Ultrafiltrācija nav brīnumlīdzeklis{0}}%-80% ultrafiltrācijas sistēmas aizsērēšanas cēlonis ir neveiksmīga pirmapstrāde. Daudzos projektos ultrafiltrācija tiek uzskatīta par "pēdējo līdzekli", vienkāršojot un samazinot priekšapstrādi. Neatkarīgi no tā, vai tiek izmantotas dobās šķiedras, plakanas loksnes, cauruļveida vai keramikas membrānas, strauji palielināsies spiediena starpība, bieža ķīmiskā tīrīšana un ievērojami saīsināts membrānas kalpošanas laiks.
Visizplatītākie ultrafiltrācijas pirmapstrādes procesi ir: koagulācijas sedimentācija, multi-vides filtrēšana, aktīvās ogles filtrēšana, disku filtri, pašattīrošie filtri, ultrafiltrācijas priekš-mikrofiltrācija, ozona-bioloģiskā aktivētā ogle un mīkstināšanas priekšapstrāde. Priekšapstrādes kombinācija ievērojami atšķiras atkarībā no ieplūstošā ūdens kvalitātes (raktuvju ūdens, ogļu ķīmiskās atliekas, komunālie sekundārie notekūdeņi, virszemes ūdeņi).
I. Detalizēts pirmapstrādes procesu salīdzinājums
1. Koagulācija-Sedimentācija (koagulācijas dzidrināšana)
Procesa princips: PAC/PAM pievienošana izraisa koloīdu, suspendēto cietvielu, dažu fosfora un lielu organisko molekulu flokulāciju, panākot cieto{0}}šķidruma atdalīšanu sedimentācijas ceļā.
Priekšrocības: Lieliska suspendēto vielu, koloīdu un duļķainuma noņemšana; noņem dažas hidrofobas organiskās vielas; nobriedusi darbība, piemērota liela mēroga-projektiem; salīdzinoši kontrolējamas investīcijas.
Trūkumi: Augstas prasības reaģenta dozēšanas kontrolei; pārmērīgs reaģentu daudzums var ievadīt alumīnija sāļu un polimēru flokulantu atlikumus, tieši izraisot neatgriezenisku ultrafiltrācijas sistēmas aizsērēšanu; liela dūņu novadīšana; liels nospiedums; Flokulācijas efekts pasliktinās vidēs ar zemu{0}}temperatūru.
Tipiskā saderība ar ieplūstošām vielām: virszemes ūdeņi, raktuvju ūdens, rūpnieciskie notekūdeņi ar augstu{0}}duļķainību.
Atbilstība ultrafiltrācijai: visbiežāk izmantotais priekšapstrādes posms{0}}ārējai spiediena dobu šķiedru ultrafiltrācijai; pārmērīga PAM pievienošana ir stingri aizliegta, jo atlikušais PAM ir ultrafiltrācijas slepkava.
Projektēšanas un darbības punkti: kontrolēt notekūdeņu duļķainību Mazāks vai vienāds ar 5 NTU; stingri kontrolēt PAM devu, samazināt anjonu PAM izmantošanu; atbilstoši pagarināt flokulācijas laiku ziemā zemā temperatūrā.
2. Multi-vides filtrēšana (kvarca smiltis + antracīts)
Procesa princips: Gravitācijas spiediena filtrēšana, paļaujoties uz filtra materiāla slāni, lai notvertu smalkas suspendētās cietās vielas un koloīdus.
Priekšrocības: Noņem smalkās daļiņas, kas palikušas pēc sedimentācijas; stabila darbība; pazīstams apkopes personālam; piemērots lielam ūdens daudzumam; var mazgāt atpakaļ un atjaunot.
Trūkumi: slikta izturība pret trieciena slodzēm; lielas ieplūdes duļķainības svārstības, pakļautas mediju notecei; mediju salipšana un smalkas smilšu daļiņas, kas pēc sacietēšanas nonāk ultrafiltrācijas sistēmā, skrāpējot membrānas šķiedras; gandrīz nulle izšķīdušo organisko vielu noņemšanas spēja.
Tipiskā ieplūdes saderība: notekūdeņi pēc koagulācijas un sedimentācijas; raktuvju ūdens, pašvaldības reģenerētais ūdens.
Ultrafiltrācijas saderība: standarta priekš-filtra iekārta spiediena-tipa ārējā spiediena ultrafiltrācijai; nevar izmantot kā vienīgo ultrafiltrācijas pirmapstrādi.
