Ультрафільтрація не є панацеєю. 70%-80% засмічення системи ультрафільтрації виникає через невдалу попередню обробку. Багато проектів розглядають ультрафільтрацію як «останній засіб», спрощуючи та скорочуючи кути попередньої обробки. Незалежно від того, чи використовуються мембрани з порожнистих волокон, плоских листів, трубчастих або керамічних мембран, відбудеться швидке збільшення різниці тиску, часте хімічне очищення та суттєве скорочення терміну служби мембрани.
Поширені основні процеси попередньої обробки ультрафільтрацією включають: коагуляційне осадження, мульти{0}}фільтрацію, фільтрацію активованим вугіллям, дискові фільтри, само-фільтри очищення, ультрафільтраційну попередню-мікрофільтрацію, озон-біологічне активоване вугілля та попередню пом’якшувальну обробку. Комбінація попередньої обробки значно змінюється залежно від якості води, що надходить (шахтна вода, хвости вугільної хімії, вторинні міські стоки, поверхневі води).
I. Детальне порівняння процесів попередньої обробки
1. Коагуляція-Осадження (коагуляційне освітлення)
Принцип процесу: додавання PAC/PAM спричиняє флокуляцію колоїдів, зважених твердих частинок, деякої кількості фосфору та великих органічних молекул, досягаючи розділення твердої-рідинної речовини через осадження.
Переваги: Відмінне видалення зважених частинок, колоїдів і каламуті; видаляє частину гідрофобної органіки; зріла діяльність, придатна для-великомасштабних проектів; відносно контрольовані інвестиції.
Недоліки: Високі вимоги до контролю дозування реагентів; надлишок реагентів може вводити залишкові солі алюмінію та полімерні флокулянти, безпосередньо спричиняючи необоротне засмічення системи ультрафільтрації; великий шламовий скид; велика площа; ефект флокуляції погіршується в середовищі з низькою-температурою.
Типова сумісність із впливом: поверхневі води, шахтні води, промислові стічні води з високою-каламутністю.
Узгодження з ультрафільтрацією: найпоширеніша стадія попередньої-обробки для ультрафільтрації порожнистими волокнами під зовнішнім тиском; Надмірне додавання PAM суворо заборонено, оскільки залишковий PAM є вбивцею для ультрафільтрації.
Конструкція та експлуатація: контроль каламутності стічних вод Менше або дорівнює 5 NTU; суворо контролювати дозування PAM, мінімізувати використання аніонного PAM; належним чином подовжити час флокуляції взимку при низьких температурах.
2. Мульти{1}}фільтрація (кварцовий пісок + антрацит)
Принцип процесу: Гравітаційна фільтрація під тиском, яка покладається на шар фільтруючого матеріалу для уловлювання дрібних зважених твердих речовин і колоїдів.
Переваги: Видаляє дрібні частинки, що залишилися після осідання; стабільна робота; знайомий обслуговуючому персоналу; підходить для великих обсягів води; можна промивати та регенерувати.
Недоліки: Погана стійкість до ударних навантажень; великі коливання каламутності, схильні до стікання середовища; злежування середовища та дрібні частинки піску, що потрапляють у систему ультрафільтрації після злежування, дряпаючи волокна мембрани; майже нульова здатність до видалення розчинених органічних речовин.
Типова сумісність потоків: стічні води після коагуляції та седиментації; шахтна вода, комунальна очищена вода.
Сумісність із ультрафільтрацією: стандартний блок попереднього-фільтра для-типу зовнішньої ультрафільтрації під тиском; не можна використовувати як єдину попередню обробку для ультрафільтрації.
Зауваження щодо проектування та обслуговування: Регулярно перевіряйте фільтруючий матеріал, щоб запобігти витоку; забезпечити розумну інтенсивність зворотного промивання; негайно досліджуйте будь-яке раптове збільшення каламутності стоків, щоб запобігти потраплянню піску в корпус ультрафільтраційної мембрани.
3. Фільтрація активованим вугіллям (Granular Activated Carbon GAC)
Принцип процесу: адсорбція видаляє деяку кількість гумінової кислоти, кольору та деякі гідрофобні органічні речовини.
Переваги: Зменшує органічне навантаження, зменшує органічне забруднення системи ультрафільтрації; видаляє частину залишків хлору.
Недоліки: не може видалити зважені тверді речовини; схильність до зростання мікробів на пізніх стадіях експлуатації, зі стічними водами, що несуть велику кількість бактерій і біологічного сміття, що спричиняє сильне біологічне забруднення в системі ультрафільтрації; активоване вугілля вимагає регулярної регенерації або заміни; жирна рідина може легко спричинити погіршення стану активованого вугілля та злежування.
Типова сумісність із впливом: поверхневі води, деякі хімічні стічні води, вода з високим вмістом органічних речовин.
Використання з ультрафільтрацією: ультрафільтрацію зовнішнього тиску можна посилити за допомогою попередньої обробки; не рекомендується для стічних вод з високим вмістом мастила або високою SS.
