Suyun ultrafiltrasyonu nedir?

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Suyu arıtmanın etkili bir yolu, onu yarı geçirgen zarlardan geçirmektir. Filtrasyon işlemleri ayrılacak partiküllerin boyutuna göre sınıflandırılır:

• 0,05 ila 10 mikron arasında gözenek boyutlarına sahip membranlardan mikrofiltrasyon;
• ultrafiltrasyon - 0,001 µm ila 0,05 µm arasındaki gözenekler;
• ters ozmoz ve nanofiltrasyon - 1 nm ve altı gözenekler.

Suyun ultrafiltrasyonu, membranın gözeneklerinden geçmeyen mikroorganizmaları ve makroskopik inklüzyonları ondan uzaklaştırmak için tasarlanmıştır.

Geleneksel dolgu filtreleri mekanizması, yerçekimi ile temizlemeye dayanır. Ultrafiltrasyon, daha büyük çaplı tüm parçacıkların ayrıldığı gözenekli bir elekten elenmeye benzer.

Membran türleri

Filtre elemanları, düz levhalar veya kılcal damarlara sahip liflerdir. Birincisi aracılığıyla, esas olarak atık suyun ultrafiltrasyonu gerçekleştirilir ve ikincisi aşağıdakiler için tasarlanmıştır:su arıtma.

Elyaflar esas olarak yaklaşık 0,8 mm iç çapa sahip tek kanallı yapılır. Sık sık strese maruz kalırlar ve geri yıkama ile yok edilebilirler. Çok kanallı lifler birden çok kılcal damar içerir ve önemli ölçüde daha güçlüdür.

Membranlar, polyestersülfon gibi polimerlerden yapılır. Diğer sentetik malzemeler eklenerek parametreleri değiştirilebilir. İşlenmekte olan sıvıların geniş pH aralığı, filtre elemanlarının etkin bir şekilde temizlenmesini mümkün kılar.

Mikroplar organik maddeleri yemeyi ve üzerinde koloniler oluşturmayı sevdiklerinden, polimer membranlar periyodik olarak dekontamine edilmelidir.

Deterjanlarla iyi yıkanan uzun ömürlü seramik membran. Fiyatı daha yüksektir, ancak hizmet ömrü 10 yıla ulaşır.

Filtrasyon yöntemleri

Ultrafiltrasyon su sistemi içi boş gözenekli liflerle doldurulmuş modüllerden oluşur. İlk sıvı kılcal damarlara girer, ardından yan duvarlardan filtrasyon gerçekleşir. Ters besleme de mümkündür.

Flushing, beslemesi ters yönde olan filtrat tarafından gerçekleştirilir. Liflerin dışında sıvının düzgün dağılımı, kılcal damarlardan tortuların uzaklaştırılmasını sağlar. Kirletici katmanın daha kolay çıkarılması için burada doğru yıkama modunu seçmek önemlidir.

Filtreler biri basınç olmak üzere iki modda çalışır: Cihazın kasasına basınç altında su verilir. Daldırma yöntemi, açık bir kaba indirilen membranlar kullanılarak gerçekleştirilir. Çıkış tarafında bir vakum oluşturulur ve filtre malzemesinden sıvı emilir.

Modüller dikey olarak düzenlenmiştir. Su onlara bir uçtan girer ve diğerinden boş altılır. Bir filtredeki modül sayısı genellikle iki birimi geçmez. Bu nedenle, daha az conta gereklidir, bu da sızıntı olasılığını az altır. Dikey modüllerin bakımı ve test edilmesi uygundur. Yüklemeleri ve kaldırmaları kolaydır.

Filtre modları

Suyun ultrafiltrasyonu yapıldığında, filtreler çıkmaz ve teğet modlarında çalışabilir. İlk durumda, sağlanan tüm su arıtılır. Membrandaki tortular, yıkama işlemi sırasında veya tahliye akımı ile periyodik olarak uzaklaştırılır. Membran hızla kirlenir ve üzerindeki basınç düşüşü düşük tutulmalıdır, bu da aparatın performansını düşürür. Yöntem, düşük konsantrasyonda süspansiyonlarla su arıtımı için kullanılır.

