Τι είναι η υπερδιήθηση του νερού;

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 13:52

Ένας αποτελεσματικός τρόπος για να καθαρίσετε το νερό είναι να το πιέσετε μέσα από ημιπερατές μεμβράνες. Οι διαδικασίες φιλτραρίσματος ταξινομούνται ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων που πρόκειται να διαχωριστούν:

• μικροδιήθηση μέσω μεμβρανών με μεγέθη πόρων από 0,05 έως 10 μικρά;
• υπερδιήθηση - πόροι από 0,001 μm έως 0,05 μm;
• αντίστροφη όσμωση και νανοδιήθηση - πόροι 1 nm και κάτω.

Η υπερδιήθηση του νερού έχει σχεδιαστεί για να αφαιρεί μικροοργανισμούς και μακροσκοπικά εγκλείσματα από αυτό που δεν περνούν μέσα από τους πόρους της μεμβράνης.

Ο παραδοσιακός μηχανισμός των φίλτρων επίχωσης βασίζεται στον καθαρισμό με βαρύτητα. Η υπερδιήθηση είναι παρόμοια με το κοσκίνισμα μέσα από ένα πορώδες κόσκινο, όπου όλα τα σωματίδια μεγαλύτερης διαμέτρου διαχωρίζονται.

Τύποι μεμβράνης

Τα στοιχεία φίλτρου είναι επίπεδα φύλλα ή ίνες με τριχοειδή αγγεία. Μέσω των πρώτων πραγματοποιείται κυρίως υπερδιήθηση λυμάτων και οι δεύτερες προορίζονται γιαεπεξεργασία νερού.

Οι ίνες κατασκευάζονται κυρίως μονοκάναλες, με εσωτερική διάμετρο περίπου 0,8 mm. Υποβάλλονται σε συχνή καταπόνηση και μπορούν να καταστραφούν με αντίστροφη πλύση. Οι πολυκάναλες ίνες περιέχουν πολλαπλά τριχοειδή αγγεία και είναι σημαντικά ισχυρότερες.

Οι μεμβράνες κατασκευάζονται από πολυμερή όπως η πολυεστεροσουλφόνη. Οι παράμετροι του μπορούν να αλλάξουν με την προσθήκη άλλων συνθετικών υλικών. Το ευρύ φάσμα pH των υγρών που επεξεργάζονται καθιστά δυνατό τον αποτελεσματικό καθαρισμό των στοιχείων του φίλτρου.

Οι μεμβράνες πολυμερών πρέπει να απολυμαίνονται περιοδικά, καθώς τα μικρόβια λατρεύουν να τρώνε οργανική ύλη και να σχηματίζουν αποικίες σε αυτήν.

Κεραμική μεμβράνη μακράς διαρκείας, η οποία πλένεται καλά με απορρυπαντικά. Η τιμή του είναι υψηλότερη, αλλά η διάρκεια ζωής φτάνει τα 10 χρόνια.

Μέθοδοι φιλτραρίσματος

Το σύστημα υπερδιήθησης νερού αποτελείται από μονάδες γεμάτες με κοίλες πορώδεις ίνες. Το αρχικό υγρό εισέρχεται στα τριχοειδή αγγεία, μετά το οποίο πραγματοποιείται διήθηση μέσω των πλευρικών τοιχωμάτων. Είναι επίσης δυνατή η αντίστροφη τροφοδοσία.

Η έκπλυση πραγματοποιείται από το διήθημα με την τροφοδοσία του προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η ομοιόμορφη κατανομή του υγρού έξω από τις ίνες εξασφαλίζει την απομάκρυνση των εναποθέσεων από τα τριχοειδή αγγεία. Εδώ είναι σημαντικό να επιλέξετε τη σωστή λειτουργία έκπλυσης, έτσι ώστε το στρώμα ρύπανσης να είναι ευκολότερο να αφαιρεθεί.

Τα φίλτρα λειτουργούν σε δύο τρόπους λειτουργίας, ένας από τους οποίους είναι πίεση: τροφοδοτείται νερό στο περίβλημα της συσκευής υπό πίεση. Η μέθοδος εμβάπτισης εκτελείται χρησιμοποιώντας μεμβράνες που κατεβαίνουν σε ανοιχτό δοχείο. Δημιουργείται ένα κενό στην πλευρά της εξόδου και το υγρό αναρροφάται μέσω του υλικού του φίλτρου.

