Ultrafiltracija nije lijek. 70%-80% začepljenja ultrafiltracijskog sustava proizlazi iz neuspjelog prethodnog tretmana. Mnogi projekti tretiraju ultrafiltraciju kao "posljednje sredstvo", pojednostavljujući i skraćujući kutove u predtretmanu. Bez obzira na to koriste li se membrane od šupljih vlakana, ravnih ploča, cjevastih ili keramičkih membrana, doći će do brzog povećanja razlike tlaka, učestalog kemijskog čišćenja i značajno skraćenog vijeka trajanja membrane.
Uobičajeni glavni procesi predtretmana ultrafiltracijom uključuju: koagulacijsku sedimentaciju, filtraciju s više-medija, filtraciju aktivnim ugljenom, disk filtre, samo{1}}čisteće filtre, ultrafiltracijsku pred-mikrofiltraciju, ozon-biološki aktivni ugljen i predtretman omekšavanja. Kombinacija predtretmana uvelike varira ovisno o kvaliteti ulazne vode (voda iz rudnika, kemijska jalovina ugljena, komunalni sekundarni efluent, površinska voda).
I. Detaljna usporedba procesa prethodne obrade
1. Koagulacija-Sedimentacija (koagulacijsko bistrenje)
Princip procesa: Dodavanje PAC/PAM uzrokuje flokulaciju koloida, suspendiranih krutih tvari, nešto fosfora i velikih organskih molekula, postižući odvajanje krutine-tekućine kroz sedimentaciju.
Prednosti: Izvrsno uklanjanje suspendiranih krutih tvari, koloida i zamućenja; uklanja neke hidrofobne organske tvari; zrelo poslovanje, pogodno za-projekte velikih razmjera; relativno kontrolirano ulaganje.
Nedostaci: Visoki zahtjevi za kontrolu doziranja reagensa; prekomjerna količina reagensa može unijeti zaostale aluminijeve soli i polimerne flokulante, izravno uzrokujući nepovratno začepljenje ultrafiltracijskog sustava; veliko ispuštanje mulja; veliki otisak; učinak flokulacije pogoršava se u okruženjima s-niskom temperaturom.
Tipična kompatibilnost s utjecajem: površinska voda, voda iz rudnika, industrijska otpadna voda visoke-zamućenosti.
Usklađivanje s ultrafiltracijom: Najčešće korišteni korak pred{0}}obrade za ultrafiltraciju šupljih vlakana pod vanjskim pritiskom; pretjerano dodavanje PAM-a je strogo zabranjeno, budući da je zaostali PAM ubojica za ultrafiltraciju.
Projektne i radne točke: Kontrolirajte zamućenost otpadne vode Manja ili jednaka 5 NTU; strogo kontrolirajte dozu PAM-a, smanjite upotrebu anionskog PAM-a; odgovarajuće produžiti vrijeme flokulacije zimi pri niskim temperaturama.
2. Multi-filtracija (kvarcni pijesak + antracit)
Princip procesa: Gravitacijska tlačna filtracija, oslanjajući se na sloj filterskog medija za hvatanje finih suspendiranih krutina i koloida.
Prednosti: Uklanja fine čestice preostale nakon taloženja; stabilan rad; poznat osoblju za održavanje; pogodan za velike količine vode; može se ispirati i regenerirati.
Nedostaci: Slaba otpornost na udarna opterećenja; velike fluktuacije u ulaznoj zamućenosti, sklonost otjecanju medija; zgrušavanje medija i fine čestice pijeska ulaze u sustav ultrafiltracije nakon stvrdnjavanja, grebući vlakna membrane; gotovo nulti kapacitet uklanjanja otopljene organske tvari.
Tipična kompatibilnost priljeva: Otpad nakon koagulacije i sedimentacije; rudnička voda, komunalna obnovljena voda.
Kompatibilnost s ultrafiltracijom: standardna pred{0}}filterska jedinica za-tip vanjske ultrafiltracije pod pritiskom; ne može se koristiti kao jedini predtretman za ultrafiltraciju.
