Was ist Ultrafiltration von Wasser?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-02 13:52

Ein effektiver Weg, Wasser zu reinigen, besteht darin, es durch halbdurchlässige Membranen zu zwingen. Filtrationsverfahren werden nach der Größe der abzuscheidenden Partikel eingeteilt:

• Mikrofiltration durch Membranen mit Porengrößen von 0,05 bis 10 Mikron;
• Ultrafiltration - Poren von 0,001 µm bis 0,05 µm;
• Umkehrosmose und Nanofiltration - Poren 1 nm und darunter.

Die Ultrafiltration von Wasser dient dazu, Mikroorganismen und makroskopische Einschlüsse daraus zu entfernen, die nicht durch die Poren der Membran gelangen.

Der traditionelle Mechanismus von Hinterfüllfiltern basiert auf der Schwerkraftreinigung. Die Ultrafiltration ähnelt dem Sieben durch ein poröses Sieb, bei dem alle Partikel mit größerem Durchmesser abgeschieden werden.

Membrantypen

Filterelemente sind flache Platten oder Fasern mit Kapillaren. Durch erstere wird hauptsächlich eine Ultrafiltration von Abwässern durchgeführt, und letztere sind dafür bestimmtWasseraufbereitung.

Die Fasern werden hauptsächlich einkanalig hergestellt, mit einem Innendurchmesser von etwa 0,8 mm. Sie werden häufig beansprucht und können durch Rückspülen zerstört werden. Mehrkanalfasern enth alten mehrere Kapillaren und sind deutlich stärker.

Membranen werden aus Polymeren wie Polyestersulfon hergestellt. Seine Parameter können durch Zugabe anderer synthetischer Materialien verändert werden. Der weite pH-Bereich der zu verarbeitenden Flüssigkeiten ermöglicht eine effektive Reinigung der Filterelemente.

Polymermembranen müssen regelmäßig dekontaminiert werden, da Mikroben gerne organisches Material fressen und darauf Kolonien bilden.

Langlebige Keramikmembran, die gut mit Reinigungsmitteln gewaschen werden kann. Der Preis ist höher, aber die Lebensdauer beträgt 10 Jahre.

Filtrationsmethoden

Ultrafiltrationswassersystem besteht aus Modulen, die mit hohlen porösen Fasern gefüllt sind. Die anfängliche Flüssigkeit tritt in die Kapillaren ein, wonach die Filtration durch die Seitenwände erfolgt. Reverse Feed ist auch möglich.

Die Spülung erfolgt durch das Filtrat mit seiner Zufuhr in entgegengesetzter Richtung. Die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit außerhalb der Fasern sorgt für die Entfernung von Ablagerungen aus den Kapillaren. Hier ist es wichtig, den richtigen Spülmodus zu wählen, damit sich die Schmutzschicht leichter entfernen lässt.

Filter arbeiten in zwei Modi, einer davon ist Druck: Wasser wird dem Gehäuse des Geräts unter Druck zugeführt. Das Eintauchverfahren wird unter Verwendung von Membranen durchgeführt, die in einen offenen Behälter abgesenkt werden. Auf der Ausgangsseite entsteht ein Unterdruck und Flüssigkeit wird durch das Filtermaterial gesaugt.

Module sind vertikal angeordnet. Wasser tritt an einem Ende in sie ein und wird am anderen abgeführt. Die Anzahl der Module in einem Filter übersteigt normalerweise zwei Einheiten nicht. Dadurch werden weniger Dichtungen benötigt, was die Wahrscheinlichkeit von Undichtigkeiten verringert. Vertikale Module sind bequem zu warten und zu testen. Sie sind einfach zu installieren und zu entfernen.

Filtermodi

Bei der Ultrafiltration von Wasser können Filter im Dead-End- und Tangentialmodus betrieben werden. Im ersten Fall wird das gesamte zugeführte Wasser gereinigt. Die Ablagerungen von der Membran werden periodisch während des Spülvorgangs oder mit dem Ablaufstrom entfernt. Die Membran verschmutzt schnell und der Druckabfall darüber muss niedrig geh alten werden, was die Leistung der Vorrichtung verringert. Das Verfahren wird zur Wasseraufbereitung mit geringer Suspensionskonzentration eingesetzt.

