چگونه غشاهای UF کیفیت آب آشامیدنی را در تصفیه خانه های شهری تقویت می کنند؟

غشاهای UF چه آلاینده هایی را می توانند به طور موثر حذف کنند؟

عملکرد حذف هر فیلتر با یک واقعیت فیزیکی ساده شروع می شود: اندازه روزنه هایی که آب باید از آن عبور کند. غشاهای اولترافیلتراسیون معمولاً دارای اندازه منافذ اسمی بین 0.02 و 0.05 میکرون هستند که آنها را بسیار کمتر از ابعاد بیشتر پاتوژن ها و جامدات معلق موجود در آب های سطحی قرار می دهد. در مقابل، فیلترهای گرانول معمولی بر بستری پرپیچ و خم از ماسه یا آنتراسیت متکی هستند و ذرات را از طریق ترکیبی از کرنش، جذب و رسوب در بستر جذب می کنند. عملکرد آنها به شدت به شیمی انعقاد، شرایط رسانه و مهارت اپراتورهایی که چرخه‌های شستشوی معکوس را مدیریت می‌کنند بستگی دارد.

سد مطلق برای پاتوژن ها

از آنجایی که منافذ غشایی یک بعد ثابت هستند، جدایی که به دست می آورند با شیمی آب تغذیه یا با نوسانات کوتاه مدت در جریان تغییر نمی کند. یک باکتری بزرگتر از منافذ نمی تواند از غشای دست نخورده عبور کند، صرف نظر از اینکه آب سرد، کدر یا حامل بار آلی بالا باشد. این دلیل اصلی ارزش گذاری اولترافیلتراسیون در کاربردهای شهری است که در آن انطباق میکروبیولوژیکی محرک اصلی طراحی است.

جدول زیر نحوه مقایسه این دو رویکرد را برای کلاس‌های اصلی میکروارگانیسم‌هایی که طراحی درمان را هدایت می‌کنند، خلاصه می‌کند. احتباس غشایی ویروس ها زیاد است اما معمولاً با یک مرحله ضد عفونی و با نظارت معمولی یکپارچگی پشتیبانی می شود، زیرا ویروس ها به اندازه کافی کوچک هستند که فیبر غشایی آسیب دیده می تواند اجازه عبور بدهد.

کدورت و حذف کلوئید برای کیفیت پساب پایدار

حذف پاتوژن تنها بخشی از داستان است. کدورت و مواد کلوئیدی اجزای آب خام هستند که پس از طوفان، ذوب برف یا ساخت و ساز در بالادست به شدت تغییر می کنند. فیلترهای معمولی می‌توانند در طول این رویدادها غرق شوند و منجر به پیشرفت، کارکرد طولانی‌تر فیلتر و دوره‌ای از کیفیت پساب نهایی شود در حالی که اپراتورها دوز شیمیایی را تنظیم می‌کنند. غشاها واکنش متفاوتی نشان می دهند زیرا برای دستیابی به جداسازی به کیک فیلتر در حال توسعه یا بلوغ رسانه وابسته نیستند.

این ثبات ارزش عملیاتی مستقیم دارد. در گیاهانی که از پیش تیمار غشایی یا فیلتراسیون اولیه استفاده می کنند، چندین مزیت ظاهر می شود:

• کدورت پساب در طول رویدادهای با جریان بالا و کدورت بالا به طور مداوم کم می ماند.
• نتایج شاخص چگالی سیلت در محدوده باریکی باقی می‌مانند، که از سیستم‌های اسمز معکوس پایین دستی که در آن وجود دارند محافظت می‌کند.
• اپراتورها پایه قابل پیش بینی تری به دست می آورند و نیاز به تنظیم دستی ثابت دوز منعقد کننده را کاهش می دهند.