Οι ενότητες είναι διατεταγμένες κάθετα. Το νερό εισέρχεται σε αυτά από το ένα άκρο, και αποβάλλεται από το άλλο. Ο αριθμός των μονάδων σε ένα φίλτρο συνήθως δεν υπερβαίνει τις δύο μονάδες. Λόγω αυτού, απαιτούνται λιγότερα παρεμβύσματα, γεγονός που μειώνει την πιθανότητα διαρροών. Οι κάθετες μονάδες είναι βολικές για συντήρηση και δοκιμή. Είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να αφαιρεθούν.

Λειτουργίες φίλτρου

Όταν εκτελείται υπερδιήθηση νερού, τα φίλτρα μπορούν να λειτουργήσουν σε αδιέξοδες και εφαπτομενικές λειτουργίες. Στην πρώτη περίπτωση, όλο το νερό που παρέχεται καθαρίζεται. Οι εναποθέσεις από τη μεμβράνη απομακρύνονται περιοδικά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας έκπλυσης ή με το ρεύμα αποστράγγισης. Η μεμβράνη κολλάει γρήγορα και η πτώση πίεσης σε αυτήν πρέπει να διατηρείται χαμηλή, γεγονός που μειώνει την απόδοση της συσκευής. Η μέθοδος χρησιμοποιείται για επεξεργασία νερού, με χαμηλή συγκέντρωση αιωρημάτων.

Στην εφαπτομενική λειτουργία, το φιλτραρισμένο μέσο κυκλοφορεί κατά μήκος της επιφάνειας της μεμβράνης και σχηματίζονται μικρές εναποθέσεις πάνω της. Ο στροβιλισμός της ροής στο κανάλι τροφοδοσίας καθιστά δυνατό τον καθαρισμό του νερού με υψηλή συγκέντρωση αιωρούμενης ύλης. Τα μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι η αύξηση του ενεργειακού κόστους για τη δημιουργία υψηλού ρυθμού ροής και η ανάγκη εγκατάστασης πρόσθετων αγωγών.

Παράμετροι υπερδιήθησης

Οι κύριες παράμετροι της υπερδιήθησης είναι:

1. Επιλεκτικότητα - η αναλογία των συγκεντρώσεων ακαθαρσιών σεμολυσμένο νερό (C_in.) και στο διήθημα (C_out.): R=(1 - C_{έξω./ С}σε._{) ∙ 100%. Για μια διαδικασία υπερδιήθησης, είναι μεγάλο, το οποίο σας επιτρέπει να παγιδεύετε τα μικρότερα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων και των ιών.}
2. Κατανάλωση φιλτραρίσματος - η ποσότητα καθαρού νερού ανά μονάδα χρόνου.
3. Ειδική κατανάλωση διηθήματος - η ποσότητα του προϊόντος που διέρχεται από 1 m2 της περιοχής της μεμβράνης. Εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του στοιχείου φίλτρου και την καθαρότητα του νερού της πηγής.
4. Πτώση πίεσης μεμβράνης - η διαφορά μεταξύ της πίεσης στην πλευρά παροχής και της πλευράς του διηθήματος.
5. Διαπερατότητα είναι η αναλογία μεταξύ του ειδικού ρυθμού ροής του διηθήματος και της πτώσης πίεσης κατά μήκος της μεμβράνης.
6. Υδραυλική απόδοση - η αναλογία μεταξύ του ρυθμού ροής του διηθήματος και του παρεχόμενου νερού πηγής.

Υπερδιήθηση για απολύμανση νερού

Οι παραδοσιακές μέθοδοι για την αφαίρεση μικροοργανισμών περιλαμβάνουν τεχνολογίες που χρησιμοποιούν αντιδραστήρια. Η υπερδιήθηση του νερού συνίσταται στον φυσικό διαχωρισμό μικροοργανισμών και κολλοειδών από αυτό λόγω του μικρού μεγέθους των πόρων της μεμβράνης. Το πλεονέκτημα της μεθόδου είναι η απομάκρυνση των πτωμάτων μικροοργανισμών, φυκιών, οργανικής ύλης και μηχανικών σωματιδίων. Ταυτόχρονα, δεν χρειάζεται ειδική επεξεργασία νερού, η οποία είναι υποχρεωτική σε άλλες περιπτώσεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να το περάσετε μέσα από ένα μηχανικό φίλτρο 30 micron.

