מהו סינון אולטרה של מים?

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

דרך יעילה לטהר מים היא לדחוף אותם דרך ממברנות חצי חדירה. תהליכי הסינון מסווגים לפי גודל החלקיקים שיש להפריד:

• מיקרו סינון דרך ממברנות עם גודל נקבוביות מ-0.05 עד 10 מיקרון;
• אולטרה-פילטרציה - נקבוביות מ-0.001 µm עד 0.05 µm;
• אוסמוזה הפוכה וננו-סינון - נקבוביות 1 ננומטר ומטה.

סינון אולטרה של מים נועד להסיר מהם מיקרואורגניזמים ותכלילים מאקרוסקופיים שאינם עוברים דרך הנקבוביות של הממברנה.

המנגנון המסורתי של מסנני מילוי חוזר מבוסס על ניקוי כוח הכבידה. סינון אולטרה דומה לניפוי דרך מסננת נקבובית, שבה כל החלקיקים בקוטר גדול יותר מופרדים.

סוגי ממברנה

אלמנטים מסנן הם יריעות שטוחות או סיבים עם נימים. באמצעות הראשונים מתבצעת בעיקר סינון אולטרה של שפכים, והאחרונים מיועדיםטיפול במים.

הסיבים עשויים בעיקר חד-ערוציים, בקוטר פנימי של כ-0.8 מ מ. הם נתונים ללחץ תכוף וניתן להרוס אותם על ידי שטיפה לאחור. סיבים רב-ערוציים מכילים נימים מרובים והם חזקים משמעותית.

הממברנות עשויות מפולימרים כגון פוליאסטרסולפון. ניתן לשנות את הפרמטרים שלו על ידי הוספת חומרים סינתטיים אחרים. טווח ה-pH הרחב של הנוזלים המעובדים מאפשר לנקות ביעילות את אלמנטי המסנן.

ממברנות פולימריות חייבות לעבור זיהום מעת לעת, מכיוון שחיידקים אוהבים לאכול חומר אורגני וליצור עליו מושבות.

קרום קרמי עמיד לאורך זמן, הנשטף היטב עם חומרי ניקוי. המחיר שלו גבוה יותר, אבל חיי השירות מגיעים ל-10 שנים.

שיטות סינון

מערכת מים לסינון אולטרה מורכבת ממודולים מלאים בסיבים נקבוביים חלולים. הנוזל הראשוני נכנס לנימים, ולאחר מכן מתרחש סינון דרך הקירות הצדדיים. הזנה הפוכה אפשרית גם.

השטיפה מתבצעת על ידי התסנן כשהאספקה שלו בכיוון ההפוך. פיזור אחיד של נוזל מחוץ לסיבים מבטיח הסרת משקעים מהנימים. כאן חשוב לבחור את מצב השטיפה הנכון כדי שיהיה קל יותר להסיר את שכבת המזהמים.

מסננים פועלים בשני מצבים, אחד מהם הוא לחץ: מים מסופקים למעטפת המכשיר בלחץ.שיטת הטבילה מתבצעת באמצעות ממברנות המוורדות לתוך מיכל פתוח. נוצר ואקום בצד היציאה ונוזל נשאב דרך חומר המסנן.

מודולים מסודרים אנכית. מים נכנסים אליהם מקצה אחד, ונפלטים מהקצה השני. מספר המודולים במסנן אחד בדרך כלל אינו עולה על שתי יחידות. בשל כך, נדרשים פחות אטמים, מה שמפחית את הסבירות לדליפות. מודולים אנכיים נוחים לתחזוקה ולבדיקה. הם קלים להתקנה ולהסרה.

מצבי סינון

כאשר מתבצע סינון אולטרה של מים, מסננים יכולים לפעול במצבים ללא מוצא ומשיקים. במקרה הראשון, כל המים שסופקו מטוהרים. המשקעים מהממברנה מוסרים מעת לעת במהלך תהליך השטיפה או עם זרם הניקוז. הממברנה מתקלקלת במהירות ויש לשמור על ירידת הלחץ על פניו נמוכה, מה שמפחית את ביצועי המכשיר. השיטה משמשת לטיפול במים, עם ריכוז נמוך של תרחיפים.