برای تجهیزاتی که اسمز معکوس یا سایر مراحل پرداخت را نیز تغذیه می کنند، این ثبات اغلب با ارزش ترین نتیجه است. غشاهای پایین دست به رسوب گیری از کلوئیدها و ذرات معلق حساس هستند و یک مانع بالادست پایدار می تواند عمر مفید آنها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

چگونه UF با فیلتر رسانه ای معمولی در کارخانه های شهری مقایسه می شود؟

مقایسه بین فیلتراسیون غشایی و فیلتراسیون رسانه دانه ای رایج است زیرا اکثر شرکت ها در حال ارزیابی ارتقاء در یک سایت موجود هستند. مفیدترین مقایسه، رتبه بندی ساده عملکرد نیست، بلکه ارزیابی نحوه رفتار هر گزینه در طیف کامل شرایطی است که یک کارخانه طی دهه ها کار با آن مواجه خواهد شد. نمودار زیر یک توالی فرآیند ساده شده معمولی را نشان می دهد که در آن مرحله غشاء جایگزین یا از مرحله فیلتراسیون سنتی پیروی می کند.

ردپای کوچکتر و کاهش پیش تصفیه شیمیایی

یکی از مهمترین مزایای سیستم های غشایی، ردپای فشرده آنهاست. از آنجایی که ماژول های غشایی در حجم کم به مساحت سطح بالایی می رسند، یک کارخانه اغلب می تواند ظرفیت تصفیه مورد نیاز را در محدوده یک خانه فیلتر موجود یا یک پسوند متوسط ​​نصب کند. برای شرکت‌هایی که با محدودیت‌های فضا مواجه هستند، این می‌تواند عامل تعیین‌کننده‌ای باشد که ارتقا را بدون تملک زمین جدید امکان‌پذیر می‌کند.

تقاضای شیمیایی دومین تفاوت عمده است. فیلتراسیون معمولی معمولاً به منعقد کننده ها و گاهی اوقات پلیمرها برای جمع کردن ذرات ریز بستگی دارد تا بتوان آنها را در بستر رسانه جمع کرد. سیستم‌های غشایی معمولاً به منعقدکننده بسیار کمتری نیاز دارند و در بسیاری از آب‌هایی که به خوبی مشخص می‌شوند، می‌توانند با حداقل یا بدون افزودن پلیمر عمل کنند. فواید آبشاری از طریق گیاه:

• هزینه خرید و ذخیره سازی کمتر برای مواد شیمیایی منعقد کننده و پلیمری.
• کاهش حجم لجن شیمیایی که نیاز به آبگیری و دفع دارد.
• روش‌های ایمنی و جابجایی مواد شیمیایی کمتر برای کارکنان عملیات.
• کنترل pH و قلیائیت پایدارتر، زیرا مواد شیمیایی کمتری تزریق می شود.

مهم است که تشخیص داده شود که نیازهای قبل از درمان به مکان خاص بستگی دارد. آب هایی با بارهای آلی بسیار بالا یا فعالیت جلبک های فصلی قوی ممکن است همچنان به اکسیداسیون یا پیش تصفیه هدفمند برای محدود کردن رسوب غشایی نیاز داشته باشند. یک طراحی صدا، آب خام را در تمام محدوده سالانه آن ارزیابی می کند نه اینکه بر یک نمونه مطلوب تکیه کند.

مقادیر حذف گزارش ثابت برای انطباق با مقررات

تصمیم گیرندگان شهرداری باید انطباق را به تنظیم کننده ها نشان دهند و این نشان دادن به داده های عملکرد قابل تأیید بستگی دارد. مقادیر حذف لاگ، که اغلب به اختصار LRV نامیده می شود، کاهش یک ارگانیسم هدف را از طریق یک مرحله درمان توصیف می کند. هر گزارش حذف مربوط به کاهش جمعیت ارگانیسم به یک دهم سطح قبلی خود است. تنظیم کننده ها از اعتبارات LRV برای تصمیم گیری در مورد میزان کاهش پاتوژن مورد نیاز یک فرآیند استفاده می کنند.

سیستم های غشایی در اینجا یک مزیت عملی دارند زیرا مکانیسم جداسازی آنها فیزیکی است و عملکرد آنها را می توان از طریق آزمایش یکپارچگی تأیید کرد. پوسیدگی فشار و آزمایش های مربوط به آن نشانه مستقیمی از دست نخورده ماندن مانع غشایی است. کارخانه‌ها می‌توانند این را به طور مداوم مستند کنند، که به تنظیم‌کننده‌ها و تیم‌های کیفیت داخلی رکورد شفافی می‌دهد که دفاع از آن آسان‌تر از عملکردی است که صرفاً از روند کدورت استنتاج می‌شود.