Razmatranja dizajna i održavanja: Redovito provjeravajte filtarski medij kako biste spriječili otjecanje; osigurati razuman intenzitet povratnog ispiranja; odmah istražite svaki iznenadni porast zamućenosti otpadne vode kako biste spriječili ulazak pijeska u kućište ultrafiltracijske membrane.
3. Filtracija s aktivnim ugljenom (Granular Activated Carbon GAC)
Princip procesa: adsorpcija uklanja nešto huminske kiseline, boju i nešto hidrofobne organske tvari.
Prednosti: Smanjuje organsko opterećenje, smanjuje organsko onečišćenje ultrafiltracijskog sustava; uklanja nešto zaostalog klora.
Nedostaci: Ne može ukloniti suspendirane krutine; sklon mikrobiološkom rastu u kasnijim fazama rada, s otpadnim vodama koje nose velike količine bakterija i bioloških ostataka, što uzrokuje ozbiljno biološko obraštanje u sustavu ultrafiltracije; aktivni ugljen zahtijeva redovitu regeneraciju ili zamjenu; uljasta tekućina može lako uzrokovati kvarenje i zgrudnjavanje aktivnog ugljena.
Tipična kompatibilnost s utjecajem: površinske vode, neke kemijske otpadne vode, vode s visokim sadržajem organskih tvari.
Upotreba s ultrafiltracijom: ultrafiltracija vanjskim pritiskom može se poboljšati prethodnom obradom; ne preporučuje se za otpadne vode s visokim uljem ili visokim SS.
Dizajn i održavanje: Redovito ispiranje; kontrolirati vrijeme kontakta s praznim krevetom; budite oprezni zbog izbijanja mikroba u spremniku s aktivnim ugljenom; odmah zamijenite aktivni ugljen kada postane neučinkovit.
4. Filter-samočišćenje
Princip procesa: metalni filtar, internetska automatska filtracija četkom/usisom, općenito s preciznošću od 50-200 μm.
Prednosti: Potpuno automatski kontinuirani rad; mali otisak; nema potrebe za zamjenom filter medija; pogodan za velike protoke; nisko opterećenje održavanja.
Nedostaci: hvata samo velike čestice nečistoća, potpuno neučinkovit protiv koloida i finih suspendiranih krutina; ne može smanjiti zamućenost; oštećeno sito filtera omogućuje nečistoćama izravan ulazak u nizvodni proces.
Tipična kompatibilnost s ulaznom vodom: Štiti nizvodnu opremu; pred-filtracija u sigurnosne svrhe.
Usklađivanje s ultrafiltracijom: samo za zaštitu, ne kao glavni pred{0}}tretman za ultrafiltraciju; obično se postavlja nakon multi-medijskih filtara i prije ultrafiltracijskog sigurnosnog filtra.
Točke dizajna i održavanja: dopustite marginu protoka pri odabiru modela; redovito provjeravajte cjelovitost sita filtera.
5. Disk filtar (Složeni disk filtar)
Princip procesa: kompresijska filtracija plastičnim diskom, točnost 5-100 μm, automatsko ispiranje.
Prednosti: veća točnost filtracije od običnih samo{0}}čišćujućih filtara; brzo ispiranje; mali otisak; visok stupanj automatizacije.
Nedostaci: Neučinkovit protiv koloida i otopljenih organskih tvari; zauljena voda može lako uzrokovati prianjanje diska i začepljenje; često povratno ispiranje pod visokim SS uvjetima.
Tipična kompatibilnost ulazne vode: obnovljena voda, voda iz rudnika, nakon pred{0}}filtracije sedimentacije.
Usklađivanje s ultrafiltracijom: često se koristi kao pred-filtar u vanjskim tlačnim ultrafiltracijskim sustavima, zamjenjujući neke multi-medijske filtre; ne može se koristiti sam za ulaznu vodu visoke zamućenosti.