במצב המשיקי, המדיום המסונן מסתובב לאורך פני הממברנה ונוצרים עליו משקעים קטנים. המערבולת של הזרימה בתעלת האספקה מאפשרת לטהר מים בריכוז גבוה של חומר מרחף. החסרונות של שיטה זו הם העלייה בעלויות האנרגיה ליצירת קצב זרימה גבוה והצורך בהתקנת צינורות נוספים.

פרמטרי סינון אולטרה

הפרמטרים העיקריים של סינון אולטרה הם:

1. סלקטיביות - היחס בין ריכוזי הטומאה במים מזוהמים (C_in.) ובתסנין (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ 100%. לתהליך סינון אולטרה, הוא גדול, מה שמאפשר ללכוד את החלקיקים הקטנים ביותר, כולל חיידקים ווירוסים.}
2. צריכת סינון - כמות המים המטוהרים ליחידת זמן.
3. צריכת סינון ספציפית - כמות המוצר העוברת דרך 1 m2 מאזור הממברנה. תלוי במאפיינים של אלמנט המסנן ובטוהר מי המקור.
4. נפילת לחץ ממברנה - ההפרש בין הלחץ בצד האספקה ובצד המסנן.
5. חדירות היא היחס בין קצב הזרימה הספציפי של התסנין לבין ירידת הלחץ על פני הממברנה.
6. יעילות הידראולית - היחס בין קצב הזרימה של התסנין למי המקור שסופקו.

סינון אולטרה לחיטוי מים

שיטות מסורתיות להסרת מיקרואורגניזמים כוללות טכנולוגיות באמצעות ריאגנטים. סינון אולטרה של מים מורכב מהפרדה פיזית של מיקרואורגניזמים וקולואידים מהם בשל הגודל הקטן של נקבוביות הממברנה. היתרון של השיטה הוא סילוק גופות של מיקרואורגניזמים, אצות, חומרים אורגניים וחלקיקים מכניים. יחד עם זאת, אין צורך בטיפול מיוחד במים שהוא חובה במקרים אחרים. כל מה שאתה צריך לעשות זה להפעיל אותו דרך מסנן מכני של 30 מיקרון.

כאשר קונים מסננים, עליך לקבוע את גודל הנקבוביות של הממברנות. כדי להסיר לחלוטין וירוסים, קוטרי החורים צריכים להיות ברמה של 0.005 מיקרומטר. עבור גדלי נקבוביות גדולים, פונקציית החיטוילא יפעל.

בנוסף, טכנולוגיית סינון אולטרה מספקת בירור מים. כל המוצקים המרחפים מוסרים לחלוטין.

התקנת מים לסינון אולטרה מכילה התקנים המחוברים במקביל, מה שמספק את הביצועים הנדרשים של התהליך ואפשרות להחלפתם במהלך הפעולה.

טיהור מים לפני מסנני החלפת יונים

שרף יעיל בשמירה על חלקיקים קולואידים בגודל 0.1-1.0 מיקרומטר, אך הם סותמים במהירות את הגרגירים. שטיפה והתחדשות מועילים כאן מעט. קשה במיוחד להסיר חלקיקים של SiO_{2, שנמצאים בשפע במיוחד בבארות ובמי הנהר. לאחר סתימה, השרף מתחיל להצמיח מיקרואורגניזמים במקומות שלא נשטפו בתמיסות ניקוי.}

מחליפי יונים סתומים באופן פעיל בשמנים מתחלבים שלא ניתן להסירם. הסתימה כה חמורה, שקל יותר להחליף את המסנן מאשר להפריד ממנו את השמן.

גרגירים מסננים של שרפים סתומים באופן פעיל בתרכובות עתירות מולקולריות. פחם פעיל מסיר אותם היטב, אבל יש לו חיי שירות קצרים.