معیارهای انتخاب کلیدی برای سیستم های غشایی UF شهری چیست؟

هنگامی که یک ابزار تصمیم گرفت که فیلتراسیون غشایی ارزش پیگیری را دارد، چالش بعدی انتخاب پیکربندی مناسب است. دو سیستمی که در یک برگه مشخصات مشابه به نظر می رسند می توانند در شرایط عملیاتی واقعی بسیار متفاوت عمل کنند. تصمیماتی که بیشترین اهمیت را دارند در دو حوزه کلی قرار می گیرند: طراحی فیزیکی خود غشا و پارامترهای عملیاتی که تعیین می کنند چقدر سخت کار می کند.

مواد و پیکربندی غشاء

پلی وینیلیدین فلوراید، که معمولا PVDF نامیده می شود، ماده ای است که اغلب برای اولترافیلتراسیون شهری مشخص می شود. تعادل مفیدی از آب دوستی، استحکام مکانیکی و تحمل شیمیایی را ارائه می دهد. سطوح هیدروفیل در برابر رسوب گیری توسط مواد آلی مقاومت می کنند زیرا آب غشاء را به راحتی خیس می کند و رسوب ها با قدرت کمتری می چسبند. استحکام مکانیکی خوب به الیاف اجازه می دهد تا در برابر چرخه های شستشوی معکوس مکرر و نوسانات فشار مقاومت کنند، در حالی که تحمل شیمیایی اجازه تمیز کردن منظم با اکسیدان هایی مانند هیپوکلریت سدیم رقیق را در غلظت های مورد استفاده در تاسیسات آب می دهد.

بسیاری از شرکت‌ها یک ماژول uf فیبر توخالی را با جریان بیرونی انتخاب می‌کنند، به این معنی که آب تغذیه از سطح بیرونی هر فیبر به سمت هسته توخالی آن عبور می‌کند. این پیکربندی مزایای عملی دارد. این اجازه می دهد تا قسمت تغذیه به طور موثرتری از طریق شستشوی معکوس و شستشوی هوا تمیز شود و الیاف را می توان به راحتی بررسی و ارزیابی کرد. عمر مورد انتظار برای غشاهای فیبر توخالی PVDF که به خوبی نگهداری می شوند در خدمات شهری معمولاً بین سه تا هفت سال است که بستگی به کیفیت خوراک و نظم تمیز کردن دارد.

• سطوح PVDF هیدروفیل به محدود کردن رسوب آلی کمک می کند و از شار پایدار در طول زمان پشتیبانی می کند.
• هندسه فیبر توخالی خارج از داخل، شستشوی معکوس و تمیز کردن را ساده می کند.
• مقاومت شیمیایی اجازه می دهد تا بدون تخریب زودرس غشاء، تمیز کردن تعمیر و نگهداری معمول انجام شود.
• طراحی مدولار از گسترش مرحله‌ای با افزایش تقاضا پشتیبانی می‌کند.

شار طراحی و نرخ بازیابی

شار توصیف می کند که چه مقدار آب در واحد زمان از یک واحد سطح غشا عبور می کند و این مهم ترین تصمیم طراحی در یک کارخانه غشایی است. شار بیشتر سطح مورد نیاز غشاء را کاهش می دهد و در نتیجه هزینه سرمایه را کاهش می دهد، اما فشار گذر غشایی مورد نیاز برای هدایت آب از طریق منافذ را نیز افزایش می دهد و رسوب را تسریع می کند. کارخانه های بزرگ شهری معمولاً یک شار طراحی محافظه کارانه را اتخاذ می کنند به طوری که فشار غشایی به آرامی افزایش می یابد، فواصل تمیز کردن قابل کنترل باقی می ماند و غشاها تا زمانی که انتظار می رود دوام می آورند.

نرخ بازیابی، کسری از آب خوراک تبدیل به محصول نهایی، دومین پارامتر کلیدی است. بهبود کلی را می توان با برگرداندن کنسانتره از عملیات شستشو و تمیز کردن به سر کارخانه بهبود بخشید، جایی که می توان دوباره آن را درمان کرد. مدیریت دقیق این حلقه بازیافت آب هدر رفته را کاهش می دهد و اقتصاد سیستم را بدون به خطر انداختن یکپارچگی مانع بهبود می بخشد.