Dizaina un apkopes apsvērumi: regulāri pārbaudiet filtra materiālu, lai novērstu noteci; nodrošināt saprātīgu pretskalošanas intensitāti; nekavējoties izmeklējiet jebkuru pēkšņu notekūdeņu duļķainības palielināšanos, lai novērstu smilšu iekļūšanu ultrafiltrācijas membrānas korpusā.
3. Aktīvās ogles filtrēšana (granulētā aktīvās ogles GAC)
Procesa princips: Adsorbcija noņem daļu humīnskābes, krāsu un dažas hidrofobas organiskās vielas.
Priekšrocības: Samazina organisko slodzi, samazina ultrafiltrācijas sistēmas organisko piesārņojumu; noņem daļu hlora.
Trūkumi: nevar noņemt suspendētās cietās vielas; nosliece uz mikrobu augšanu vēlākās darbības stadijās, notekūdeņos pārvadājot lielu daudzumu baktēriju un bioloģisko atkritumu, izraisot smagu bioloģisko piesārņojumu ultrafiltrācijas sistēmā; aktīvā ogle prasa regulāru reģenerāciju vai nomaiņu; eļļains pieplūdums var viegli izraisīt aktīvās ogles bojāšanos un salipšanu.
Tipiskā ieplūstošā saderība: Virszemes ūdeņi, daži ķīmiskie notekūdeņi, ūdens ar augstu organisko vielu saturu.
Lietošana ar ultrafiltrāciju: Ārējā spiediena ultrafiltrāciju var uzlabot ar pirmapstrādi; nav ieteicams notekūdeņiem ar augstu eļļas līmeni vai augstu SS.
Dizaina un apkopes apsvērumi: Regulāra atpakaļmazgāšana; kontrolēt tukšās gultas kontakta laiku; būt modram attiecībā uz mikrobu uzliesmojumiem aktīvās ogles tvertnē; nekavējoties nomainiet aktīvo ogli, kad tā kļūst neefektīva.
4. Paš-attīrīšanās filtrs
Procesa princips: Metāla filtra ekrāns, tiešsaistes automātiska suku / sūkšanas filtrēšana, parasti ar precizitāti 50-200 μm.
Priekšrocības: Pilnībā automātiska nepārtraukta darbība; mazs nospiedums; nav nepieciešams nomainīt filtra materiālu; piemērots lieliem plūsmas ātrumiem; zema apkopes darba slodze.
Trūkumi: tikai pārtver lielu daļiņu piemaisījumus, pilnīgi neefektīvs pret koloīdiem un smalkām suspendētām vielām; nevar samazināt duļķainību; bojāts filtra ekrāns ļauj piemaisījumiem tieši iekļūt pakārtotajā procesā.
Tipiska ieplūdes ūdens saderība: Aizsargā pakārtoto aprīkojumu; iepriekšēja{0}}filtrēšana drošības nolūkos.
Atbilstība ultrafiltrācijai: tikai aizsardzībai, nevis kā galvenā ultrafiltrācijas priekšapstrāde;{0}} parasti novieto aiz multi-vides filtriem un pirms ultrafiltrācijas drošības filtra.
Projektēšanas un apkopes punkti: Izvēloties modeli, ņemiet vērā plūsmas rezervi; regulāri pārbaudiet filtra ekrāna integritāti.
5. Disku filtrs (Stacked Disc Filter)
Procesa princips: Plastmasas diska kompresijas filtrēšana, precizitāte 5-100μm, automātiska atpakaļmazgāšana.
Priekšrocības: augstāka filtrēšanas precizitāte nekā parastiem pašattīrošiem{0}}filtriem; ātra atpakaļmazgāšana; mazs nospiedums; augsta automatizācijas pakāpe.
Trūkumi: Neefektīvs pret koloīdiem un izšķīdušām organiskām vielām; eļļains ūdens var viegli izraisīt diska saķeri un aizsērēšanu; bieža atpakaļmazgāšana augsta SS apstākļos.
Tipiska ieplūdes ūdens saderība: reģenerēts ūdens, raktuvju ūdens pēc iepriekšējas-sedimentācijas filtrēšanas.
Atbilstība ultrafiltrācijai: bieži tiek izmantots kā priekš{0}}filtrs ārējā spiediena ultrafiltrācijas sistēmās, aizstājot dažus multi-vides filtrus; nevar izmantot atsevišķi augsta duļķainuma ieplūdes ūdenim.