Teğetsel modda, filtrelenen ortam zarın yüzeyi boyunca dolaşır ve üzerinde küçük tortular oluşur. Besleme kanalındaki akışın türbülansı, yüksek konsantrasyonda asılı madde ile suyu arıtmayı mümkün kılar. Bu yöntemin dezavantajları, yüksek bir akış hızı oluşturmak için enerji maliyetlerinin artması ve ek boru hatları kurma ihtiyacıdır.

Ultrafiltrasyon parametreleri

Ultrafiltrasyonun ana parametreleri şunlardır:

1. Seçicilik - içindeki kirlilik konsantrasyonlarının oranıkirli su (C_in.) ve süzüntü (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ %100. Ultrafiltrasyon işlemi için büyüktür, bu da bakteri ve virüsler dahil en küçük parçacıkları yakalamanıza olanak tanır.}
2. Filtrate tüketimi - birim zamanda arıtılmış su miktarı.
3. Özgül süzüntü tüketimi - membran alanının 1 m2 içinden geçen ürün miktarı. Filtre elemanının özelliklerine ve kaynak suyunun saflığına bağlıdır.
4. Membran basınç düşüşü - besleme tarafındaki basınç ile süzüntü tarafındaki basınç arasındaki fark.
5. Geçirgenlik, süzüntünün spesifik akış hızı ile membran boyunca basınç düşüşü arasındaki orandır.
6. Hidrolik verimlilik - süzüntünün akış hızı ile sağlanan kaynak suyu arasındaki oran.

Su dezenfeksiyonu için ultrafiltrasyon

Mikroorganizmaların uzaklaştırılmasına yönelik geleneksel yöntemler, reaktifleri kullanan teknolojileri içerir. Suyun ultrafiltrasyonu, membran gözeneklerinin küçük boyutu nedeniyle mikroorganizmaların ve kolloidlerin ondan fiziksel olarak ayrılmasından oluşur. Yöntemin avantajı, mikroorganizmaların, alglerin, organik maddelerin ve mekanik parçacıkların cesetlerinin uzaklaştırılmasıdır. Aynı zamanda, diğer durumlarda zorunlu olan özel su arıtmasına gerek yoktur. Tek yapmanız gereken 30 mikronluk mekanik filtreden geçirmek.

Filtre satın alırken membranların gözenek boyutlarını belirlemeniz gerekir. Virüsleri tamamen ortadan kaldırmak için delik çapları 0,005 µm seviyesinde olmalıdır. Büyük gözenek boyutları için dezenfeksiyon işleviçalışmayacak.

Ayrıca ultrafiltrasyon teknolojisi su arıtma sağlar. Tüm askıda katı maddeler tamamen çıkarılır.

Ultrafiltrasyon su tesisatı, işlemin gerekli performansını ve çalışma sırasında değiştirilmelerini sağlayan paralel bağlı cihazları içerir.

İyon değişim filtrelerinden önce su arıtma

Reçine 0.1-1.0 µm kolloidal partikülleri tutmada etkilidir, ancak granülleri hızla tıkarlar. Yıkama ve rejenerasyon burada çok az yardımcı olur. Özellikle kuyularda ve nehir suyunda bol miktarda bulunan SiO_{2 partiküllerini uzaklaştırmak özellikle zordur. Tıkandıktan sonra reçine, temizleme solüsyonlarıyla yıkanmayan yerlerde mikroorganizmalar üretmeye başlar.}

İyon değiştiriciler ayrıca çıkarılamayan emülsifiye yağlarla aktif olarak tıkanır. Tıkanma o kadar şiddetlidir ki, filtreyi değiştirmek, yağı ondan ayırmaktan daha kolaydır.

Reçinelerin filtrelenen granülleri, yüksek moleküler bileşiklerle aktif olarak tıkanır. Aktif karbon onları iyi bir şekilde uzaklaştırır ancak kullanım ömrü kısadır.

