مقایسه 8 فرآیند پیش تصفیه اولترافیلتراسیون: مطالعه ضروری برای طراحی تصفیه آب

اولترافیلتراسیون نوشدارویی نیست. 70%-80% گرفتگی سیستم اولترافیلتراسیون ناشی از پیش تصفیه ناموفق است. بسیاری از پروژه‌ها اولترافیلتراسیون را به عنوان «آخرین راه حل» در نظر می‌گیرند، که باعث ساده‌سازی و بریدن گوشه‌های پیش تصفیه می‌شود. صرف نظر از اینکه از الیاف توخالی، ورق مسطح، لوله‌ای یا غشاهای سرامیکی استفاده می‌شود، اختلاف فشار سریع افزایش می‌یابد، تمیز کردن مکرر شیمیایی و طول عمر غشا به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.

فرآیندهای رایج پیش تصفیه اولترافیلتراسیون عبارتند از: ته نشینی انعقادی، فیلتراسیون چند رسانه ای، فیلتراسیون کربن فعال، فیلترهای دیسکی، فیلترهای خود تمیز شونده، اولترافیلتراسیون قبل از میکروفیلتراسیون، ازن-کربن فعال بیولوژیکی و نرم شدن. ترکیب پیش تصفیه بسته به کیفیت آب ورودی (آب معدن، پسماندهای شیمیایی زغال سنگ، پساب ثانویه شهری، آب های سطحی) بسیار متفاوت است.

1. انعقاد-رسوب (روشن شدن انعقاد)

اصل فرآیند: افزودن PAC/PAM باعث لخته شدن کلوئیدها، جامدات معلق، مقداری فسفر و مولکول‌های آلی بزرگ می‌شود و از طریق رسوب‌گذاری به جداسازی مایع جامد-می‌رسد.

مزایا: حذف عالی جامدات معلق، کلوئیدها و کدورت. برخی از مواد آلی آبگریز را حذف می کند. عملیات بالغ، مناسب برای پروژه‌های-مقیاس بزرگ؛ سرمایه گذاری نسبتا قابل کنترل

معایب: الزامات بالا برای کنترل دوز معرف. معرف های بیش از حد می توانند نمک های آلومینیوم باقیمانده و فلوکولانت های پلیمری را وارد کنند و مستقیماً باعث مسدود شدن غیرقابل برگشت سیستم اولترافیلتراسیون شوند. تخلیه لجن بزرگ؛ رد پای بزرگ؛ اثر لخته‌سازی در محیط‌های{0}در دمای پایین بدتر می‌شود.

سازگاری معمولی ورودی: آب سطحی، آب معدن، فاضلاب صنعتی با کدورت بالا-.

تطبیق با اولترافیلتراسیون: متداول‌ترین مرحله قبل از{0} تصفیه مورد استفاده برای اولترافیلتراسیون فیبر توخالی فشار خارجی. اضافه کردن بیش از حد PAM اکیدا ممنوع است، زیرا PAM باقیمانده یک کشنده برای اولترافیلتراسیون است.

نقاط طراحی و عملیات: کنترل کدورت پساب کمتر یا مساوی 5 NTU. دوز PAM را به شدت کنترل کنید، استفاده از PAM آنیونی را به حداقل برسانید. به طور مناسب زمان لخته سازی را در زمستان در دماهای پایین افزایش دهید.

2. فیلتر چند رسانه ای (شن کوارتز + آنتراسیت)

اصل فرآیند: فیلتراسیون فشار گرانشی، با تکیه بر لایه رسانه فیلتر برای به دام انداختن جامدات معلق ریز و کلوئیدها.

مزایا: ذرات ریز باقی مانده پس از رسوب را حذف می کند. عملکرد پایدار؛ آشنا برای پرسنل تعمیر و نگهداری؛ مناسب برای حجم زیاد آب؛ قابل شستشوی معکوس و بازسازی است.

معایب: مقاومت ضعیف در برابر بارهای شوک. نوسانات زیاد در کدورت ورودی، مستعد رواناب رسانه ای. کیک شدن رسانه و ذرات شن ریز که پس از کیک شدن وارد سیستم اولترافیلتراسیون می شوند و الیاف غشاء را خراش می دهند. ظرفیت حذف تقریباً صفر برای مواد آلی محلول.

سازگاری معمولی پساب: پساب پس از انعقاد و ته نشینی. آب معدن، آب بازیابی شهری.

سازگاری اولترافیلتراسیون: واحد پیش{0}}فیلتر استاندارد برای فشار-نوع اولترافیلتراسیون فشار خارجی. نمی توان به عنوان تنها پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون استفاده کرد.