Dizaina un apkopes apsvērumi: izmantojiet piesardzīgi eļļainiem notekūdeņiem; regulāri izjauciet un pārbaudiet filtra diska saķeri.
6. Drošības filtrs (mikrofiltrācija, 5–10 μm filtra elements)
Procesa princips: filtra elements pārtver cietās daļiņas un noplūdušās filtra vides gružus, aizsargājot ultrafiltrācijas membrānas elementu.
Priekšrocības: aiztur smiltis un cietos piemaisījumus, ko ienes noplūdes, aizsargājot membrānas šķiedras no fiziskām skrāpējumiem.
Trūkumi: Neapstrādā koloīdus vai organiskās vielas; filtra elements ir palīgmateriāls; filtra elements ir jānomaina, kad palielinās diferenciālais spiediens; bojāts filtra elements tieši ļaus netīrumiem iekļūt ultrafiltrācijas sistēmā.
Tipiska ieplūdes ūdens saderība: būtiska visām spiediena{0}}tipa ultrafiltrācijas sistēmām.
Ultrafiltrācijas saderība: nepieciešama spiediena{0}}tipa ārējā un iekšējā spiediena ultrafiltrācijas sistēmām; parasti nav nepieciešama iegremdētām MBR, cauruļveida sistēmām un keramikas membrānām.
Dizaina un apkopes apsvērumi: iestatiet diferenciālā spiediena trauksmi; stingri aizliegt darbību, ja diferenciālais spiediens pārsniedz robežvērtību; nekad neizmantojiet bojātus vai nestandarta filtra elementus.
7. Ozons-Bioloģiski aktivētais ogleklis (O₃-BAC)
Procesa princips: Ozons oksidē lielas organiskās molekulas, kam seko daļa organisko vielu noārdīšanās ar bioloģiski aktivēto ogli.
Priekšrocības: Ievērojami samazina ieplūstošo organisko vielu daudzumu, ievērojami samazina ultrafiltrācijas membrānas organisko un bioloģisko piesārņojumu; noņem krāsu.
Trūkumi: Lielas investīcijas; liels ķīmisko vielu patēriņš darbības laikā; pārmērīga ozona deva var sabojāt PVDF organiskās ultrafiltrācijas membrānu; sarežģītu procesu kontrole; augstas prasības darbībai un vadībai.
Tipiska ieplūstošā ūdens saderība: Virszemes ūdens, komunālais reģenerēts ūdens ar augstu organisko vielu saturu.
Ultrafiltrācijas saderība: Ārējā spiediena ultrafiltrācijas dziļa pirmapstrāde; ozona atlikums ir jākontrolē, jo atlikušais ozons, kas nonāk membrānā, oksidēs PVDF membrānas šķiedras.
Projektēšanas un apkopes apsvērumi: pēc ozona apstrādes ir jāievieš pietiekama degazēšana, lai nodrošinātu, ka ultrafiltrācijas sistēmā nenokļūst ozona atliekas.
8. Mīkstināšanas pirmapstrāde (mīkstināšana ar sveķiem/kaļķiem{1}}nātrija karbonātu)
Procesa princips: noņem kalcija un magnija cietību un silīciju, samazinot zvīņošanās tendenci.
Priekšrocības: samazina neorganisko zvīņošanos uz ultrafiltrācijas membrānas virsmas, vienlaikus aizsargājot sekojošo RO sistēmu.
Trūkumi: Sarežģīta sistēma; augsts reaģenta patēriņš; sveķiem nepieciešama reģenerācija; palielināts sāļums permeātā.
Tipiska ietekmju saderība: augstas{0}cietības raktuvju ūdens, augstas-cietības rūpnieciskais reģenerēts ūdens.
Atbilstība ultrafiltrācijai: pirmapstrādi var izvēlēties pirms ultrafiltrācijas, ko galvenokārt izmanto augstas -cietības ūdenim; nav universāla konfigurācija.
II. Ieteicamās pirmapstrādes kombinācijas dažādiem neapstrādāta ūdens avotiem
1. Pašvaldības sekundārie bioloģiskie notekūdeņi (reģenerētais ūdens)
Ieteicams: Koagulācijas sedimentācija → Multi-vides filtrēšana → Drošības filtrs → Ārējā spiediena ultrafiltrācija
Galvenie kontroles punkti: suspendētās cietās vielas un mikroorganismi bioloģiskajos notekūdeņos; pārmērīgs PAM ir stingri aizliegts.
