Ултрафилтрацията не е панацея. 70%-80% от запушването на системата за ултрафилтрация произтича от неуспешна предварителна обработка. Много проекти третират ултрафилтрацията като "последна мярка", опростявайки и срязвайки ъглите в предварителната обработка. Независимо от това дали се използват мембрани от кухи влакна, плоски листове, тръбни или керамични мембрани, ще настъпи бързо увеличаване на разликата в налягането, често химическо почистване и значително скъсен живот на мембраната.
Общите масови процеси за предварителна обработка с ултрафилтрация включват: коагулационна седиментация, мулти-медийна филтрация, филтрация с активен въглен, дискови филтри, само-почистващи се филтри, ултрафилтрационна пред-микрофилтрация, озон-биологичен активен въглен и предварителна обработка за омекотяване. Комбинацията от предварителна обработка варира значително в зависимост от качеството на входящата вода (рудна вода, въглищни химически отпадъци, общински вторични отпадъчни води, повърхностни води).
I. Подробно сравнение на процесите на предварителна обработка
1. Коагулация-Утаяване (коагулационно избистряне)
Принцип на процеса: Добавянето на PAC/PAM причинява флокулация на колоиди, суспендирани твърди частици, малко фосфор и големи органични молекули, постигайки отделяне на твърдо-течно вещество чрез утаяване.
Предимства: Отлично отстраняване на суспендирани частици, колоиди и мътност; премахва някои хидрофобни органични вещества; зряла работа, подходяща за-мащабни проекти; относително контролируема инвестиция.
Недостатъци: Високи изисквания за контрол на дозировката на реагента; прекомерното количество реагенти може да въведе остатъчни алуминиеви соли и полимерни флокуланти, причинявайки директно необратимо запушване на ултрафилтрационната система; голямо изхвърляне на утайки; голям отпечатък; ефектът на флокулация се влошава в среда с ниска{0}}температура.
Типична влиятелна съвместимост: повърхностни води, минни води, промишлени отпадъчни води с висока-мътност.
Съвпадение с ултрафилтрация: Най-често използваната стъпка на предварителна{0}}обработка за ултрафилтрация с кухи влакна под външно налягане; прекомерното добавяне на PAM е строго забранено, тъй като остатъчният PAM е убиец на ултрафилтрацията.
Точки на проектиране и работа: Контрол на мътността на отпадъчните води По-малка или равна на 5 NTU; стриктно контролирайте дозировката на PAM, минимизирайте употребата на анионен PAM; подходящо удължете времето за флокулация през зимата при ниски температури.
2. Мулти{1}}филтрация (кварцов пясък + антрацит)
Принцип на процеса: Гравитационно филтриране под налягане, разчитащо на слоя филтърна среда за улавяне на фини суспендирани твърди вещества и колоиди.
Предимства: Отстранява фините частици, останали след утаяване; стабилна работа; познат на персонала по поддръжката; подходящ за големи водни обеми; може да се промие и регенерира.
Недостатъци: Слаба устойчивост на ударни натоварвания; големи колебания във входящата мътност, склонни към изтичане на среда; слепване на средата и фини пясъчни частици, влизащи в ултрафилтрационната система след слепване, надраскване на мембранните влакна; почти нулев капацитет за отстраняване на разтворени органични вещества.
Типична съвместимост на входящия поток: отпадъчни води след коагулация и утаяване; руднична вода, общинска рециклирана вода.
Съвместимост с ултрафилтрация: Стандартен пред{0}}филтърен модул за-тип външно налягане ултрафилтрация; не може да се използва като единствена предварителна обработка за ултрафилтрация.
Съображения за проектиране и поддръжка: Редовно проверявайте филтърната среда, за да предотвратите изтичане; осигурете разумна интензивност на обратното промиване; незабавно проучете всяко внезапно увеличаване на мътността на отпадъчните води, за да предотвратите навлизането на пясък в корпуса на ултрафилтрационната мембрана.
3. Филтриране с активен въглен (гранулиран активен въглен GAC)
Принцип на процеса: Адсорбцията премахва малко хуминова киселина, цвят и някои хидрофобни органични вещества.
Предимства: Намалява органичното натоварване, намалява органичното замърсяване на ултрафилтрационната система; премахва малко остатъчен хлор.
Недостатъци: Не може да отстрани суспендирани твърди вещества; склонни към микробен растеж в по-късните етапи на работа, с отпадъчни води, носещи големи количества бактерии и биологични остатъци, причиняващи силно биообрастяне в ултрафилтрационната система; активният въглен изисква редовно регенериране или подмяна; мазната течност може лесно да причини влошаване и слепване на активния въглен.
Типична входяща съвместимост: повърхностни води, някои химически отпадъчни води, вода с високо органично съдържание.
Употреба с ултрафилтрация: ултрафилтрацията с външно налягане може да бъде подобрена с предварителна обработка; не се препоръчва за отпадъчни води с високо съдържание на масло или SS.