ملاحظات طراحی و نگهداری: برای جلوگیری از روان شدن، مدیا فیلتر را به طور منظم بررسی کنید. اطمینان از شدت معکوس شستشوی معکوس؛ فوراً هرگونه افزایش ناگهانی کدورت پساب را بررسی کنید تا از ورود ماسه به محفظه غشاء اولترافیلتراسیون جلوگیری شود.

3. فیلتر کربن فعال (GAC کربن فعال گرانولی)

اصل فرآیند: جذب مقداری اسید هیومیک، رنگ و مقداری مواد آلی آبگریز را حذف می کند.

مزایا: بار آلی را کاهش می دهد، رسوب آلی سیستم اولترافیلتراسیون را کاهش می دهد. مقداری کلر باقیمانده را حذف می کند.

معایب: نمی توان مواد جامد معلق را حذف کرد. مستعد رشد میکروبی در مراحل بعدی عملیات، با پساب های حاوی مقادیر زیادی باکتری و زباله های بیولوژیکی، که باعث رسوب زیستی شدید در سیستم اولترافیلتراسیون می شود. کربن فعال نیاز به بازسازی یا جایگزینی منظم دارد. پساب روغنی به راحتی می تواند باعث زوال کربن فعال و تشکیل کیک شود.

سازگاری معمولی پساب: آب سطحی، مقداری فاضلاب شیمیایی، آب با محتوای آلی بالا.

استفاده با اولترافیلتراسیون: اولترافیلتراسیون فشار خارجی را می توان با پیش تصفیه افزایش داد. برای فاضلاب با روغن بالا یا SS بالا توصیه نمی شود.

ملاحظات طراحی و نگهداری: شستشوی معکوس منظم. زمان تماس تخت خالی را کنترل کنید. نسبت به شیوع میکروبی در مخزن کربن فعال هوشیار باشید. هنگامی که کربن فعال بی اثر شد، به سرعت جایگزین کنید.

4. فیلتر خود تمیز{1}

اصل فرآیند: صفحه فیلتر فلزی، فیلتراسیون خودکار برس / مکش آنلاین، به طور کلی با دقت 50-200 میکرومتر.

مزایا: عملکرد مداوم کاملاً خودکار. ردپای کوچک؛ بدون نیاز به تعویض رسانه فیلتر؛ مناسب برای نرخ جریان بالا؛ حجم کار تعمیر و نگهداری کم

معایب: فقط ناخالصی های ذرات بزرگ را رهگیری می کند که در برابر کلوئیدها و جامدات معلق ریز کاملاً بی اثر است. نمی تواند کدورت را کاهش دهد. صفحه فیلتر آسیب دیده اجازه می دهد تا ناخالصی ها مستقیماً وارد فرآیند پایین دست شوند.

سازگاری معمولی آب ورودی: از تجهیزات پایین دست محافظت می کند. پیش-فیلترسازی برای اهداف ایمنی.

مطابقت با اولترافیلتراسیون: فقط برای محافظت، نه به عنوان پیش{0}}درمان اصلی برای اولترافیلتراسیون. معمولاً بعد از فیلترهای چند رسانه ای و قبل از فیلتر امنیتی اولترافیلتراسیون قرار می گیرد.

نکات طراحی و نگهداری: هنگام انتخاب مدل، حاشیه جریان را در نظر بگیرید. به طور منظم صفحه فیلتر را برای یکپارچگی بررسی کنید.

5. فیلتر دیسک (فیلتر دیسک انباشته)

اصل فرآیند: فیلتراسیون فشرده سازی دیسک پلاستیکی، دقت 5-100μm، شستشوی معکوس خودکار.

مزایا: دقت فیلتراسیون بالاتر نسبت به فیلترهای خود تمیز شونده معمولی. شستشوی معکوس سریع؛ ردپای کوچک؛ درجه بالایی از اتوماسیون

معایب: بی اثر در برابر کلوئیدها و مواد آلی محلول. آب روغنی به راحتی می تواند باعث چسبندگی و گرفتگی دیسک شود. شستشوی معکوس مکرر در شرایط SS بالا.

سازگاری معمولی آب ورودی: آب بازیافتی، آب معدن، پس از فیلتراسیون قبل از رسوب-.

تطبیق با اولترافیلتراسیون: اغلب به عنوان یک پیش-فیلتر در سیستم های اولترافیلتراسیون فشار خارجی، جایگزین برخی از فیلترهای چند رسانه ای- استفاده می شود. نمی توان به تنهایی برای آب ورودی با کدورت بالا استفاده کرد.