Конструкція та технічне обслуговування: регулярне зворотне промивання; контроль часу контакту з порожнім шаром; бути напоготові щодо мікробних спалахів у резервуарі з активованим вугіллям; негайно замініть активоване вугілля, коли воно стає неефективним.
4. Самоочисний-фільтр
Принцип процесу: металевий фільтр-сіт, онлайн-автоматичне щіткове/всмоктувальне фільтрування, як правило, з точністю 50-200 мкм.
Переваги: Повністю автоматична безперервна робота; невелика площа; відсутність необхідності заміни фільтруючого матеріалу; підходить для великих витрат; низьке навантаження на обслуговування.
Недоліки: перехоплює лише великі тверді домішки, абсолютно неефективний проти колоїдів і дрібних зважених твердих речовин; не може зменшити каламутність; пошкоджена сітка фільтра дозволяє домішкам безпосередньо потрапляти в подальший процес.
Типова сумісність із вхідною водою: захищає обладнання, що йде далі; попередня-фільтрація з метою безпеки.
Збіг із ультрафільтрацією: лише для захисту, а не як основна попередня-обробка ультрафільтрації; зазвичай розміщується після мультимедійних-фільтрів і перед захисним фільтром ультрафільтрації.
Пункти проектування та технічного обслуговування: враховуйте запас витрати при виборі моделі; регулярно перевіряйте сітку фільтра на цілісність.
5. Дисковий фільтр (складений дисковий фільтр)
Принцип процесу: компресійна фільтрація пластиковим диском, точність 5-100 мкм, автоматична зворотна промивка.
Переваги: вища точність фільтрації, ніж звичайні самоочисні-фільтри; швидка зворотна промивка; невелика площа; високий ступінь автоматизації.
Недоліки: Неефективний проти колоїдів і розчинених органічних речовин; жирна вода може легко спричинити прилипання диска та його засмічення; часте зворотне промивання в умовах високої SS.
Типова сумісність із вхідною водою: регенерована вода, шахтна вода, після фільтрації перед{0}}осадженням.
Сумісність із ультрафільтрацією: часто використовується як попередній-фільтр у зовнішніх системах ультрафільтрації під тиском, замінюючи деякі мультимедійні-фільтри; не можна використовувати самостійно для високої каламутності вхідної води.
Конструкція та технічне обслуговування: використовуйте з обережністю для маслянистих стічних вод; регулярно розбирайте та перевіряйте прилипання диска фільтра.
6. Фільтр безпеки (мікрофільтрація, фільтруючий елемент 5-10 мкм)
Принцип процесу: фільтруючий елемент перехоплює тверді частинки та залишки фільтруючого середовища, що витік, захищаючи ультрафільтраційний мембранний елемент.
Переваги: перехоплює пісок і тверді домішки, що потрапляють через середовище, що витікає, захищаючи волокна мембрани від фізичних подряпин.
Недоліки: не очищає колоїди та органічні речовини; фільтруючий елемент є витратним матеріалом; фільтруючий елемент необхідно замінити при підвищенні перепаду тиску; пошкоджений фільтруючий елемент безпосередньо дозволить домішкам потрапити в систему ультрафільтрації.
Типова сумісність із вхідною водою: необхідна для всіх систем ультрафільтрації-типу тиску.
Сумісність із ультрафільтрацією: необхідна для-систем зовнішньої та внутрішньої ультрафільтрації під тиском; зазвичай не вимагається для занурених MBR, трубчастих систем і керамічних мембран.
Проектування та технічне обслуговування: Встановіть сигналізацію перепаду тиску; суворо заборонити роботу, коли перепад тиску перевищує межу; ніколи не використовуйте пошкоджені або неякісні фільтруючі елементи.
7. Озон-Біологічне активоване вугілля (O₃-BAC)
Принцип процесу: Озон окислює великі органічні молекули з подальшим розкладанням деяких органічних речовин біологічним активованим вугіллям.
Переваги: Значно зменшує надходження органічних речовин, значно зменшує органічне та біологічне забруднення ультрафільтраційної мембрани; видаляє колір.
Недоліки: Високі інвестиції; велика витрата хімікатів при експлуатації; надмірне дозування озону може пошкодити органічну ультрафільтраційну мембрану PVDF; комплексний контроль процесів; високі вимоги до експлуатації та управління.
Типова сумісність з припливною водою: поверхневі води, муніципальна очищена вода з високим вмістом органічних речовин.
Сумісність із ультрафільтрацією: ультрафільтрація під зовнішнім тиском, глибока попередня обробка; залишковий озон необхідно контролювати, оскільки залишковий озон, що потрапляє в мембрану, окислює волокна мембрани PVDF.
Зауваження щодо дизайну та технічного обслуговування: після обробки озоном необхідно провести достатню дегазацію, щоб у систему ультрафільтрації не потрапляв залишковий озон.