بنابراین، انتخاب شار و هدف بازیابی مناسب، تعادلی بین هزینه‌های سرمایه و عملیاتی است. اکثر تیم‌های مهندسی با تجزیه و تحلیل داده‌های کیفیت آب خام در فصول سال از جمله کدورت، مواد جامد معلق و محتوای آلی شروع می‌کنند. این نتایج، همراه با ظرفیت کارخانه مورد نظر و ردپای موجود، مبنایی را برای شار طراحی فراهم می‌کند که به اندازه کافی محافظه کارانه برای عملیات طولانی مدت قابل اعتماد باقی بماند. تیم‌هایی که می‌خواهند چگونگی تعامل این متغیرها را برای یک منبع خاص بررسی کنند، می‌توانند یک بررسی طراحی را درخواست کنند، که معمولاً از سوابق آب خام شروع می‌شود و نه فرضیات عمومی.

چگونه غشاهای UF را در قطارهای درمانی موجود شهرداری ادغام کنیم؟

تعداد کمی از شرکت‌ها یک کارخانه غشایی را روی یک سایت خالی می‌سازند. در بیشتر موارد، مرحله اولترافیلتراسیون باید با یک توالی موجود از مصرف، پیش تصفیه، ضد عفونی و ذخیره سازی مطابقت داشته باشد. ادغام موفقیت آمیز به درک این بستگی دارد که غشاء در کجا بیشترین ارزش را می افزاید و چگونه با فرآیندهای اطراف خود تعامل دارد. دو پیکربندی بر عملکرد شهرداری غالب است.

به عنوان یک مانع فیلتراسیون مستقل

در پیکربندی اول، سیستم غشایی به طور مستقیم جایگزین یک فیلتر دانه ای پیر می شود یا به عنوان واحد فیلتراسیون اصلی در یک قطار تصفیه جدید عمل می کند. در اینجا غشاء مانع فیزیکی اصلی در برابر ذرات و میکروارگانیسم‌ها را فراهم می‌کند و ضدعفونی پایین‌دست، حفاظت باقی‌مانده مورد نیاز در شبکه توزیع را فراهم می‌کند. این ترتیب برای گیاهانی که نیاز به برآورده کردن انتظارات میکروبیولوژیکی سخت تری دارند بدون بازسازی کل تاسیسات جذاب است.

نمودار زیر اصل اساسی جریان فیبر توخالی از بیرون را نشان می دهد، که آرایشی است که اغلب در ماژول های شهری مستقل استفاده می شود.

به عنوان پیش درمان اسمز معکوس

پیکربندی دوم غشاء را در بالادست اسمز معکوس قرار می دهد، جایی که به عنوان یک مانع محافظ عمل می کند. غشاهای اسمز معکوس برای نمک های محلول و مولکول های آلی کوچک بسیار موثر هستند، اما در برابر رسوب توسط کلوئیدها و ذرات معلق آسیب پذیر هستند. بنابراین کنترل شاخص چگالی گل و لای آب تغذیه برای افزایش عمر مفید آنها بسیار مهم است. یک مرحله پیش تصفیه اولترافیلتراسیون پایدار، که بدون توجه به تنوع آب خام، ذرات پیوسته کم را ارائه می دهد، مستقیماً از این هدف پشتیبانی می کند.

تحقیقات روی قطارهای تصفیه ترکیبی مکرراً نشان داده است که لایه‌بندی یک مانع غشایی با فرآیندهای معمولی، انعطاف‌پذیری را در برابر رویدادهای آلودگی ناگهانی، مانند هجوم رسوبات حاوی فلزات سنگین یا افزایش مواد کلوئیدی پس از طوفان، بهبود می‌بخشد. از آنجایی که غشاء به جای واکنش شیمیایی رویداد به اندازه ذرات پاسخ می دهد، در حالی که اپراتورها تغییرات را ارزیابی و به آن پاسخ می دهند، اولین خط دفاعی قابل اعتمادی را ارائه می دهد.