ملاحظات طراحی و نگهداری: برای فاضلاب روغنی با احتیاط استفاده کنید. به طور منظم از هم جدا شده و چسبندگی دیسک فیلتر را بررسی کنید.

6. فیلتر امنیتی (میکروفیلتراسیون، عنصر فیلتر 5-10μm)

اصل فرآیند: عنصر فیلتر ذرات سخت و بقایای رسانه فیلتر نشت کرده را رهگیری می کند و از عنصر غشای اولترافیلتراسیون محافظت می کند.

مزایا: شن و ماسه و ناخالصی های سخت وارد شده توسط مواد نشت کننده را قطع می کند و از الیاف غشاء در برابر خراش های فیزیکی محافظت می کند.

معایب: کلوئیدها یا مواد آلی را درمان نمی کند. عنصر فیلتر یک ماده مصرفی است. در صورت افزایش فشار دیفرانسیل، عنصر فیلتر باید تعویض شود. عنصر فیلتر آسیب دیده به طور مستقیم به ناخالصی ها اجازه ورود به سیستم اولترافیلتراسیون را می دهد.

سازگاری معمولی آب ورودی: برای همه سیستم‌های اولترافیلتراسیون فشار{0} ضروری است.

سازگاری اولترافیلتراسیون: برای سیستم‌های اولترافیلتراسیون فشار خارجی و داخلی فشار{0} مورد نیاز است. به طور کلی برای MBR های غوطه ور، سیستم های لوله ای و غشاهای سرامیکی مورد نیاز نیست.

ملاحظات طراحی و نگهداری: یک هشدار فشار دیفرانسیل تنظیم کنید. زمانی که فشار دیفرانسیل بیش از حد مجاز است، کار را به شدت ممنوع کنید. هرگز از عناصر فیلتر آسیب دیده یا نامرغوب استفاده نکنید.

7. ازن-کربن فعال بیولوژیکی (O3-BAC)

اصل فرآیند: ازن مولکول های آلی بزرگ را اکسید می کند و به دنبال آن مقداری از مواد آلی توسط کربن فعال بیولوژیکی تجزیه می شود.

مزایا: به طور قابل توجهی مواد آلی ورودی را کاهش می دهد، رسوب آلی و بیولوژیکی غشای اولترافیلتراسیون را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. رنگ را حذف می کند

معایب: سرمایه گذاری بالا. مصرف بالای مواد شیمیایی در طول عملیات؛ دوز بیش از حد ازن می تواند به غشای اولترافیلتراسیون آلی PVDF آسیب برساند. کنترل فرآیند پیچیده؛ الزامات بالا برای بهره برداری و مدیریت

سازگاری با آب ورودی معمولی: آب سطحی، آب بازیابی شده شهری با محتوای مواد آلی بالا.

سازگاری اولترافیلتراسیون: پیش تصفیه عمیق اولترافیلتراسیون با فشار خارجی. ازن باقیمانده باید کنترل شود، زیرا ازن باقیمانده که وارد غشا می شود، الیاف غشاء PVDF را اکسید می کند.

ملاحظات طراحی و نگهداری: پس از تصفیه ازن باید گاز زدایی کافی انجام شود تا اطمینان حاصل شود که ازن باقیمانده وارد سیستم اولترافیلتراسیون نمی شود.

8. پیش تصفیه نرم کننده (رزین/آهک{1}}نرم کننده کربنات سدیم)

اصل فرآیند: سختی کلسیم و منیزیم و سیلیکون را از بین می برد و تمایل پوسته پوسته شدن را کاهش می دهد.

مزایا: پوسته پوسته شدن معدنی روی سطح غشای اولترافیلتراسیون را کاهش می دهد و در عین حال از سیستم RO بعدی محافظت می کند.

معایب: سیستم پیچیده. مصرف معرف بالا؛ رزین نیاز به بازسازی دارد. افزایش شوری در تراوا.

سازگاری معمولی: آب معدنی با سختی بالا-، آب بازیابی صنعتی با سختی بالا.

تطبیق با اولترافیلتراسیون: پیش تصفیه را می توان در بالادست اولترافیلتراسیون انتخاب کرد، که بیشتر برای آب- با سختی بالا استفاده می شود. یک پیکربندی جهانی نیست.

1. پساب بیولوژیکی ثانویه شهری (آب بازیافتی)

توصیه می شود: رسوب انعقادی → فیلتر چند رسانه ای → فیلتر امنیتی → اولترافیلتراسیون فشار خارجی

نکات کلیدی کنترل: جامدات معلق و میکروارگانیسم ها در پساب بیولوژیکی. PAM بیش از حد اکیدا ممنوع است.