שרפים לחילופי יונים יעילים יחד עם סינון אולטרה שמסיר יותר מ-95% מהקולואידים.

טיפול במים - סינון אולטרה לפני אוסמוזה הפוכה

עלויות התפעול מופחתות על ידי התקנה שלבית של מסננים עם הקטנה רצופה של גודל החלקיקים שנשמרו. אם מותקן ניקוי גס יותר לפני מודול האולטרה סינון, אז זה מגביר את היעילות של מערכות אוסמוזה הפוכה.האחרונים רגישים לחומרים אניונים ולא יוניים אם קרישה של מזהמים מתבצעת בשלב המקדים.

חומר אורגני מולקולרי גדול סותם במהירות את הנקבוביות של ממברנות אוסמוזה הפוכה. הם מגודלים במהירות במיקרואורגניזמים. סינון מוקדם של מים פותר את כל הבעיות וחסכוני בשימוש עם אוסמוזה הפוכה.

טיפול בשפכים

טיפול בשפכים סינון אולטרה מאפשר לעשות בהם שימוש חוזר בתעשייה. הם מתאימים לשימוש בהנדסה, והעומס הטכנוגני על מקווי מים פתוחים למטרות שתייה מצטמצם.

טכנולוגיות ממברנה משמשות לטיפול בשפכים מייצור גלווני וטקסטיל, בתעשיית המזון, מערכות להסרת ברזל, בעת הוצאת אוריאה, אלקטרוליטים, תרכובות מתכות כבדות, מוצרי שמן ועוד מתמיסות. הדבר מגביר את היעילות של טיפול ומפשט את הטכנולוגיה.

עם זיהומים במשקל מולקולרי נמוך, סינון אולטרה יכול לייצר תרכיזי מוצרים טהורים.

חשובה במיוחד הבעיה של הפרדת שמנים מתחלבים למים. היתרון של טכנולוגיית הממברנה הוא פשטות התהליך, צריכת אנרגיה נמוכה וללא צורך בכימיקלים.

טיפול במים עיליים

משקעים וסינון היו בעבר דרכים יעילות לטיהור מים. זיהומים ממקור טבעי מוסרים כאן למעשה, אך כעת הופיעו מזהמים טכנוגניים, שעבורם הסרתםנדרשות שיטות ניקוי אחרות. בעיות רבות נוצרות במיוחד על ידי הכלרה ראשונית של מים, היוצרים תרכובות אורגנוכלור. השימוש בשלבי טיהור נוספים עם פחם פעיל ואוזונציה מעלה את עלות המים.

אולטרפילטרציה מאפשרת לך לקבל מי שתייה ישירות ממקורות פני השטח: אצות, מיקרואורגניזמים, חלקיקים מרחפים ותרכובות אחרות מוסרות ממנו. השיטה יעילה עם קרישה מקדימה. יחד עם זאת, אין צורך בהתיישבות ארוכה, מכיוון שאין צורך ביצירת פתיתים גדולים.

התקנה של סינון אולטרה של מים (תמונה למטה) מאפשרת לך להשיג איכות טובה באופן עקבי של מים מטוהרים ללא שימוש בציוד מורכב ובריאגנטים.

השימוש בשיטות קרישה הופך לבלתי יעיל מכיוון שתרכובות אורגניות רבות במים אינן מזוהות בשיטת החמצון המסורתית של אשלגן פרמנגנט. בנוסף, התוכן האורגני משתנה מאוד, מה שמקשה על בחירת הריכוז הנדרש של ריאגנטים.

מסקנה

סינון אולטרה של מים דרך ממברנות מאפשר לך להשיג את הטוהר הנדרש שלהם עם צריכה מינימלית של ריאגנטים. ניתן להשתמש בשפכים לאחר הטיפול למטרות תעשייתיות.

סינון אולטרה לא תמיד יעיל. השיטה אינה מאפשרת להסיר חלק מהחומרים, למשל תרכובות אורגנוכלוריות וכמה חומצות הומיות. במקרים כאלה, מתבצע ניקוי רב-שלבי.