ju spĺňať. Príležitostné dodržiavanie nemá zmysel; hodnota predúpravy spočíva v jej schopnosti odolávať kolísaniu kvality vody. Ultrafiltrácia môže tolerovať určité množstvo kontaminantov, ale nemôže vydržať periodické zlyhanie predúpravy.

Predúprava je prvou obrannou líniou v ultrafiltračnom systéme. Rôzne ultrafiltračné membrány majú rôzne úrovne odolnosti: rúrkové a keramické membrány sú najodolnejšie voči nárazom; ako ďalšie sú membrány z dutých vlákien s vonkajším tlakom; a vnútorne natlakované membrány z dutých vlákien sú najzraniteľnejšie.

Pri výbere membrány by ste mali najskôr určiť kombináciu predúpravy na základe kvality surovej vody a potom zvoliť konfiguráciu ultrafiltračnej membrány, a nie jednoducho vybrať ultrafiltračnú membránu a potom pridať systém predúpravy.