• بارگذاری ذرات کمتر فرکانس تمیز کردن اسمز معکوس را کاهش می دهد.
• کیفیت بالادستی ثابت مدیریت کارتریج و آنتی اسکالانت را ساده می کند.
• سیستم ترکیبی در برابر تغییرات ناگهانی منبع آب مقاوم تر است.

شیوه های عملیاتی که از عمر غشاء محافظت می کند

یک سیستم غشایی به همان خوبی عمل می کند که روال عملیاتی آن اجازه می دهد. اگر فواصل شستشوی معکوس با کیفیت خوراک مطابقت نداشته باشد یا اگر مواد شیمیایی پاک کننده بدون توجه به رسوبات موجود استفاده شود، حتی یک کارخانه با طراحی خوب نیز می تواند دچار رسوب زودرس شود. اپراتورهای باتجربه با غشاء به عنوان فرآیندی برخورد می کنند که به نظارت منظم نیاز دارد تا یک جزء غیرفعال که می تواند به حال خود رها شود.

1. فرکانس شستشوی معکوس را بر اساس فشار غشایی اندازه گیری شده و کدورت خوراک به جای یک برنامه تقویم ثابت ایجاد کنید.
2. برای رفع رسوبات آلی که شستشوی معکوس فیزیکی به تنهایی نمی تواند آنها را از بین ببرد، از شستشوی معکوس دوره ای تقویت شده شیمیایی استفاده کنید.
3. روش های تمیز در محل را با توجه به روند افزایش فشار، نه تنها زمانی که تولید کاهش می یابد، برنامه ریزی کنید.
4. تست های یکپارچگی را در فواصل زمانی منظم اجرا کنید و هر گونه روند نزولی در نتایج آزمون را به سرعت بررسی کنید.
5. داده های شار، بازیابی و دما را ثبت کنید تا تغییرات عملکرد زود تشخیص داده شود.

دما سزاوار توجه ویژه است. آب سرد چسبناک تر است، که فشار غشایی را در همان شار افزایش می دهد. گیاهان در آب و هوای سرد اغلب نقاط تنظیم عملکرد خود را به صورت فصلی تنظیم می کنند تا تولید پایدار را حفظ کنند. ثبت این روابط طی چندین سال به اپراتورها یک مدل عملی از نحوه رفتار منبع خاص آنها می دهد.

سوالات متداول در مورد قیمت گذاری و نگهداری غشاء UF

سوالات زیر منعکس کننده مسائلی است که مدیران شرکت اغلب در طول برنامه ریزی اولیه مطرح می کنند. پاسخ ها کلی هستند و باید در برابر یک ارزیابی خاص سایت بررسی شوند.

نتیجه گیری: حرکت از درمان متعارف به تضمین عمیق تر

اولترافیلتراسیون چیزی را به گیاهان شهری ارائه می دهد که فیلتراسیون رسانه ای معمولی نمی تواند به تنهایی ایجاد کند: یک مانع فیزیکی ثابت که عملکرد آن قابل تأیید است و عمدتاً مستقل از نوسانات آب خام است. باکتری‌ها، کیست‌های تک یاخته‌ای و کلوئیدهای ظریف را با قابلیت اطمینان قابل پیش‌بینی حذف می‌کند، کدورت پساب پایدار را ارائه می‌کند و از فرآیندهای پایین دستی مانند اسمز معکوس پشتیبانی می‌کند. ردپای فشرده و کاهش تقاضای شیمیایی آن به دو مورد از پایدارترین محدودیت‌هایی که شرکت‌های برق در هنگام ارتقای زیرساخت‌های قدیمی با آن مواجه هستند، پاسخ می‌دهد.

فناوری یک پاسخ جهانی نیست. موفقیت آن به ارزیابی دقیق کیفیت آب خام، انتخاب معقول مواد غشایی و شار و عملکرد منظم در طول عمر گیاه بستگی دارد. برای شرکت‌هایی که یک مطالعه امکان‌سنجی را آماده می‌کنند، پربارترین نقطه شروع، ثبت کامل رفتار آب خام در فصول سال از جمله کدورت، مواد جامد معلق، محتوای آلی و دما است. با این پایه، تصمیمات طراحی واضح‌تر می‌شوند و مقایسه بین گزینه‌های غشایی و معمولی را می‌توان در زمینه فنی محکم انجام داد.