Съображения за проектиране и поддръжка: Редовно обратно промиване; контрол на времето за контакт с празно легло; бъдете нащрек за микробни огнища в резервоара с активен въглен; заменете незабавно активния въглен, когато стане неефективен.
4. Самопочистващ се-филтър
Принцип на процеса: Метален филтърен екран, онлайн автоматична четка/всмукателна филтрация, обикновено с точност от 50-200 μm.
Предимства: Напълно автоматична непрекъсната работа; малък отпечатък; няма нужда от подмяна на филтърна среда; подходящ за високи дебити; ниско натоварване на поддръжката.
Недостатъци: Улавя само големи прахови примеси, напълно неефективен срещу колоиди и фини суспендирани твърди вещества; не може да намали мътността; повреден филтърен екран позволява на примесите да навлязат директно в процеса надолу по веригата.
Типична съвместимост с входяща вода: Защитава оборудването надолу по веригата; пред{0}}филтрация за целите на безопасността.
Съвпадение с ултрафилтрация: Само за защита, не като основна пред{0}}преработка за ултрафилтрация; обикновено се поставя след мулти-медийни филтри и преди ултрафилтрационния защитен филтър.
Точки на проектиране и поддръжка: Позволете марж на потока при избора на модел; редовно проверявайте целостта на екрана на филтъра.
5. Филтър за диск (филтър за подредени дискове)
Принцип на процеса: Филтриране с компресия на пластмасов диск, точност 5-100 μm, автоматично обратно промиване.
Предимства: По-висока точност на филтриране от обикновените само{0}}почистващи се филтри; бързо обратно промиване; малък отпечатък; висока степен на автоматизация.
Недостатъци: Неефективен срещу колоиди и разтворени органични вещества; мазната вода може лесно да причини залепване на диска и запушване; често обратно промиване при високи условия на SS.
Типична съвместимост с входяща вода: регенерирана вода, руднична вода, след пред{0}}филтриране на утаяването.
Съвпадение с ултрафилтрация: Често се използва като предварителен-филтър в ултрафилтрационни системи с външно налягане, заместващ някои мулти-медийни филтри; не може да се използва самостоятелно за входяща вода с висока мътност.
Съображения за проектиране и поддръжка: Използвайте с повишено внимание за мазни отпадъчни води; редовно разглобявайте и проверявайте за сцепление на филтърния диск.
6. Защитен филтър (микрофилтрация, 5-10 μm филтърен елемент)
Принцип на процеса: Филтърният елемент улавя твърди частици и остатъци от изтекла филтърна среда, защитавайки ултрафилтрационния мембранен елемент.
Предимства: Улавя пясъка и твърдите примеси, внесени от изтичаща среда, предпазвайки мембранните влакна от физически надрасквания.
Недостатъци: Не третира колоиди или органични вещества; филтърният елемент е консуматив; филтърният елемент трябва да се смени, когато диференциалното налягане се увеличи; повреден филтърен елемент ще позволи на примесите директно да навлязат в ултрафилтрационната система.
Типична съвместимост с входяща вода: От съществено значение за всички ултрафилтрационни системи-тип.
Съвместимост с ултрафилтрация: Изисква се за системи за ултрафилтрация под налягане-тип външно и вътрешно налягане; обикновено не се изисква за потопени MBR, тръбни системи и керамични мембрани.
Съображения за проектиране и поддръжка: Задайте аларма за диференциално налягане; строго забранете работа, когато диференциалното налягане надвишава границата; никога не използвайте повредени или нестандартни филтърни елементи.
7. Озон-Биологичен активен въглен (O₃-BAC)
Принцип на процеса: Озонът окислява големи органични молекули, последвано от разграждане на някои органични вещества от биологичен активен въглен.
Предимства: Значително намалява вливащата се органична материя, значително намалява органичното и биологично замърсяване на ултрафилтрационната мембрана; премахва цвета.
Недостатъци: Висока инвестиция; висока консумация на химикали по време на работа; прекомерната доза озон може да повреди PVDF органичната ултрафилтрационна мембрана; комплексен контрол на процесите; високи изисквания за експлоатация и управление.
Типична съвместимост с входяща вода: повърхностни води, общински рециклирани води с високо съдържание на органични вещества.
Съвместимост с ултрафилтрация: дълбока предварителна обработка с ултрафилтрация с външно налягане; остатъчният озон трябва да се контролира, тъй като остатъчният озон, навлизащ в мембраната, ще окисли влакната на PVDF мембраната.
Съображения относно дизайна и поддръжката: След третиране с озон трябва да се извърши достатъчно обезгазяване, за да се гарантира, че остатъчен озон не навлиза в системата за ултрафилтрация.
