Wcappello vero?

Il trattamento di ultrafiltrazione è una forma di filtrazione su membrana simile all'osmosi inversa, che separa le particelle solide dalla fonte di influenza liquida. Questo processo si trova tra microfiltrazione e nanofiltrazione in termini di rimozione delle dimensioni di cattura delle particelle. Ha applicazioni come prefiltro per altri processi di trattamento o come filtro di lucidatura terziaria nelle applicazioni di trattamento dell'acqua potabile e delle acque reflue.

Come funziona:

Per renderlo semplice, il trattamento di ultrafiltrazione funziona utilizzando un gradiente di pressione per forzare l'acqua attraverso una membrana semipermeabile, lasciando particelle più grandi e minerali intrappolati sull'altro lato.

Naturalmente, questo filtro a membrana può essere implementato in vari modi. Pertanto, discuteremo e descriveremo le diverse potenziali configurazioni per i sistemi di ultrafiltrazione.

Configurazioni di flusso:

In che modo fluisce l'acqua grezza influente in relazione all'orientamento della membrana può influire sul funzionamento di questo processo di sistema. Ogni configurazione presenta alcuni vantaggi e svantaggi che devono essere considerati nella progettazione del sistema di trattamento dell'ultrafiltrazione.

Fuori dentro

Per una membrana cilindrica, l'acqua grezza scorre dalla porzione esterna verso l'interno verso l'asse centrale, come illustrato di seguito. Questo schema di flusso funziona bene in situazioni di solidi sospesi totali più elevati (TSS), al contrario del flusso interno-esterno.

Alla rovescia

L'acqua grezza influente scorre nello spazio centrale di un tubo a membrana e quindi radialmente verso l'esterno, come mostrato di seguito. Quando è necessaria un'idrodinamica uniforme, questo schema di flusso è il migliore, ma non funziona bene nelle applicazioni TSS più elevate.

Flusso incrociato

L'influente scorre parallelamente alla lunghezza della membrana, ma il gradiente di pressione attraverso la membrana attira l'acqua dall'altra parte e i solidi si raccolgono sulla membrana in uno strato sottile. È necessaria più energia per generare flussi incrociati, ma lo strato di solidi può essere mantenuto più a lungo in uno strato più sottile.

Flusso senza uscita

Il flusso è perpendicolare alla superficie della membrana. L'acqua filtrata passa attraverso la membrana mentre i solidi rimangono sul lato opposto, attaccati alla superficie della membrana in uno strato spesso. La produzione di un flusso senza uscita non richiede molta energia, ma lo strato solido si accumula molto più rapidamente, rendendo questa configurazione più utile per concentrazioni di contaminanti nell'acqua di origine inferiore.

Configurazioni di sistema

Le due considerazioni principali su come installare il sistema nel suo insieme si basano sul tipo di nave e su come sono aerate le membrane.

Sommerso

Tecnicamente, la maggior parte dei sistemi di trattamento di ultrafiltrazione sono immersi nel senso che la membrana è completamente circondata da fluido, ma in particolare, questo termine si riferisce a sistemi che sono composti da grandi serbatoi riempiti con acqua grezza e più membrane sono abbassate in esso. Il serbatoio ha gli ingressi e le uscite necessari.

Pressurizzato

Quando una membrana è racchiusa in una sorta di unità abitativa pressurizzata. I sistemi sono in genere costituiti da più vasi collegati in parallelo. Ogni nave ha il proprio ingresso e uscita che si collegano a un'intestazione che consolida l'effluente trattato da tutte le navi in ​​un flusso. Le navi tendono anche ad essere cilindriche, tranne nel caso di una configurazione a membrana di piastre e telai.

Aerazione

Al fine di impedire alle membrane di raccogliere costantemente solidi sulla loro superficie, le unità di ultrafiltrazione implementano sistemi di aerazione che producono bolle che setacciano la superficie della membrana per rimuovere i solidi accumulati. Esistono due opzioni per l'installazione di sistemi di aerazione all'interno dell'unità filtro.

Integrato

In un sistema integrato, tutto è contenuto in una singola unità. Ad esempio, un serbatoio sommerso in cui l'aeratore si trova direttamente sotto le membrane. Oppure, un recipiente a pressione con un aeratore sul fondo della nave.

Separato

Qui, l'influenza grezza viene aerata in un serbatoio separato e quindi pompata nel serbatoio o nel contenitore contenente la membrana.

Tipi di membrana

polimerici

Queste membrane sono realizzate con materiali polimerici come polisulfone, polipropilene, acetato di cellulosa e acido polilattico. Le membrane polimeriche sono più comunemente utilizzate per la loro efficienza e convenienza.

Ceramica

Esiste un'ampia varietà di materiali per membrane ceramiche, dall'ossido di alluminio e carburo di silicio al biossido di titanio e al biossido di zirconio. Sono ben noti per la loro resistenza alle alte temperature o ai prodotti chimici corrosivi, ma sono anche molto più costosi.

Configurazioni a membrana

Le dimensioni e la forma della membrana hanno molto a che fare con il funzionamento del sistema. Ogni configurazione di membrana può avere particolari vantaggi e svantaggi, pertanto è necessaria un'attenta selezione.

Tubolare

Immagina un fascio di cannucce legato con una sottile membrana arrotolata all'interno di ogni cannuccia. I tubi stessi sono permeabili, quindi quando l'influente viene pompato, inizia all'interno della membrana semipermeabile e l'acqua passa attraverso di essa, quindi attraverso il tubo nella cavità del vaso. Il permeato risultante nella cavità viene quindi inviato alla fase di trattamento successiva. I sistemi tubolari in genere funzionano solo su flussi dentro e fuori, quindi la membrana non collassa all'interno del tubo.

Fibra cava

Questa configurazione è simile a un sistema tubolare, ma senza la membrana supportata all'interno di un vaso tubolare. Invece, la membrana stessa assomiglia di più a fili di spaghetti cotti ed è direttamente esposta all'acqua grezza. Questi sistemi possono essere gestiti come dentro-fuori o dentro-fuori, ma le fibre sottili e flessibili possono essere soggette a rotture.

Piastra e telaio

Tenendo le cose in cucina, immagina questo come un club sandwich. Crea un sandwich di un distanziatore tra due membrane piatte e impila multipli di quelli uno sopra l'altro con un po 'di spazio in mezzo. L'acqua di alimentazione viaggia tra le membrane adiacenti e l'acqua permeata filtrata passa attraverso le membrane al distanziatore che ha canali che la portano verso l'uscita dell'acqua trattata (trattata).

Ferita a spirale

Per questo, prendi il sandwich che hai preparato per la piastra e il telaio e avvolgilo attorno a un tubo perforato. L'acqua grezza viaggia attraverso il canale di alimentazione e filtra attraverso le membrane fino al canale di permeato. Il permeato quindi si sposta a spirale verso il centro verso l'uscita.

La tabella seguente indica le possibili combinazioni per i sistemi di trattamento dell'ultrafiltrazione. Ad esempio, una configurazione di membrana tubolare con flusso incrociato interno-esterno attraverso una membrana polimerica. Le X indicano che il tipo di flusso o il materiale della membrana è possibile per la determinata membrana.

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