Όταν αγοράζετε φίλτρα, πρέπει να προσδιορίσετε τα μεγέθη των πόρων των μεμβρανών. Για την πλήρη απομάκρυνση των ιών, οι διάμετροι οπών πρέπει να είναι στο επίπεδο των 0,005 μm. Για μεγάλα μεγέθη πόρων, η λειτουργία απολύμανσηςδεν θα τρέξει.

Επιπλέον, η τεχνολογία υπερδιήθησης παρέχει διαύγαση νερού. Όλα τα αιωρούμενα στερεά αφαιρούνται πλήρως.

Η εγκατάσταση νερού υπερδιήθησης περιέχει συσκευές συνδεδεμένες παράλληλα, οι οποίες παρέχουν την απαραίτητη απόδοση της διαδικασίας και τη δυνατότητα αντικατάστασής τους κατά τη λειτουργία.

Καθαρισμός νερού πριν από τα φίλτρα ανταλλαγής ιόντων

Η ρητίνη είναι αποτελεσματική στη συγκράτηση κολλοειδών σωματιδίων 0,1-1,0 μm, αλλά φράζουν γρήγορα τους κόκκους. Το ξέπλυμα και η αναγέννηση βοηθούν ελάχιστα εδώ. Είναι ιδιαίτερα δύσκολο να αφαιρεθούν τα σωματίδια του SiO_{2, τα οποία είναι ιδιαίτερα άφθονα στα πηγάδια και στο νερό των ποταμών. Μετά την απόφραξη, η ρητίνη αρχίζει να αναπτύσσει μικροοργανισμούς σε μέρη που δεν έχουν πλυθεί με διαλύματα καθαρισμού.}

Οι εναλλάκτες ιόντων είναι επίσης ενεργά φραγμένοι με γαλακτωματοποιημένα λάδια που δεν μπορούν να αφαιρεθούν. Η απόφραξη είναι τόσο σοβαρή που είναι πιο εύκολο να αλλάξετε το φίλτρο παρά να ξεχωρίσετε το λάδι από αυτό.

Οι κόκκοι φίλτρου ρητινών φράσσονται ενεργά με ενώσεις υψηλής μοριακής απόδοσης. Ο ενεργός άνθρακας τα αφαιρεί καλά, αλλά έχει μικρή διάρκεια ζωής.

Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων είναι αποτελεσματικές μαζί με την υπερδιήθηση που αφαιρεί περισσότερο από το 95% των κολλοειδών.

Επεξεργασία νερού - υπερδιήθηση πριν από την αντίστροφη όσμωση

Το κόστος λειτουργίας μειώνεται με τη σταδιακή εγκατάσταση φίλτρων με διαδοχική μείωση του μεγέθους των συγκρατούμενων σωματιδίων. Εάν εγκατασταθεί ένας πιο χοντρός καθαρισμός πριν από τη μονάδα υπερδιήθησης, τότε αυξάνει την απόδοση των συστημάτων αντίστροφης όσμωσης. Τα τελευταία είναι ευαίσθητα σε ανιονικά και μη ιονικά κροκιδωτικά εάν η πήξη των μολυσματικών ουσιών πραγματοποιηθεί στο προκαταρκτικό στάδιο.

Μεγάλη μοριακή οργανική ύλη φράζει γρήγορα τους πόρους των μεμβρανών αντίστροφης όσμωσης. Γρήγορα μεγαλώνουν με μικροοργανισμούς. Το προφιλτράρισμα του νερού λύνει όλα τα προβλήματα και είναι οικονομικά αποδοτικό όταν χρησιμοποιείται με αντίστροφη όσμωση.