2. Raktuvju ūdens (augsts suspendēto cietvielu saturs, augsta cietība)
Ieteicams: Koagulācijas dzidrināšana → Multi-vides filtrēšana → Disku filtrs → Drošības filtrs → Ārējā spiediena ultrafiltrācija
Galvenie profilakses un kontroles punkti: filtra materiāla noplūde membrānas korpusā; Augstai cietībai var pievienot mīkstināšanas vienību.
3. Virszemes ūdens (rezervuāra ūdens ar augstu humīnskābes un organisko vielu saturu)
Ieteicams: Koagulācija un sedimentācija → Multi{0}}vide → Aktivētās ogles filtrēšana → Drošības filtrs → Ārējā spiediena ultrafiltrācija; Ja organisko vielu saturs ir ļoti augsts, var pievienot ozonu-BAC.
4. Notekūdeņi ar augstu naftas un cieto saturu (cauruļvada ultrafiltrācija/T-MBR)
Ieteicams: eļļas atdalīšana-Flotācija → Koagulācija un sedimentācija → Cauruļvada ultrafiltrācija; Cauruļvada membrānas ir ļoti izturīgas pret piesārņojumu, un tās var novērst nepieciešamību pēc daudzpakāpju smalkās filtrēšanas, taču būtiska ir eļļas atdalīšana un flotācija.
5. Sadzīves notekūdeņi, kas tieši nonāk iegremdētā MBR
Pati MBR bioloģiskās attīrīšanas tvertne ir pirmapstrādes process, kura priekšpuse galvenokārt sastāv no sieta un primārās sedimentācijas tvertnes; smilšu filtrēšana un aktīvā ogle nav nepieciešama.
III. Projekta īstenošanas laikā bieži lietotie maldi
1. Pašattīrošos-filtrus un disku filtrus kā vienīgo ultrafiltrācijas pirmapstrādi, bez koagulācijas un sedimentācijas vai multi-vides, ļaujot koloīdiem tieši iekļūt membrānā, kā rezultātā palielinās spiediena starpība.
2. Pārmērīgs PAM pievienojums koagulācijas sistēmai var nebūt redzams ar neapbruņotu aci, taču tas izraisa neatgriezenisku ultrafiltrācijas membrānas organisko piesārņojumu, un sākotnējo spiediena starpību nevar atjaunot neatkarīgi no tā, cik daudz ķīmiskās tīrīšanas tiek veiktas.
3. Multi-vides filtra materiāla salipšana un noplūde ļauj smilšu daļiņām iekļūt membrānas korpusā un sabojāt membrānas šķiedras, kā rezultātā permeātā rodas neparasts SDI.
4. Ilgstoša-aktivētās ogles tvertnes pretskalošanas trūkums izraisa lielu mikroorganismu augšanu, izraisot nepārtrauktu ultrafiltrācijas membrānas bioloģisko piesārņojumu.
5. Ozona-BAC procesā atlikušais ozons netiek pilnībā noņemts, oksidējot PVDF membrānu un vājinot membrānas šķiedras izturību.
6. Smilšu filtru un aktīvās ogles pievienošana MBR sistēmai ir nevajadzīgs ieguldījums un palielina aizsērēšanas risku.
Priekšapstrādes mērķis nav apstrādāt ūdeni tā, lai tas atbilstu ultrafiltrācijas ieplūdes standartam, bet gan konsekventi un stabili to ievērot. Neregulāra atbilstība ir bezjēdzīga; pirmapstrādes vērtība ir tās spēja izturēt ūdens kvalitātes svārstības. Ultrafiltrācija var izturēt noteiktu daudzumu piesārņotāju, taču tā nevar izturēt periodiskas pirmapstrādes neveiksmes.
Iepriekšēja apstrāde ir pirmā aizsardzības līnija ultrafiltrācijas sistēmā. Dažādām ultrafiltrācijas membrānām ir atšķirīgs elastības līmenis: cauruļveida un keramikas membrānas ir visizturīgākās pret triecieniem; nākamās ir ārēja spiediena dobu šķiedru membrānas; un iekšēji zem spiediena dobu šķiedru membrānas ir visneaizsargātākās.
Izvēloties membrānu, vispirms ir jānosaka priekšapstrādes kombinācija, pamatojoties uz neapstrādāta ūdens kvalitāti, un pēc tam jāizvēlas ultrafiltrācijas membrānas konfigurācija, nevis vienkārši jāizvēlas ultrafiltrācijas membrāna un pēc tam jāpievieno pirmapstrādes sistēma.