2. آب معدن (مواد جامد معلق بالا، سختی بالا)

توصیه می شود: شفاف سازی انعقاد ← فیلتر چند رسانه ای ← فیلتر دیسکی ← فیلتر امنیتی ← اولترافیلتراسیون فشار خارجی

نکات کلیدی پیشگیری و کنترل: نشت رسانه را به داخل محفظه غشاء فیلتر کنید. واحد نرم کننده را می توان برای سختی بالا اضافه کرد.

3. آب سطحی (آب مخزن، دارای اسید هیومیک بالا و مواد آلی)

توصیه می شود: انعقاد و رسوب → چند رسانه ای → فیلتر کربن فعال → فیلتر امنیتی → اولترافیلتراسیون با فشار خارجی. برای محتوای مواد آلی بسیار بالا، ازن-BAC را می توان اضافه کرد.

4. روغن بالا و فاضلاب با جامد بالا (اولترافیلتراسیون خط لوله/T{1}}MBR)

توصیه می شود: جداسازی نفت-فلوتاسیون → انعقاد و رسوب → اولترافیلتراسیون خط لوله. غشاهای خط لوله در برابر رسوب گیری بسیار مقاوم هستند و می توانند نیاز به فیلتراسیون چند مرحله ای را برطرف کنند، اما جداسازی روغن و شناورسازی ضروری است.

5. فاضلاب شهری که مستقیماً وارد MBR غوطه ور می شود

مخزن تصفیه بیولوژیکی MBR خود یک فرآیند پیش تصفیه است که قسمت جلویی آن عمدتاً از یک صفحه نمایش و مخزن رسوب اولیه تشکیل شده است. فیلتر شنی و کربن فعال مورد نیاز نیست.

1. درمان فیلترهای{1} خود تمیز شونده و فیلترهای دیسکی به عنوان تنها پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون، بدون انعقاد و ته نشینی یا چند رسانه ای، اجازه می دهد کلوئیدها مستقیماً وارد غشاء شوند و منجر به افزایش اختلاف فشار می شود.

2. افزودن بیش از حد PAM به سیستم انعقاد ممکن است با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نباشد، اما باعث رسوب آلی غیرقابل برگشت غشای اولترافیلتراسیون می شود و تفاوت فشار اولیه را نمی توان هر چقدر تمیز کردن شیمیایی انجام داد، بازگرداند.

3. بسته شدن و نشت رسانه فیلتر چند رسانه ای به ذرات شن اجازه می دهد تا وارد محفظه غشاء شده و به الیاف غشاء آسیب برساند و در نتیجه SDI غیرعادی در تراوش ایجاد شود.

4. عدم شستشوی معکوس طولانی مدت مخزن کربن فعال منجر به رشد تعداد زیادی میکروارگانیسم می شود و باعث رسوب زیستی مداوم غشای اولترافیلتراسیون می شود.

5. در فرآیند ازن{1}}BAC، ازن باقیمانده به طور کامل حذف نمی شود، غشای PVDF اکسید می شود و استحکام الیاف غشاء ضعیف می شود.

6. افزودن فیلترهای شنی و کربن فعال به سیستم MBR یک سرمایه گذاری غیر ضروری است و خطر گرفتگی را افزایش می دهد.

هدف از پیش تصفیه تصفیه آب برای مطابقت با استاندارد ورودی اولترافیلتراسیون نیست، بلکه رعایت مداوم و پایدار آن است. انطباق گاه به گاه بی معنی است. ارزش پیش تصفیه در توانایی آن در مقاومت در برابر نوسانات کیفیت آب نهفته است. اولترافیلتراسیون می تواند مقدار معینی از آلاینده ها را تحمل کند، اما نمی تواند در برابر شکست دوره ای پیش تصفیه مقاومت کند.

پیش تصفیه اولین خط دفاعی در سیستم اولترافیلتراسیون است. غشاهای اولترافیلتراسیون مختلف دارای سطوح مختلف انعطاف پذیری هستند: غشاهای لوله ای و سرامیکی در برابر ضربه مقاوم ترین هستند. غشاهای فیبر توخالی تحت فشار خارجی در مرحله بعدی قرار دارند. و غشاهای فیبر توخالی تحت فشار داخلی بیشترین آسیب پذیری را دارند.

هنگام انتخاب یک غشاء، ابتدا باید ترکیب پیش تصفیه را بر اساس کیفیت آب خام تعیین کنید، و سپس پیکربندی غشای اولترافیلتراسیون را انتخاب کنید، نه اینکه صرفاً یک غشای اولترافیلتراسیون را انتخاب کنید و سپس یک سیستم پیش تصفیه را اضافه کنید.