επεξεργασία λυμάτων

Η επεξεργασία λυμάτων με υπερδιήθηση καθιστά δυνατή την επαναχρησιμοποίησή τους στη βιομηχανία. Είναι κατάλληλα για χρήση στη μηχανική και το τεχνολογικό φορτίο σε ανοιχτά υδάτινα σώματα για πόσιμο νερό είναι μειωμένο.

Οι τεχνολογίες μεμβρανών χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία λυμάτων από την παραγωγή γαλβανικών και κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων, στη βιομηχανία τροφίμων, συστήματα αφαίρεσης σιδήρου, κατά την αφαίρεση ουρίας, ηλεκτρολυτών, ενώσεων βαρέων μετάλλων, προϊόντων πετρελαίου κ.λπ. από διαλύματα. Αυτό αυξάνει την αποτελεσματικότητα του θεραπεία και απλοποιεί την τεχνολογία.

Με ακαθαρσίες χαμηλού μοριακού βάρους, η υπερδιήθηση μπορεί να παράγει καθαρά συμπυκνώματα προϊόντων.

Ιδιαίτερα σημαντικό είναι το πρόβλημα του διαχωρισμού των γαλακτωματοποιημένων ελαίων από το νερό. Το πλεονέκτημα της τεχνολογίας μεμβράνης είναι η απλότητα της διαδικασίας, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και η μη ανάγκη για χημικά.

Επεξεργασία επιφανειακών υδάτων

Η καθίζηση και το φιλτράρισμα ήταν στο παρελθόν αποτελεσματικοί τρόποι για τον καθαρισμό του νερού. Οι ακαθαρσίες φυσικής προέλευσης απομακρύνονται αποτελεσματικά εδώ, αλλά τώρα έχουν εμφανιστεί τεχνολογικοί ρύποι, για την απομάκρυνση των οποίωναπαιτούνται άλλες μέθοδοι καθαρισμού. Ιδιαίτερα πολλά προβλήματα δημιουργούνται από την πρωτογενή χλωρίωση του νερού, που σχηματίζει οργανοχλωρικές ενώσεις. Η χρήση πρόσθετων σταδίων καθαρισμού με ενεργό άνθρακα και οζονισμό αυξάνει το κόστος του νερού.

Η υπερδιήθηση σάς επιτρέπει να λαμβάνετε πόσιμο νερό απευθείας από επιφανειακές πηγές: από αυτό αφαιρούνται φύκια, μικροοργανισμοί, αιωρούμενα σωματίδια και άλλες ενώσεις. Η μέθοδος είναι αποτελεσματική με προκαταρκτική πήξη. Ταυτόχρονα, δεν απαιτείται μακρά καθίζηση, καθώς δεν είναι απαραίτητος ο σχηματισμός μεγάλων νιφάδων.

Εγκατάσταση υπερδιήθησης νερού (φωτογραφία παρακάτω) σας επιτρέπει να επιτύχετε σταθερά καλή ποιότητα καθαρού νερού χωρίς τη χρήση πολύπλοκου εξοπλισμού και αντιδραστηρίων.

Η χρήση μεθόδων πήξης καθίσταται αναποτελεσματική επειδή πολλές οργανικές ενώσεις στο νερό δεν ανιχνεύονται με την παραδοσιακή μέθοδο οξείδωσης υπερμαγγανικού καλίου. Επιπλέον, το οργανικό περιεχόμενο ποικίλλει ευρέως, γεγονός που καθιστά δύσκολη την επιλογή της απαιτούμενης συγκέντρωσης αντιδραστηρίων.

Συμπέρασμα

Η υπερδιήθηση νερού μέσω μεμβρανών σας επιτρέπει να επιτύχετε την απαιτούμενη καθαρότητά του με ελάχιστη κατανάλωση αντιδραστηρίων. Τα λύματα μετά την επεξεργασία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για βιομηχανικούς σκοπούς.

Η υπερδιήθηση δεν είναι πάντα αποτελεσματική. Η μέθοδος δεν επιτρέπει την αφαίρεση ορισμένων ουσιών, για παράδειγμα, οργανοχλωρικών ενώσεων και ορισμένων χουμικών οξέων. Σε τέτοιες περιπτώσεις, εφαρμόζεται καθαρισμός πολλαπλών σταδίων.