Processo de membrana de ultrafiltração na aplicação de tratamento de água

Processo de membrana de ultrafiltração na aplicação de tratamento de água

Pré-tratamento

O método de ultrafiltração pode ser usado como pré-tratamento do processo no tratamento de água e outros processos industriais de purificação, concentração e separação, e também pode ser usado como tratamento avançado do processo. No processo de tratamento de água amplamente utilizado, muitas vezes é usado como meio de purificação profunda. De acordo com as características das membranas de ultrafiltração de fibra oca, existem certos requisitos para o pré-tratamento de abastecimento de água. Como os sólidos suspensos, colóides, microorganismos e outras impurezas na água irão aderir à superfície da membrana, a membrana será contaminada. Devido ao fluxo de água relativamente grande da membrana de ultrafiltração, a concentração das impurezas retidas na superfície da membrana aumenta rapidamente, resultando no chamado fenômeno de polarização de concentração. O mais grave é que algumas partículas muito pequenas entrarão nos poros da membrana e bloquearão os canais de água. Além disso, as substâncias viscosas produzidas pelos microrganismos e seus metabólitos na água também aderem à superfície da membrana. Esses fatores levarão a uma diminuição na permeabilidade à água da membrana de ultrafiltração e a uma mudança no desempenho de separação. Ao mesmo tempo, existem também certos limites para a temperatura, pH e concentração do abastecimento de água de ultrafiltração. Portanto, o pré-tratamento e ajuste adequado da qualidade da água devem ser realizados para o abastecimento de água de ultrafiltração para atender aos requisitos de abastecimento de água, de modo a prolongar a vida útil da membrana de ultrafiltração e reduzir o custo do tratamento de água.

1. Destruição de microorganismos (bactérias, algas):

Quando a água contém microrganismos, após entrar no sistema de pré-tratamento, alguns dos microrganismos aprisionados podem aderir ao sistema de pré-tratamento, como a superfície do meio de um filtro multimídia. Ao aderir à superfície da membrana de ultrafiltração, ela cresce e se reproduz, podendo bloquear completamente os microporos, ou até mesmo bloquear completamente a cavidade da fibra oca. A existência de microrganismos é extremamente prejudicial à membrana de ultrafiltração de fibra oca. Atenção deve ser dada à remoção de bactérias e algas na água bruta. Em projetos de tratamento de água, geralmente são adicionados oxidantes como NaClO e O 3, e a concentração é geralmente de 1 a 5 mg/l. Além disso, a esterilização UV também pode ser usada. O módulo de membrana de ultrafiltração de fibra oca é esterilizado em laboratório, podendo ser tratado com solução aquosa de peróxido de hidrogênio (H 2 O 2) ou permanganato de potássio por 30 a 60 minutos. O tratamento para matar micróbios só pode matar micróbios, mas não pode remover micróbios da água, mas apenas impede o crescimento de micróbios.

2. Reduzir a turbidez influente:

Quando a água contém matéria em suspensão, colóides, microorganismos e outras impurezas, fará com que a água produza um certo grau de turbidez. A turbidez dificultará a transmissão da luz. Este efeito óptico está relacionado com a quantidade, tamanho e forma das impurezas. A turbidez da água é medida pelo grau de corrosão, e a turbidez produzida por 1mg/lSiO 2 é de 1 grau. Quanto maior o grau, maior o teor de impurezas. Existem diferentes requisitos para a turbidez do abastecimento de água em diferentes campos. Por exemplo, para água doméstica geral, a turbidez não deve ser superior a 5 graus. Como a turbidez é medida pela passagem de luz através da água bruta para medir a quantidade de luz refletida pelas partículas na água, a cor e a opacidade, o tamanho, o número e a forma das partículas afetam a medição e a relação entre turbidez e sólidos suspensos é aleatório. Para partículas menores que alguns mícrons, a turbidez não pode ser refletida.
No tratamento de membrana, a microestrutura precisa retém partículas moleculares ou mesmo de nível iônico, e é obviamente impreciso usar a turbidez para refletir a qualidade da água. A fim de prever a tendência de poluição da água bruta, foi desenvolvido um teste de valor SDI.
O valor SDI é utilizado principalmente para detectar a quantidade de partículas como colóides e sólidos em suspensão na água, sendo um importante indicador para caracterizar a qualidade da água afluente do sistema. O método para determinar o valor SDI é geralmente usar uma membrana de filtro microporosa de 0,45 μm sob uma pressão de fluxo constante de 0,21 MPa de pressão hidráulica, primeiro registrar o tempo t0 necessário para filtrar a amostra de água de 500 ml após passar a água e, em seguida, continuar a passar a água nas mesmas condições 15min, registre novamente o tempo t15 necessário para filtrar a amostra de 500ml de água e calcule-o de acordo com a seguinte fórmula: SDI= (1-t0/t15) ×100/15
O valor do SDI na água reflete aproximadamente o grau de poluição coloidal. O SDI da água do poço é inferior a 3, o SDI da água superficial é superior a 5 e o valor limite do SDI é 6,66…, ou seja, é necessário pré-tratamento.
A tecnologia de ultrafiltração é a mais eficaz para reduzir o valor SDI. O SDI da água tratada pela membrana de ultrafiltração de fibra oca é 0, mas quando o SDI é muito grande, especialmente as partículas maiores poluirão seriamente a membrana de ultrafiltração de fibra oca. No processo, deve ser realizado um pré-tratamento, ou seja, filtração com areia de quartzo, carvão ativado ou um filtro equipado com diversos materiais filtrantes. Quanto ao processo de tratamento, não existe um modo fixo. Isso ocorre porque a fonte de abastecimento de água é diferente, então o método de pré-tratamento também é diferente. Variar.
Por exemplo, para água da torneira ou água subterrânea com turbidez mais baixa, um filtro de precisão (como tipo favo de mel, tipo fundido e tubo sinterizado de PE, etc.) com uma espessura de 5 a 10 μm geralmente pode ser reduzido para cerca de 5. Antes da filtro de precisão, é necessário adicionar floculante e colocar um filtro de mídia de camada dupla ou multicamada para filtrar. Geralmente, a velocidade de filtração não deve exceder 10m/h, de preferência 7 ~ 8m/h, quanto mais lenta a velocidade de filtração, melhor a qualidade da água filtrada.