8. Попередня обробка для пом’якшення (пом’якшення смолою/вапном-карбонатом натрію)
Принцип процесу: видаляє кальцієву та магнієву твердість і кремній, зменшуючи тенденцію до утворення накипу.
Переваги: Зменшує утворення неорганічного накипу на поверхні ультрафільтраційної мембрани, захищаючи подальшу систему RO.
Недоліки: Складна система; висока витрата реагентів; смола вимагає регенерації; підвищена солоність пермеату.
Типова сумісність із джерелами: шахтна вода високої-жорсткості, промислова регенерована вода високої-жорсткості.
Узгодженість із ультрафільтрацією: перед ультрафільтрацією можна вибрати попередню обробку, яка здебільшого використовується для високо{0}}жорсткої води; не універсальна конфігурація.
II. Рекомендовані комбінації попередньої обробки для різних джерел сирої води
1. Муніципальні вторинні біологічні стоки (регенерована вода)
Рекомендовано: Коагуляційне осадження → Мульти{0}}фільтрація → Захисний фільтр → Ультрафільтрація під зовнішнім тиском
Ключові точки контролю: Завислі тверді речовини та мікроорганізми в біологічних стоках; надмірний PAM суворо заборонений.
2. Шахтна вода (з високим вмістом завислих речовин, висока жорсткість)
Рекомендовано: Коагуляційне освітлення → Мульти{0}}фільтрація → Дисковий фільтр → Захисний фільтр → Ультрафільтрація під зовнішнім тиском
Ключові моменти запобігання та контролю: витік фільтруючого середовища в корпус мембрани; для високої твердості можна додати пом'якшувач.
3. Поверхневі води (резервуарна вода з високим вмістом гумінових кислот і органічних речовин)
Рекомендовано: коагуляція та седиментація → Мульти{0}}середовища → Фільтрація активованим вугіллям → Захисний фільтр → Ультрафільтрація під зовнішнім тиском; Для дуже високого вмісту органічних речовин можна додати озон-BAC.
4. Стічні води з високим вмістом нафти та твердих речовин (трубопровідна ультрафільтрація/T-MBR)
Рекомендовано: відокремлення нафти-флотація → коагуляція та седиментація → трубопровідна ультрафільтрація; Мембрани трубопроводів дуже стійкі до забруднень і можуть усунути потребу в багато-ступеневій тонкій фільтрації, але розділення нафти та флотація є важливими.
5. Муніципальні стічні води безпосередньо надходять у занурений MBR
Резервуар біологічної очистки MBR сам по собі є процесом попередньої обробки, передня частина якого в основному складається з екрану та первинного відстійника; пісочна фільтрація і активоване вугілля не потрібні.
III. Помилки, які часто використовуються під час реалізації проекту
1. Обробка само-фільтрів та дискових фільтрів як єдиної попередньої обробки для ультрафільтрації, без коагуляції та седиментації або мульти-середовища, що дозволяє колоїдам безпосередньо потрапляти в мембрану, що призводить до стрибка різниці тиску.
2. Надмірне додавання PAM до системи коагуляції може бути невидимим неозброєним оком, але це спричиняє незворотне органічне забруднення ультрафільтраційної мембрани, і початковий перепад тиску не може бути відновлений незалежно від того, скільки хімічного очищення виконується.
3. Мульти-злипання та витік фільтруючого середовища дозволяють частинкам піску проникати в корпус мембрани та пошкоджувати волокна мембрани, що призводить до аномального SDI у пермеаті.
4. Довготривала-відсутність зворотного промивання резервуара з активованим вугіллям призводить до зростання великої кількості мікроорганізмів, спричиняючи безперервне біологічне забруднення ультрафільтраційної мембрани.
5. У процесі озон-BAC залишковий озон не видаляється повністю, окислюючи мембрану PVDF і послаблюючи міцність волокна мембрани.
6. Додавання піщаних фільтрів і активованого вугілля в систему MBR є непотрібним капіталовкладенням і збільшує ризик засмічення.
Метою попередньої обробки є не обробка води для відповідності стандарту ультрафільтрації, а постійне та стабільне виконання цього стандарту. Епізодичне дотримання не має сенсу; Цінність попередньої обробки полягає в її здатності протистояти коливанням якості води. Ультрафільтрація може витримувати певну кількість забруднень, але вона не може протистояти періодичній несправності попередньої обробки.
Попередня обробка є першою лінією захисту в системі ультрафільтрації. Різні ультрафільтраційні мембрани мають різний рівень пружності: трубчасті та керамічні мембрани найбільш стійкі до ударів; далі йдуть мембрани з порожнистих волокон із зовнішнім тиском; а мембрани з порожнистих волокон під внутрішнім тиском є найбільш уразливими.
Вибираючи мембрану, ви повинні спочатку визначити комбінацію попередньої обробки на основі якості сирої води, а потім вибрати конфігурацію ультрафільтраційної мембрани, а не просто вибрати ультрафільтраційну мембрану, а потім додати систему попередньої обробки.