8. Предварителна обработка за омекотяване (омекотяване със смола/вар -натриев карбонат)
Принцип на процеса: Премахва калциевата и магнезиевата твърдост и силиций, намалявайки склонността към образуване на котлен камък.
Предимства: Намалява образуването на неорганичен котлен камък върху повърхността на ултрафилтрационната мембрана, като същевременно защитава последващата RO система.
Недостатъци: Сложна система; висока консумация на реагент; смолата изисква регенерация; повишена соленост в пермеата.
Типична входяща съвместимост: минна вода с висока-твърдост, промишлена регенерирана вода с висока-твърдост.
Съвпадение с ултрафилтрация: Предварителната обработка може да бъде избрана преди ултрафилтрацията, използвана най-вече за вода с висока-твърдост; не е универсална конфигурация.
II. Препоръчителни комбинации за предварителна обработка за различни източници на сурова вода
1. Общински вторични биологични отпадъчни води (регенерирана вода)
Препоръчва се: Коагулационна седиментация → Мулти{0}}филтрация → Защитен филтър → Ултрафилтрация под външно налягане
Ключови контролни точки: Суспендирани твърди вещества и микроорганизми в биологични отпадъчни води; прекомерният PAM е строго забранен.
2. Руднична вода (високо съдържание на суспендирани твърди вещества, висока твърдост)
Препоръчва се: Избистряне на коагулацията → Мулти{0}}филтрация → Дисков филтър → Защитен филтър → Ултрафилтрация под външно налягане
Ключови точки за предотвратяване и контрол: Изтичане на филтърна среда в корпуса на мембраната; може да се добави омекотител за висока твърдост.
3. Повърхностни води (вода от резервоар, с високо съдържание на хуминова киселина и органични вещества)
Препоръчително: Коагулация и утаяване → Мулти-медия → Филтриране с активен въглен → Защитен филтър → Ултрафилтрация под външно налягане; За много високо съдържание на органични вещества може да се добави озон-BAC.
4. Отпадъчни води с високо съдържание на масло и твърди вещества (ултрафилтрация по тръбопровод/T-MBR)
Препоръчва се: Отделяне на масло-Флотация → Коагулация и утаяване → Ултрафилтрация по тръбопровод; Мембраните на тръбопроводите са силно устойчиви на замърсяване и могат да премахнат необходимостта от много-етапно фино филтриране, но отделянето на маслото и флотацията са от съществено значение.
5. Общински отпадъчни води, директно влизащи в потопен MBR
Самият MBR резервоар за биологично третиране е процес на предварителна обработка, като предният край се състои главно от екран и резервоар за първично утаяване; не се изисква пясъчна филтрация и активен въглен.
III. Често използвани погрешни схващания по време на изпълнението на проекта
1. Третиране на само-почистващи се филтри и дискови филтри като единствена предварителна обработка за ултрафилтрация, без коагулация и утаяване или мулти-медия, което позволява на колоидите да навлизат директно в мембраната, което води до скок в разликата в налягането.
2. Прекомерното добавяне на PAM към коагулационната система може да не се вижда с невъоръжено око, но причинява необратимо органично замърсяване на ултрафилтрационната мембрана и първоначалната разлика в налягането не може да бъде възстановена, без значение колко химическо почистване се извършва.
3. Мулти-слепването и изтичането на филтърна среда позволява на пясъчните частици да навлязат в корпуса на мембраната и да повредят мембранните влакна, което води до необичаен SDI в пермеата.
4. Дългосрочната-липса на обратно промиване на резервоара с активен въглен води до растеж на голям брой микроорганизми, причинявайки непрекъснато биозамърсяване на ултрафилтрационната мембрана.
5. В процеса на озон-BAC, остатъчният озон не се отстранява напълно, окислявайки PVDF мембраната и отслабвайки здравината на мембранните влакна.
6. Добавянето на пясъчни филтри и активен въглен към MBR системата е ненужна инвестиция и увеличава риска от запушване.
Целта на предварителната обработка не е да се третира водата, за да отговаря на стандарта за ултрафилтрация, а последователно и стабилно да го отговаря. Случайното спазване е безсмислено; стойността на предварителната обработка се крие в нейната способност да издържа на колебания в качеството на водата. Ултрафилтрацията може да понесе определено количество замърсители, но не може да издържи периодичния отказ на предварителната обработка.
Предварителната обработка е първата линия на защита в системата за ултрафилтрация. Различните ултрафилтрационни мембрани имат различни нива на устойчивост: тръбните и керамичните мембрани са най-устойчиви на удари; следват мембраните с кухи влакна под външно налягане; и мембраните от кухи влакна под вътрешно налягане са най-уязвими.
Когато избирате мембрана, първо трябва да определите комбинацията за предварителна обработка въз основа на качеството на суровата вода и след това да изберете конфигурацията на ултрафилтрационната мембрана, вместо просто да изберете ултрафилтрационна мембрана и след това да добавите система за предварителна обработка.