3. Remoção de sólidos em suspensão e substâncias coloidais:

Para impurezas com tamanho de partícula de 5 μm ou mais, um filtro com precisão de filtragem de 5 μm pode ser usado para remover, mas para partículas finas e coloides entre 0,3 a 5 μm, é difícil removê-los usando o acima mencionado tecnologia de filtragem convencional. Embora a ultrafiltração possa remover absolutamente essas partículas e colóides, ela é extremamente prejudicial às membranas de ultrafiltração de fibra oca. Em particular, as partículas coloidais são carregadas, que é um polímero de moléculas e íons materiais, de modo que os coloides podem existir de forma estável na água, principalmente porque as partículas coloidais da mesma carga se repelem. Adicione uma substância carregada (floculante) que tenha as propriedades elétricas opostas das partículas coloidais à água bruta para quebrar a estabilidade das partículas coloidais, neutralizar as partículas coloidais carregadas até a neutralidade e fazer com que as partículas coloidais dispersas se aglomerem em grandes aglomerados. então pode ser facilmente removido por filtração ou sedimentação. Os floculantes comumente usados são eletrólitos inorgânicos, como sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio, sulfato ferroso e cloreto férrico. Floculantes orgânicos, como poliacrilamida, poliacrilato de sódio, polietilenoimina, etc. Como o polímero floculante orgânico pode neutralizar a carga superficial das partículas coloidais, formar ligações de hidrogênio e “pontes”, a coagulação e a sedimentação podem ser concluídas em um curto espaço de tempo, portanto, muito melhorando a qualidade da água, nos últimos anos, os floculantes poliméricos substituíram a tendência dos floculantes inorgânicos.
Quando o floculante é adicionado, podem ser adicionados auxiliares coagulantes, como cal regulador de PH, carbonato de sódio, cloro oxidante e pó descolorante, agente de reforço classe subaquática e poliacrilamida adsorvente, etc., para melhorar o efeito de coagulação.
O floculante é frequentemente formulado em solução aquosa e adicionado por uma bomba dosadora, ou pode ser alimentado diretamente no sistema de tratamento de água usando um ejetor instalado na tubulação de abastecimento de água.

4. Remoção de matéria orgânica solúvel:

A matéria orgânica solúvel não pode ser completamente removida por sedimentação por floculação, filtração multimídia e ultrafiltração. Atualmente, o método de oxidação ou o método de absorção é o mais utilizado.
(1) O método de oxidação utiliza cloro ou hipoclorito de sódio (NaClO) para oxidação, que tem um melhor efeito na remoção de matéria orgânica solúvel. Além disso, o ozônio (O 3) e o permanganato de potássio (KMnO 4) também são melhores oxidantes, mas o custo é um pouco maior.
(2) Método de adsorção O uso de carvão ativado ou resina de adsorção macroporosa pode efetivamente remover a matéria orgânica solúvel. No entanto, o tratamento de oxidação ainda é necessário para álcoois e fenóis que são difíceis de adsorver.

5. Ajuste da qualidade da água:

(1) Ajuste da temperatura de abastecimento de água
A permeabilidade à água da membrana de ultrafiltração está diretamente relacionada à temperatura. A permeabilidade à água calibrada do módulo de membrana de ultrafiltração é geralmente testada com água pura a 25 ℃. A permeabilidade à água da membrana de ultrafiltração é proporcional à temperatura e o coeficiente de temperatura é de cerca de 0,02/1 ℃, ou seja, para cada 1 ℃ de aumento na temperatura, a taxa de permeação da água aumentará aproximadamente 2,0%. Portanto, quando a temperatura do abastecimento de água é baixa (como <5 ℃), alguns tipos de medidas de aquecimento podem ser adotadas para fazê-lo funcionar em uma temperatura mais alta para melhorar a eficiência do trabalho. No entanto, quando a temperatura é muito alta, também é desfavorável à membrana e causará alterações no desempenho da membrana. Para isso, medidas de resfriamento podem ser usadas para reduzir a temperatura do abastecimento de água.
(2) Ajuste do valor de PH do abastecimento de água
Membranas de ultrafiltração feitas de diferentes materiais têm diferentes faixas de adaptação para pH. Por exemplo, o acetato de celulose é adequado para membranas como pH=4~6, membranas PAN e PVDF, e pode ser usado na faixa de pH=2~12. O escopo de aplicação precisa ser ajustado. Os reguladores de PH comumente usados atualmente incluem principalmente ácidos (HCl e H2SO4) e álcalis (NaOH, etc.).
Uma vez que os sais inorgânicos na solução podem passar através da membrana de ultrafiltração, não há problema de polarização e incrustação da concentração de sal inorgânico. Portanto, sua influência na membrana geralmente não é considerada no processo de ajuste da qualidade da água de pré-tratamento, e o foco está na camada coloidal. O problema da geração, incrustação e entupimento da membrana.

Leitura adicional:

• Método de limpeza do elemento da membrana do equipamento de ultrafiltração de fibra oca

• Quais são as áreas de aplicação das membranas de ultrafiltração?