Razmatranja dizajna i održavanja: Koristite s oprezom za zauljenu otpadnu vodu; redovito rastavljajte i provjeravajte prianjanje diska filtera.
6. Sigurnosni filtar (mikrofiltracija, filtarski element od 5-10 μm)
Princip procesa: filterski element hvata tvrde čestice i iscurele ostatke filterskog medija, štiteći ultrafiltracijski membranski element.
Prednosti: Sprema pijesak i čvrste nečistoće koje donosi curenje medija, štiteći vlakna membrane od fizičkih ogrebotina.
Nedostaci: Ne tretira koloide ili organske tvari; filterski element je potrošni materijal; element filtera mora se zamijeniti kada se diferencijalni tlak poveća; oštećeni filtarski element izravno će omogućiti nečistoćama da uđu u sustav ultrafiltracije.
Tipična kompatibilnost s ulaznom vodom: neophodna za sve ultrafiltracijske-sustave pod pritiskom.
Kompatibilnost s ultrafiltracijom: potrebno za ultrafiltracijske sustave pod-tlačnim vanjskim i unutarnjim tlakom; općenito nije potrebno za uronjene MBR-ove, cjevaste sustave i keramičke membrane.
Razmatranja dizajna i održavanja: Postavite alarm diferencijalnog tlaka; strogo zabraniti rad kada diferencijalni tlak premaši granicu; nikada ne koristite oštećene ili nestandardne filterske elemente.
7. Ozon-biološki aktivni ugljen (O₃-BAC)
Princip procesa: Ozon oksidira velike organske molekule, nakon čega slijedi razgradnja nekih organskih tvari biološkim aktivnim ugljenom.
Prednosti: Značajno smanjuje dotok organske tvari, značajno smanjuje organsko i biološko onečišćenje ultrafiltracijske membrane; uklanja boju.
Nedostaci: Visoka ulaganja; velika potrošnja kemikalija tijekom rada; prekomjerna doza ozona može oštetiti PVDF organsku ultrafiltracijsku membranu; upravljanje složenim procesom; visoki zahtjevi za rad i upravljanje.
Tipična kompatibilnost s ulaznom vodom: površinska voda, komunalna otpadna voda s visokim sadržajem organske tvari.
Kompatibilnost s ultrafiltracijom: duboka predtretman ultrafiltracije vanjskim pritiskom; zaostali ozon mora se kontrolirati, jer će zaostali ozon koji ulazi u membranu oksidirati vlakna PVDF membrane.
Razmatranja dizajna i održavanja: Nakon tretmana ozonom potrebno je provesti dovoljno otplinjavanje kako bi se osiguralo da zaostali ozon ne uđe u sustav ultrafiltracije.
8. Predtretman za omekšavanje (omekšavanje smolom/vapnom-natrijevim karbonatom)
Princip procesa: Uklanja tvrdoću kalcija i magnezija i silicij, smanjujući tendenciju stvaranja kamenca.
Prednosti: Smanjuje anorgansko stvaranje kamenca na površini ultrafiltracijske membrane dok istovremeno štiti naknadni RO sustav.
Nedostaci: Složen sustav; visoka potrošnja reagensa; smola zahtijeva regeneraciju; povećana slanost u permeatu.
Tipična kompatibilnost s utjecajem: rudnička voda visoke-tvrdoće, industrijska obnovljena voda visoke-tvrdoće.
Usklađivanje s ultrafiltracijom: predtretman se može odabrati prije ultrafiltracije, uglavnom se koristi za vodu visoke-tvrdoće; nije univerzalna konfiguracija.
II. Preporučene kombinacije predtretmana za različite izvore sirove vode
1. Komunalni sekundarni biološki efluent (prerađena voda)
Preporučeno: Koagulacijska sedimentacija → Više{0}}medijska filtracija → Sigurnosni filtar → Ultrafiltracija vanjskim tlakom
Ključne kontrolne točke: Suspendirane krutine i mikroorganizmi u biološkom efluentu; pretjerani PAM je strogo zabranjen.
