Ultrafiltrering er ikke et vidundermiddel. 70%-80 % af tilstopning af ultrafiltreringssystemet stammer fra mislykket forbehandling. Mange projekter behandler ultrafiltrering som en "sidste udvej", hvilket forenkler og skærer hjørner i forbehandlingen. Uanset om der anvendes hulfiber, fladplade, rørformede eller keramiske membraner, vil der forekomme hurtige trykforskelle, hyppig kemisk rensning og væsentligt forkortet membranlevetid.
Almindelige almindelige ultrafiltreringsforbehandlingsprocesser omfatter: koagulationssedimentering, multi-mediefiltrering, aktivt kulfiltrering, diskfiltre, selv-rensende filtre, ultrafiltreringsfor-mikrofiltrering, ozon-biologisk aktivt kul og blødgørende forbehandling. Forbehandlingskombinationen varierer meget afhængigt af den indgående vandkvalitet (minevand, kulkemiske tailings, kommunalt sekundært spildevand, overfladevand).
I. Detaljeret sammenligning af forbehandlingsprocesser
1. Koagulation-Sedimentation (koagulationsafklaring)
Procesprincip: Tilføjelse af PAC/PAM forårsager flokkulering af kolloider, suspenderede faste stoffer, noget fosfor og store organiske molekyler, hvilket opnår fast-væskeseparation gennem sedimentering.
Fordele: Fremragende fjernelse af suspenderede stoffer, kolloider og turbiditet; fjerner noget hydrofobt organisk materiale; moden drift, velegnet til store-projekter; relativt kontrollerbar investering.
Ulemper: Høje krav til reagensdoseringskontrol; overskydende reagenser kan introducere resterende aluminiumsalte og polymere flokkuleringsmidler, hvilket direkte forårsager irreversibel tilstopning af ultrafiltreringssystemet; stor slamudledning; stort fodaftryk; flokkuleringseffekten forringes i miljøer med lav-temperatur.
Typisk influentkompatibilitet: Overfladevand, minevand, industrispildevand med høj-turbiditet.
Matching med ultrafiltrering: Mest almindeligt anvendte for-behandlingstrin til ultrafiltrering af hulfiber med ekstern tryk; overdreven tilsætning af PAM er strengt forbudt, da resterende PAM er en dræber for ultrafiltrering.
Design- og driftspunkter: Kontrol af spildevands turbiditet Mindre end eller lig med 5 NTU; streng kontrol med PAM-dosering, minimer brugen af anionisk PAM; forlænge flokkuleringstiden passende om vinteren ved lave temperaturer.
2. Multi-mediefiltrering (kvartssand + antracit)
Procesprincip: Tyngdekraftstrykfiltrering, der er afhængig af filtermedielaget til at fange fine suspenderede faste stoffer og kolloider.
Fordele: Fjerner fine partikler tilbage efter sedimentering; stabil drift; velkendt for vedligeholdelsespersonale; velegnet til store vandmængder; kan tilbageskylles og regenereres.
Ulemper: Dårlig modstand mod stødbelastninger; store udsving i indstrømmende turbiditet, tilbøjelige til medieafstrømning; mediekagning og fine sandpartikler, der trænger ind i ultrafiltreringssystemet efter sammenbagning og ridser membranfibrene; næsten nul fjernelseskapacitet for opløst organisk stof.
Typisk influentkompatibilitet: Spildevand efter koagulering og sedimentering; minevand, kommunalt genvundet vand.
Ultrafiltreringskompatibilitet: Standard for-filterenhed til ultrafiltrering af eksternt tryk-type; kan ikke bruges som eneste forbehandling til ultrafiltrering.
Design- og vedligeholdelsesovervejelser: Kontroller regelmæssigt filtermediet for at forhindre afstrømning; sikre en rimelig tilbageskylningsintensitet; straks undersøge enhver pludselig stigning i spildevandets turbiditet for at forhindre sand i at trænge ind i ultrafiltreringsmembranhuset.
3. Aktiveret kulfiltrering (granulær aktivt kul GAC)
Procesprincip: Adsorption fjerner noget humussyre, farve og noget hydrofobt organisk materiale.
Fordele: Reducerer organisk belastning, mindsker organisk tilsmudsning af ultrafiltreringssystemet; fjerner noget resterende klor.
Ulemper: Kan ikke fjerne suspenderede stoffer; tilbøjelig til mikrobiel vækst i de senere stadier af driften, med spildevand, der transporterer store mængder bakterier og biologisk affald, hvilket forårsager alvorlig biobegroning i ultrafiltreringssystemet; aktivt kul kræver regelmæssig regenerering eller udskiftning; olieagtig indstrømning kan nemt forårsage nedbrydning af aktivt kul og sammenklumpning.
Typisk tilstrømningskompatibilitet: Overfladevand, noget kemisk spildevand, vand med højt organisk indhold.
Anvendelse med ultrafiltrering: Eksternt tryk ultrafiltrering kan forbedres med forbehandling; anbefales ikke til høj olie eller høj SS spildevand.
