I sistemi di ultrafiltrazione possono essere progettati e progettati in diverse combinazioni possibili in base all'applicazione e alla qualità dell'acqua di fonte. Esistono diversi materiali, forme della membrana, tipi di flusso e configurazioni. Il nostro articolo su Nozioni di base sull'ultrafiltrazione descrive questi aspetti in dettaglio. Ogni possibile configurazione della tecnologia di ultrafiltrazione, ha proprietà che determinerebbero la misura migliore per l'applicazione specifica o la qualità dell'acqua di fonte. La determinazione di una migliore configurazione delle configurazioni dipenderebbe dai seguenti fattori, tra cui concentrazione di solidi sospesi, olio / grasso, colore e consumo di energia.

In questo particolare articolo, esamineremo e confronteremo i pro e i contro di due coppie di Ultrafiltrazione configurazioni tecnologiche:

Filtrazione senza uscita rispetto alla filtrazione a flusso incrociato e configurazione sommersa rispetto alla configurazione del serbatoio a pressione.

Dead-end vs flusso incrociato

Uno dei concetti più importanti nel trattamento delle acque è la fluidodinamica. La dinamica dei fluidi può essere spiegata brevemente come fluiscono i fluidi attraverso il sistema a membrana. Queste dinamiche hanno effetti sull'uso di energia e sul tasso di accumulo di solidi. La selezione del tipo di flusso dipende dai livelli di concentrazione di solidi sospesi nell'acqua di alimentazione.

Flusso senza uscita

In una configurazione di filtrazione con tecnologia di ultrafiltrazione a flusso cieco, l'acqua di alimentazione scorre perpendicolare alla superficie della membrana. Molecole e particelle più piccole della dimensione effettiva dei pori passano attraverso il lato opposto mentre la materia più grande si accumula in uno strato di torta sulla superficie della membrana.

Vantaggi

• Bassa energia

  • Tutta l'energia immessa nel flusso viene spesa direttamente per forzare l'acqua attraverso la membrana.

• Nessun ricircolo

  • Nessun solido in eccesso viene trasportato attraverso il sistema, tutte le particelle si accumulano sulla membrana, quindi non è necessario il ricircolo.

• Impronta più piccola

  • La mancanza di ricircolo significa che non sono necessarie ulteriori linee, pompe o valvole e non viene spesa energia aggiuntiva per questa funzionalità.

Svantaggi

• Lavaggio della schiena più frequente

  • L'accumulo continuo sulla membrana richiede una pulizia più frequente che può portare a costi operativi più elevati.

• Diminuzione del flusso di membrana

  • Man mano che lo strato di torta sulla membrana si ispessisce, il flusso attraverso la membrana diminuisce quando il flusso viene bloccato da questi solidi.

Flusso incrociato

Una configurazione di filtrazione con tecnologia di ultrafiltrazione a flusso incrociato ha il flusso di acqua di alimentazione parallelo alla superficie della membrana. Mentre scorre lungo la lunghezza della membrana, acqua e piccole particelle passano attraverso la membrana mentre alcuni solidi aderiscono alla superficie della membrana. Di conseguenza, il resto di questi solidi continua fino alla fine della nave. La forza di taglio generata dal flusso di acqua tangenziale, inoltre, setaccia la membrana e aiuta a mantenere una membrana più pulita nelle fonti d'acqua con elevati livelli di solidi sospesi totali.

Vantaggi

• Forze di taglio

  • Il flusso tangenziale provoca una forza di taglio che setaccia la superficie della membrana e porta via lo strato solido in eccesso.

• Maggiore tasso di rimozione del liquido

  • Poiché lo strato di torta dei solidi viene mantenuto sottile, il flusso del sistema è in genere molto più coerente.

• Maggiore durata della membrana

  • Lo strato sottile di torta e la pulizia frequente di questa azione a flusso incrociato mantengono la membrana in buone condizioni di lavoro per periodi di tempo più lunghi riducendo i costi operativi di pulizia chimica.

Svantaggi

• Ricircolo necessario

  • Poiché non tutta l'acqua viene aspirata attraverso la membrana in un dato momento, è necessario il ricircolo per prevenire la perdita eccessiva di acqua.

• Maggiore energia

  • La combinazione della pressione della membrana trans e della forza necessaria per spostare il fluido lungo la membrana e ricircolarlo, richiedono più energia per realizzare questa funzionalità.

Recipiente sommerso vs recipiente a pressione

I fluidi che il sistema sta trattando devono essere contenuti in qualche modo per essere trattati in modo efficace. Esistono in genere due configurazioni tecnologiche di ultrafiltrazione predominanti. La scelta della configurazione in genere può dipendere dall'applicazione del trattamento, dalla concentrazione di solidi nell'acqua di fonte, dai requisiti di pressione, dalle portate e dall'accessibilità.

Sommerso

Conosciuto anche come configurazione immersa, questo comporta un grande serbatoio aperto all'atmosfera. Una serie di membrane viene abbassata nel serbatoio riempito con acqua di alimentazione. La pressione del vuoto forza il passaggio dell'acqua nel sistema a membrana e fino a un tubo di uscita collegato al resto delle membrane.

Vantaggi

• Ispezione visuale

  • Poiché la superficie del serbatoio è esposta all'atmosfera, gli operatori possono vedere chiaramente le membrane al lavoro e notare eventuali problemi ad occhio.

• Funzionamento a bassa pressione

  • Una pressione differenziale inferiore viene utilizzata per filtrare l'acqua.

Svantaggi

• Operazione effettuata a quote più elevate

  • Più alto è il livello del mare, maggiore è la pressione atmosferica, che diminuisce la pressione differenziale.

• Operazione effettuata a temperature dell'acqua di alimentazione più fredde

  • Quando la temperatura dell'acqua di alimentazione diminuisce, la viscosità dell'acqua aumenta e costringe le pompe a lavorare di più per compensare.

• Tempi di fermo più lunghi per la sostituzione della membrana

  • Quando si sostituiscono le membrane, l'intera struttura del telaio su cui sono montati deve essere sollevata dal serbatoio e, a quel punto, il sistema non può essere utilizzato fino al termine della manutenzione.

Recipiente a pressione

Questa è una configurazione tecnologica di ultrafiltrazione in cui le membrane sono alloggiate individualmente all'interno di tubi cilindrici realizzati con materiali come PVC, PE o PVDF. Molti di questi sono montati su skid e collegati in configurazione parallela. Una pompa a pressione aspira acqua attraverso la membrana. Queste configurazioni di flusso possono essere gestite come modalità di filtraggio interno-esterno o esterno-interno.

Vantaggi

• Ampia gamma di pressioni di esercizio

  • Poiché non dipende dalla pressione atmosferica, i recipienti a pressione sono in grado di gestire disturbi come cambiamenti temporanei nella qualità dell'acqua di alimentazione.

• Flusso più elevato

  • In grado di operare a un flusso più elevato, il che significa che può elaborare un volume maggiore di acqua in un giorno.

• Pulizia più sicura e affidabile

  • Essendo in un contenitore chiuso, i fumi provenienti da qualsiasi detergente chimico non penetrano nell'aria circostante.

• Resistente alla contaminazione esterna

  • Il design chiuso impedisce che l'acqua di alimentazione, l'acqua di lavaggio posteriore o la membrana vengano contaminate da forze esterne.

Svantaggi

• Maggiori costi per l'edilizia abitativa

  • Mentre un sistema sommerso, ad esempio, ha un solo serbatoio di grandi dimensioni, i sistemi di recipienti a pressione possono avere un costo maggiore a causa del numero di singole unità abitative necessarie per le membrane.

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