Ультрафильтрация под давлением- и погружная ультрафильтрация — это две основные инженерные формы мембранной технологии ультрафильтрации. Хотя они используют один и тот же принцип основной мембранной фильтрации, они различаются движущей силой, структурой мембранного модуля, режимом работы и применимыми сценариями.
I. Движущая сила и режим работы
Давление-Тип Ультрафильтрация
Неочищенная вода закачивается в герметичный корпус мембраны, создавая положительный перепад давления (обычно 0,5–2,5 бар) на мембране. Очищенная вода проходит через мембрану под давлением и вытекает из выпускной части воды.
Он может работать как тупиковая-фильтрация или поперечная-фильтрация. При тупиковой-фильтрации степень восстановления воды может достигать 90–95 %. При перекрестной-фильтрации концентрат перерабатывается, и степень извлечения снижается до 75–90%.
Мембранный поток относительно высок, его расчетные значения обычно находятся в диапазоне 40–120 л/(м²·ч), в зависимости от качества воды и производительности мембраны.
Погружная ультрафильтрация
Мембранный модуль погружается непосредственно в открытый резервуар с водой. Пермеатный насос забирает воду из полости мембраны, создавая отрицательное давление (перепад трансмембранного давления всего 0,1–0,6 бар, т.е. от -10 до -60 кПа). Вода отфильтровывается всасывающим приводом.
Это почти полностью тупиковая-фильтрация со степенью восстановления системы, обычно превышающей или равной 95 %, и длительным циклом удаления осадка.
Поток относительно низкий, обычно составляет 15–40 л/(м²·ч), поскольку низкая разница давлений и гравитационное осаждение требуют достаточной площади мембраны.
II. Структура мембранного модуля и характеристики материала
Тип давления
Мембранные волокна заключены в цилиндрический-корпус подшипника, обычно диаметром 4 или 8 дюймов, длиной 1–2 метра и номинальным давлением 3–10 бар.
Мембранные волокна могут находиться под внутренним или внешним давлением, что приводит к чрезвычайно высокой плотности упаковки, достигающей 400–800 м²/м³ объема модуля (8-дюймовые элементы могут достигать площади мембраны 60–80 м²).
Распространенные мембранные материалы: ПВДФ, ПЭС, ПС; размер пор 0,01–0,04 мкм; пороговая молекулярная масса 100–150 кДа.
Погружной тип
Волокна мембраны подвешиваются в виде занавеса или пучка без внешней оболочки, монтируются непосредственно на каркасе мембраны и погружаются в резервуар. Типичная плотность упаковки мембранного каркаса составляет 200–400 м²/м³ объема резервуара.
Мембранные волокна используют всасывание под низким-давлением, в основном внешним давлением, причем противообрастающий слой обращен наружу. Мембранный резервуар оснащен перфорированными аэрационными трубками для крупных пузырьков воздуха, очищающих поверхность мембраны.
Материал в основном армированный ПВДФ; волокна мембраны рассчитаны на длительную-вибрацию при аэрации, что требует высокой прочности на разрыв.
III. Различия в эксплуатации и техническом обслуживании. Обратная промывка и очистка.
В напорном типе используется частая гидравлическая обратная промывка (поток обратной промывки может в 1,5–2,5 раза превышать поток пермеата) в сочетании с воздушной-обратной промывкой водой.
Системы с погружными мембранами в основном полагаются на непрерывную аэрацию для создания больших пузырьков, которые очищают волокна мембраны. Частота обратной промывки невелика, и для поддержания проницаемости обычно используется химическая очистка.
Требования к предварительной обработке
Мембранные системы напорного-типа чувствительны к твердым частицам в приточной воде. Для предварительной обработки часто требуется самоочищающийся фильтр (точность 100–300 мкм) для защиты волокон мембраны; в противном случае возможен разрыв или загрязнение волокон.
Погружные мембранные системы благодаря своим большим каналам и эффекту осаждения в-резервуаре могут напрямую очищать высокие концентрации взвешенных твердых веществ (например, MLSS в MBR может достигать 8000–15 000 мг/л). Они имеют минимальную зависимость от предварительной очистки и могут напрямую принимать сточные воды из коагуляционных отстойников или биологические смешанные растворы.
Концентрация и метод химической очистки
В мембранных системах под давлением- химический чистящий раствор циркулирует внутри корпуса мембраны, обеспечивая достаточный контакт. Однако во время процесса очистки сторона пермеата должна быть изолирована.
Системы с погружными мембранами включают обратную промывку химикатов в режиме онлайн для пропитки волокон мембраны или подъем каркаса мембраны в резервуар для химической очистки. Это несколько более трудоемкий-трудозатратный процесс, но с самими мембранными волокнами обращаться проще.