Design- og vedligeholdelsesovervejelser: Regelmæssig tilbageskylning; kontrol tom seng kontakt tid; være opmærksom på mikrobielle udbrud i tanken med aktivt kul; udskift aktivt kul omgående, når det bliver ineffektivt.
4. Selv-rensende filter
Procesprincip: Metalfilterskærm, online automatisk børste/sugefiltrering, generelt med en præcision på 50-200μm.
Fordele: Fuldautomatisk kontinuerlig drift; lille fodaftryk; ingen grund til at udskifte filtermedier; velegnet til høje strømningshastigheder; lav vedligeholdelsesbelastning.
Ulemper: Opfanger kun store partikelformige urenheder, fuldstændig ineffektiv over for kolloider og fine suspenderede stoffer; kan ikke reducere turbiditet; beskadiget filterskærm tillader urenheder at komme direkte ind i downstream-processen.
Typisk kompatibilitet med indløbsvand: Beskytter nedstrøms udstyr; for-filtrering af sikkerhedsmæssige årsager.
Matcher med ultrafiltrering: Kun til beskyttelse, ikke som hovedforbehandlingen til ultrafiltrering;- generelt placeret efter multi-mediefiltre og før ultrafiltreringssikkerhedsfilteret.
Design- og vedligeholdelsespunkter: Tillad flowmargin ved valg af model; tjek jævnligt filterskærmen for integritet.
5. Disc Filter (Stablet Disc Filter)
Procesprincip: Plastskive kompressionsfiltrering, nøjagtighed 5-100μm, automatisk tilbageskylning.
Fordele: Højere filtreringsnøjagtighed end almindelige selv-rensende filtre; hurtig tilbageskylning; lille fodaftryk; høj grad af automatisering.
Ulemper: Ineffektiv mod kolloider og opløst organisk stof; olieholdigt vand kan nemt forårsage diskadhæsion og tilstopning; hyppig tilbageskylning under høje SS-forhold.
Typisk kompatibilitet med indløbsvand: Genvundet vand, minevand, efter for-sedimentationsfiltrering.
Matcher med ultrafiltrering: Bruges ofte som for-filter i ultrafiltreringssystemer med eksternt tryk, der erstatter nogle multi-mediefiltre; kan ikke bruges alene til indløbsvand med høj turbiditet.
Design- og vedligeholdelsesovervejelser: Brug med forsigtighed til olieholdigt spildevand; regelmæssigt adskille og kontrollere filterskivens vedhæftning.
6. Sikkerhedsfilter (mikrofiltrering, 5-10μm filterelement)
Procesprincip: Filterelementet opfanger hårde partikler og lækkede filtermedierester og beskytter ultrafiltreringsmembranelementet.
Fordele: Opfanger sand og hårde urenheder, der kommer ind af utætte medier, og beskytter membranfibrene mod fysiske ridser.
Ulemper: Behandler ikke kolloider eller organisk materiale; filterelement er et forbrugsstof; filterelementet skal udskiftes, når differenstrykket stiger; beskadiget filterelement vil direkte tillade urenheder at trænge ind i ultrafiltreringssystemet.
Typisk kompatibilitet med indløbsvand: Vigtigt for alle tryk-ultrafiltreringssystemer.
Ultrafiltreringskompatibilitet: Påkrævet for tryk-type eksterne og interne tryk ultrafiltreringssystemer; generelt ikke påkrævet for nedsænkede MBR'er, rørformede systemer og keramiske membraner.
Design- og vedligeholdelsesovervejelser: Indstil en differenstrykalarm; strengt forbyde drift, når differenstrykket overstiger grænsen; Brug aldrig beskadigede eller substandard filterelementer.
7. Ozon-Biologisk aktivt kul (O₃-BAC)
Procesprincip: Ozon oxiderer store organiske molekyler, efterfulgt af nedbrydning af noget organisk stof med biologisk aktivt kul.
Fordele: Reducerer markant indstrømmende organisk materiale, reducerer markant organisk og biologisk tilsmudsning af ultrafiltreringsmembranen; fjerner farve.
Ulemper: Høj investering; højt kemikalieforbrug under drift; for høj ozondosering kan beskadige den organiske PVDF-ultrafiltreringsmembran; kompleks proceskontrol; høje krav til drift og ledelse.
Typisk kompatibilitet med indløbsvand: Overfladevand, kommunalt genvundet vand med højt indhold af organisk stof.
Ultrafiltreringskompatibilitet: Eksternt tryk ultrafiltrering dyb forbehandling; resterende ozon skal kontrolleres, da resterende ozon, der kommer ind i membranen, vil oxidere PVDF-membranfibrene.
Design- og vedligeholdelsesovervejelser: Tilstrækkelig afgasning bør implementeres efter ozonbehandling for at sikre, at ingen resterende ozon kommer ind i ultrafiltreringssystemet.