Im Tangentialmodus zirkuliert das gefilterte Medium an der Oberfläche der Membran und es bilden sich kleine Ablagerungen darauf. Die Turbulenz der Strömung im Versorgungskanal ermöglicht die Reinigung von Wasser mit hoher Schwebstoffkonzentration. Die Nachteile dieser Methode sind die Erhöhung der Energiekosten zur Erzeugung einer hohen Durchflussrate und die Notwendigkeit, zusätzliche Rohrleitungen zu installieren.

Ultrafiltrationsparameter

Die Hauptparameter der Ultrafiltration sind:

1. Selektivität - das Verhältnis der Verunreinigungskonzentrationen inkontaminiertes Wasser (C_in.) und im Filtrat (C_out.): R=(1 - C_{out./ '}in._{) ∙ 100 %. Für einen Ultrafiltrationsprozess ist es groß, wodurch Sie die kleinsten Partikel, einschließlich Bakterien und Viren, einfangen können.}
2. Filtratverbrauch - die Menge an gereinigtem Wasser pro Zeiteinheit.
3. Spezifischer Filtratverbrauch - die Produktmenge, die 1 m2 der Membranfläche passiert. Abhängig von den Eigenschaften des Filterelements und der Reinheit des Quellwassers.
4. Membrandruckabfall - die Differenz zwischen dem Druck auf der Versorgungsseite und der Filtratseite.
5. Permeabilität ist das Verhältnis zwischen der spezifischen Durchflussrate des Filtrats und dem Druckabfall über der Membran.
6. Hydraulischer Wirkungsgrad - das Verhältnis zwischen der Durchflussmenge des Filtrats und dem zugeführten Quellwasser.

Ultrafiltration zur Wasserdesinfektion

Traditionelle Methoden zur Entfernung von Mikroorganismen beinh alten Technologien, die Reagenzien verwenden. Die Ultrafiltration von Wasser besteht in der physikalischen Abtrennung von Mikroorganismen und Kolloiden aufgrund der geringen Größe der Membranporen. Der Vorteil des Verfahrens ist die Entfernung der Leichen von Mikroorganismen, Algen, organischen Stoffen und mechanischen Partikeln. Gleichzeitig ist keine spezielle Wasseraufbereitung erforderlich, die in anderen Fällen zwingend erforderlich ist. Alles, was Sie tun müssen, ist, es durch einen mechanischen 30-Mikrometer-Filter laufen zu lassen.

Beim Kauf von Filtern müssen Sie die Porengrößen der Membranen bestimmen. Um Viren vollständig zu entfernen, sollten die Lochdurchmesser 0,005 µm betragen. Bei großen Porengrößen die Desinfektionsfunktionwird nicht ausgeführt.

Außerdem sorgt die Ultrafiltrationstechnologie für eine Wasserklärung. Alle Schwebstoffe werden vollständig entfernt.

Die Ultrafiltrationswasseranlage enthält parallel gesch altete Geräte, die die notwendige Leistung des Prozesses und die Möglichkeit des Austauschs während des Betriebs gewährleisten.

Wasseraufbereitung vor Ionenaustauschfiltern

Harz hält kolloidale Partikel von 0,1-1,0 µm effektiv zurück, aber sie verstopfen schnell das Granulat. Spülen und Regenerieren helfen hier wenig. Besonders schwierig ist es, Partikel von SiO_{2 zu entfernen, die besonders häufig in Brunnen- und Flusswasser vorkommen. Nach dem Verstopfen beginnt das Harz an Stellen, die nicht mit Reinigungslösungen gewaschen wurden, Mikroorganismen zu wachsen.}

Ionenaustauscher werden auch aktiv mit emulgierten Ölen verstopft, die nicht entfernt werden können. Die Verstopfung ist so stark, dass es einfacher ist, den Filter zu wechseln, als ihn vom Öl zu trennen.

Filtergranulate aus Harzen sind aktiv mit hochmolekularen Verbindungen verstopft. Aktivkohle entfernt sie gut, hat aber eine kurze Lebensdauer.