İyon değişim reçineleri, kolloidlerin %95'inden fazlasını ortadan kaldıran ultrafiltrasyon ile birlikte etkilidir.

Su arıtma - ters ozmozdan önce ultrafiltrasyon

İşletme maliyetleri, tutulan parçacıkların boyutunda art arda küçülen filtrelerin kademeli olarak takılmasıyla az altılır. Ultrafiltrasyon modülünden önce daha kaba bir temizleme takılırsa, ters ozmoz sistemlerinin verimini arttırır. Kirleticilerin pıhtılaşması ön aşamada gerçekleştirilirse, ikincisi anyonik ve iyonik olmayan topaklaştırıcılara duyarlıdır.

Büyük moleküler organik madde, ters ozmoz membranlarının gözeneklerini hızla tıkar. Mikroorganizmalarla hızla büyürler. Ön filtreleme suyu tüm sorunları çözer ve ters ozmoz ile birlikte kullanıldığında maliyet etkindir.

Atık su arıtma

Ultrafiltrasyon atıksu arıtımı, endüstride yeniden kullanılmasını mümkün kılar. Mühendislikte kullanıma uygundurlar ve içme amaçlı açık su kütleleri üzerindeki teknolojik yük azalır.

Membran teknolojileri, galvanik ve tekstil üretiminden, gıda endüstrisinde, demir giderme sistemlerinde, çözeltilerden üre, elektrolitler, ağır metal bileşikleri, yağ ürünleri vb. tedavi ve teknolojiyi basitleştirir.

Düşük moleküler ağırlıklı safsızlıklar ile ultrafiltrasyon, saf ürün konsantreleri üretebilir.

Özellikle önemli olan, emülsifiye yağların sudan ayrılması sorunudur. Membran teknolojisinin avantajı, işlemin basitliği, düşük enerji tüketimi ve kimyasallara gerek olmamasıdır.

Yüzey suyu arıtma

Çöktürme ve filtreleme, daha önce suyu arıtmanın etkili yollarıydı. Doğal kaynaklı safsızlıklar burada etkili bir şekilde giderilir, ancak şimdi ortadan kaldırılması için teknolojik kirleticiler ortaya çıkmıştır.diğer temizleme yöntemleri gereklidir. Özellikle organoklor bileşikleri oluşturan suyun birincil klorlanması birçok problem yaratır. Aktif karbon ve ozonlama ile ek arıtma aşamalarının kullanılması su maliyetini artırır.

Ultrafiltrasyon, içme suyunu doğrudan yüzey kaynaklarından almanızı sağlar: algler, mikroorganizmalar, asılı parçacıklar ve diğer bileşikler ondan çıkarılır. Yöntem, ön pıhtılaşma ile etkilidir. Aynı zamanda, büyük pulların oluşumu gerekli olmadığından, uzun oturma gerekli değildir.

Suyun ultrafiltrasyonunun kurulumu (aşağıdaki fotoğraf), karmaşık ekipman ve reaktifler kullanmadan sürekli olarak iyi kalitede arıtılmış su elde etmenizi sağlar.

Sudaki birçok organik bileşik geleneksel potasyum permanganat oksidasyon yöntemiyle tespit edilmediğinden pıhtılaşma yöntemlerinin kullanımı etkisiz hale geliyor. Ek olarak, organik içerik büyük ölçüde değişiklik göstererek gerekli reaktif konsantrasyonunu seçmeyi zorlaştırır.

Sonuç

Suyun membranlardan ultrafiltrasyonu, minimum reaktif tüketimi ile gerekli saflığa ulaşmanızı sağlar. Arıtma sonrası atık sular endüstriyel amaçlar için kullanılabilir.

Ultrafiltrasyon her zaman etkili değildir. Yöntem, örneğin organoklor bileşikleri ve bazı hümik asitler gibi bazı maddelerin çıkarılmasına izin vermez. Bu gibi durumlarda çok aşamalı temizlik uygulanır.