8. Blødgørende forbehandling (harpiks/kalk-blødgøring af natriumkarbonat)
Procesprincip: Fjerner calcium- og magnesiumhårdhed og silicium, hvilket reducerer afkalkningstendensen.
Fordele: Reducerer uorganisk afskalning på ultrafiltreringsmembranoverfladen, mens den beskytter det efterfølgende RO-system.
Ulemper: Kompleks system; højt reagensforbrug; harpiks kræver regenerering; øget saltholdighed i permeat.
Typisk influentkompatibilitet: Minevand med høj-hårdhed, industrielt genvundet vand med høj-hårdhed.
Matching med ultrafiltrering: Forbehandling kan vælges opstrøms for ultrafiltrering, mest brugt til vand med høj-hårdhed; ikke en universel konfiguration.
II. Anbefalede forbehandlingskombinationer til forskellige råvandskilder
1. Kommunalt sekundært biologisk spildevand (genvundet vand)
Anbefalet: Koagulationssedimentering → Multi-mediefiltrering → Sikkerhedsfilter → Eksternt tryk ultrafiltrering
Nøglekontrolpunkter: Suspenderede faste stoffer og mikroorganismer i biologisk spildevand; overdreven PAM er strengt forbudt.
2. Minevand (højt suspenderet tørstof, høj hårdhed)
Anbefalet: Koagulationsafklaring → Multi-mediefiltrering → Diskfilter → Sikkerhedsfilter → Eksternt tryk ultrafiltrering
Vigtige forebyggelses- og kontrolpunkter: Filtermedielækage ind i membranhuset; blødgøringsenhed kan tilføjes for høj hårdhed.
3. Overfladevand (beholdervand, højt indhold af humussyre og organisk stof)
Anbefalet: Koagulation og sedimentering → Multi-medier → Aktiveret kulfiltrering → Sikkerhedsfilter → Eksternt tryk ultrafiltrering; For meget højt indhold af organisk stof kan der tilføjes ozon-BAC.
4. Høj olie og højt fast spildevand (pipeline ultrafiltration/T-MBR)
Anbefalet: Olieseparation-Flotation → Koagulation og sedimentation → Pipeline Ultrafiltration; Rørledningsmembraner er meget modstandsdygtige over for tilsmudsning og kan eliminere behovet for fler-finfiltrering, men olieseparation og flotation er afgørende.
5. Kommunalt spildevand direkte ind i nedsænket MBR
Selve MBR biologiske behandlingstanken er en forbehandlingsproces, hvor frontenden hovedsageligt består af en skærm og en primær sedimentationstank; sandfiltrering og aktivt kul er ikke påkrævet.
III. Ofte brugte misforståelser under projektimplementering
1. Behandling af selv-rensende filtre og skivefiltre som den eneste forbehandling til ultrafiltrering, uden koagulering og sedimentering eller multi-medier, hvilket tillader kolloider at komme direkte ind i membranen, hvilket resulterer i en stigning i trykforskellen.
2. Overdreven PAM-tilsætning til koagulationssystemet er muligvis ikke synlig for det blotte øje, men det forårsager irreversibel organisk tilsmudsning af ultrafiltreringsmembranen, og den indledende trykforskel kan ikke genoprettes, uanset hvor meget kemisk rensning der udføres.
3. Multi-mediefiltermediet kager og lækager tillader sandpartikler at trænge ind i membranhuset og beskadige membranfibrene, hvilket resulterer i unormal SDI i permeatet.
4. Langvarig-manglende tilbageskylning af tanken med aktivt kul fører til vækst af et stort antal mikroorganismer, hvilket forårsager kontinuerlig biobegroning af ultrafiltreringsmembranen.
5. I ozon-BAC-processen fjernes resterende ozon ikke fuldstændigt, hvilket oxiderer PVDF-membranen og svækker membranfiberstyrken.
6. Tilføjelse af sandfiltre og aktivt kul til MBR-systemet er en unødvendig investering og øger risikoen for tilstopning.
Målet med forbehandling er ikke at behandle vandet for at opfylde standarden for ultrafiltrering, men konsekvent og stabilt at opfylde det. Lejlighedsvis overholdelse er meningsløs; værdien af forbehandling ligger i dens evne til at modstå udsving i vandkvaliteten. Ultrafiltrering kan tolerere en vis mængde forurenende stoffer, men den kan ikke modstå det periodiske svigt af forbehandlingen.
Forbehandling er den første forsvarslinje i et ultrafiltreringssystem. Forskellige ultrafiltreringsmembraner har forskellige niveauer af elasticitet: rørformede og keramiske membraner er de mest modstandsdygtige over for stød; udvendigt tryksatte hulfibermembraner er næste; og indvendigt tryksatte hulfibermembraner er de mest sårbare.
Når du vælger en membran, bør du først bestemme forbehandlingskombinationen baseret på råvandskvaliteten og derefter vælge ultrafiltreringsmembrankonfigurationen i stedet for blot at vælge en ultrafiltreringsmembran og derefter tilføje et forbehandlingssystem.