2. Rudnička voda (visoka količina suspendiranih krutih tvari, visoka tvrdoća)
Preporučeno: Koagulacijsko bistrenje → Više{0}}medijska filtracija → Disk filtar → Sigurnosni filtar → Ultrafiltracija vanjskim tlakom
Ključne točke prevencije i kontrole: curenje medija za filtriranje u kućište membrane; jedinica za omekšavanje može se dodati za visoku tvrdoću.
3. Površinska voda (voda iz rezervoara, s visokim sadržajem huminske kiseline i organske tvari)
Preporučeno: Koagulacija i sedimentacija → Multi-mediji → Filtracija s aktivnim ugljenom → Sigurnosni filter → Ultrafiltracija pod vanjskim tlakom; Za vrlo visok sadržaj organske tvari može se dodati ozon-BAC.
4. Otpadne vode s visokim sadržajem ulja i čvrstih tvari (ultrafiltracija cjevovoda/T-MBR)
Preporučeno: Odvajanje ulja-Flotacija → Koagulacija i sedimentacija → Ultrafiltracija cjevovoda; Membrane cjevovoda vrlo su otporne na onečišćenje i mogu eliminirati potrebu za više-fatnom filtracijom, ali su odvajanje ulja i flotacija ključni.
5. Komunalne otpadne vode izravno ulaze u potopljeni MBR
Sam MBR spremnik za biološki tretman je proces predtretmana, s prednjim dijelom koji se uglavnom sastoji od zaslona i primarnog taložnika; pješčana filtracija i aktivni ugljen nisu potrebni.
III. Često korištene zablude tijekom provedbe projekta
1. Tretiranje samo{1}}filtara i diskastih filtara kao jedinog predtretmana za ultrafiltraciju, bez koagulacije i sedimentacije ili multi-medija, dopuštajući koloidima da izravno uđu u membranu, što rezultira porastom razlike tlaka.
2. Pretjerano dodavanje PAM-a koagulacijskom sustavu možda neće biti vidljivo golim okom, ali uzrokuje nepovratno organsko onečišćenje ultrafiltracijske membrane, a početna razlika tlaka ne može se vratiti bez obzira na to koliko se kemijskog čišćenja provodi.
3. Multi-medijski filtarski medij zgrušavanje i curenje dopuštaju česticama pijeska da uđu u kućište membrane i oštete vlakna membrane, što rezultira abnormalnim SDI u permeatu.
4. Dugo-nedostatak povratnog ispiranja spremnika s aktivnim ugljenom dovodi do rasta velikog broja mikroorganizama, uzrokujući kontinuirano biološko obraštanje ultrafiltracijske membrane.
5. U ozon-BAC procesu, zaostali ozon nije potpuno uklonjen, oksidira PVDF membranu i slabi čvrstoću membranskih vlakana.
6. Dodavanje pješčanih filtera i aktivnog ugljena u MBR sustav je nepotrebna investicija i povećava rizik od začepljenja.
Cilj predtretmana nije tretiranje vode da zadovolji standard ultrafiltracije, već da ga dosljedno i stabilno ispuni. Povremeno pridržavanje je besmisleno; vrijednost predtretmana leži u njegovoj sposobnosti da izdrži fluktuacije u kvaliteti vode. Ultrafiltracija može tolerirati određenu količinu kontaminanata, ali ne može izdržati povremeni kvar predtretmana.
Predtretman je prva linija obrane u sustavu ultrafiltracije. Različite ultrafiltracijske membrane imaju različite razine otpornosti: cjevaste i keramičke membrane su najotpornije na udarce; sljedeće su membrane od šupljih vlakana pod vanjskim tlakom; a najosjetljivije su membrane šupljih vlakana pod unutarnjim tlakom.
Prilikom odabira membrane prvo biste trebali odrediti kombinaciju predtretmana na temelju kvalitete sirove vode, a zatim odabrati konfiguraciju ultrafiltracijske membrane, umjesto jednostavnog odabira ultrafiltracijske membrane i zatim dodavanja sustava predtretmana.