Ionenaustauscherharze sind zusammen mit Ultrafiltration wirksam und entfernen mehr als 95 % der Kolloide.

Wasseraufbereitung - Ultrafiltration vor Umkehrosmose

Die Betriebskosten werden durch den schrittweisen Einbau von Filtern mit sukzessiver Verringerung der Größe der zurückgeh altenen Partikel gesenkt. Wird vor dem Ultrafiltrationsmodul eine gröbere Reinigung installiert, erhöht dies die Effizienz von Umkehrosmoseanlagen. Letztere sind empfindlich gegenüber anionischen und nichtionischen Flockungsmitteln, wenn im Vorfeld eine Koagulation von Verunreinigungen durchgeführt wird.

Große molekulare organische Stoffe verstopfen schnell die Poren von Umkehrosmosemembranen. Sie werden schnell von Mikroorganismen überwuchert. Das Vorfiltern von Wasser löst alle Probleme und ist kostengünstig, wenn es mit Umkehrosmose verwendet wird.

Abwasserbehandlung

Die Abwasserbehandlung durch Ultrafiltration ermöglicht die Wiederverwendung in der Industrie. Sie eignen sich für den Einsatz im Ingenieurwesen und die technogene Belastung von offenen Gewässern für Trinkzwecke wird reduziert.

Membrantechnologien werden zur Behandlung von Abwässern aus der Galvanik- und Textilproduktion, in der Lebensmittelindustrie, Enteisenungsanlagen, bei der Entfernung von Harnstoff, Elektrolyten, Schwermetallverbindungen, Ölprodukten etc. aus Lösungen eingesetzt Behandlung und vereinfacht die Technik.

Bei niedermolekularen Verunreinigungen können durch Ultrafiltration reine Produktkonzentrate hergestellt werden.

Besonders wichtig ist das Problem, emulgierte Öle von Wasser zu trennen. Der Vorteil der Membrantechnologie liegt in der Einfachheit des Verfahrens, dem geringen Energieverbrauch und dem Verzicht auf Chemikalien.

Oberflächenwasserbehandlung

Fällung und Filtration waren früher effektive Methoden zur Reinigung von Wasser. Verunreinigungen natürlichen Ursprungs werden hier effektiv entfernt, aber jetzt sind technogene Schadstoffe aufgetaucht, zu deren EntfernungAndere Reinigungsmethoden sind erforderlich. Besonders viele Probleme entstehen durch die primäre Chlorierung von Wasser, die chlororganische Verbindungen bildet. Der Einsatz zusätzlicher Reinigungsstufen mit Aktivkohle und Ozonung erhöht die Wasserkosten.

Ultrafiltration ermöglicht es Ihnen, Trinkwasser direkt aus Oberflächenquellen zu gewinnen: Algen, Mikroorganismen, Schwebstoffe und andere Verbindungen werden daraus entfernt. Die Methode ist wirksam mit vorläufiger Koagulation. Gleichzeitig ist kein langes Absetzen erforderlich, da die Bildung großer Flocken nicht erforderlich ist.

Die Installation der Ultrafiltration von Wasser (Foto unten) ermöglicht es Ihnen, eine gleichbleibend gute Qualität des gereinigten Wassers ohne den Einsatz komplexer Geräte und Reagenzien zu erzielen.

Der Einsatz von Gerinnungsmethoden wird unwirksam, da viele organische Verbindungen im Wasser durch die herkömmliche Kaliumpermanganat-Oxidationsmethode nicht erkannt werden. Außerdem schwankt der organische Geh alt stark, was die Auswahl der erforderlichen Reagenzienkonzentration erschwert.

Schlussfolgerung

Die Ultrafiltration von Wasser durch Membranen ermöglicht es Ihnen, die erforderliche Reinheit mit einem minimalen Verbrauch an Reagenzien zu erreichen. Abwasser nach der Behandlung kann für industrielle Zwecke verwendet werden.

Ultrafiltration ist nicht immer effektiv. Das Verfahren erlaubt es nicht, einige Substanzen zu entfernen, beispielsweise Organochlorverbindungen und einige Huminsäuren. In solchen Fällen wird eine mehrstufige Reinigung angewendet.