Kiedy wiele osób po raz pierwszy styka się z membranowymi systemami uzdatniania wody, ultrafiltracja, nanofiltracja i odwrócona osmoza często wydają się bardzo podobne. Wszystkie są technologiami „filtracji membranowej”, wszystkie wymagają działania pod ciśnieniem-i nawet wygląd sprzętu wygląda dość podobnie. Jednak po zastosowaniu w rzeczywistych projektach przemysłowych staje się jasne, że te trzy procesy w rzeczywistości rozwiązują zupełnie inne problemy. Niektóre nadają się do uzdatniania mętnej wody; niektóre mają na celu zmniejszenie twardości; podczas gdy inne są specjalnie używane do głębokiego odsalania.
W wielu projektach wysokie ciśnienie robocze, częste zanieczyszczanie membran i zwiększone koszty operacyjne nie są spowodowane samymi problemami ze sprzętem, ale tym, że związek pomiędzy UF, NF i RO nie był jasno zrozumiany na wczesnym etapie projektowania.
Największa różnica między trzema systemami membranowymi to nie tylko „precyzja filtracji”
Kiedy wielu użytkowników po raz pierwszy rozumie systemy membranowe, pierwszą rzeczą, na którą zwracają uwagę, jest todokładność filtracji. Ultrafiltracja charakteryzuje się stosunkowo dużą precyzją filtracji; nanofiltracja jest dokładniejsza; a odwrócona osmoza jest najlepsza. Jednak w rzeczywistych zastosowaniach inżynieryjnych tak naprawdę liczy się nie to, „co filtruje mniejsze cząstki”, ale raczej: co dokładnie usuwa?
Na przykład w tym samym wiadrze z surową wodąmogą to być piasek, rdza, zawiesiny, bakterie, koloidy, materia organiczna, a także jony wapnia i magnezu, sole, metale ciężkie i rozpuszczone zanieczyszczenia.Jednakże cele leczenia systemów UF, NF i RO są zupełnie inne.
Ultrafiltracja przypomina raczej „przesiewanie zanieczyszczeń”
Podstawową funkcją systemu ultrafiltracji jest najpierw oddzielenie „widocznych lub podatnych na zanieczyszczenia-substancji o dużych-cząsteczkach” od wody. Na przykład:
- Zawieszone ciała stałe
- Koloidy
- Osad i piasek
- Makrocząste materia organiczna
- Niektóre bakterie
Substancje te mają stosunkowo duże rozmiary i mogą być bezpośrednio zatrzymywane przez membranę ultrafiltracyjną. Ultrafiltracja ma jednak jedną oczywistą cechę: nie usuwa rozpuszczonych soli na dużą skalę. Innymi słowy, jony wapnia i magnezu, a także niektóre sole mineralne w wodzie są nadal zatrzymywane.
Dlatego wielu użytkowników zauważa, że choć woda po ultrafiltracji staje się bardzo przejrzysta, to przewodność nie zmienia się znacząco. Z tego też powodu ultrafiltracja jest często stosowana na etapie obróbki wstępnej w wielu projektach uzdatniania wody w systemach uf. Jego prawdziwą wartością nie jest ostateczne odsalanie, alezmniejszając ryzyko zanieczyszczania dalszych systemów.
Nanofiltracja wchodzi w etap „selektywnej separacji”
Jeśli ultrafiltracja rozwiązuje głównie „problem dużych cząstek”, to system nanofiltracji już zaczął rozwiązywać „problem częściowej separacji jonów”. Jest to również najbardziej źle rozumiany aspekt nanofiltracji.
Wiele osób wierzy, że nanofiltracja to po prostu „pomiędzy ultrafiltracją a odwróconą osmozą”, ale w rzeczywistości jej największą cechą jest to, żezaczyna zapewniać zdolność do selektywnego odsalania.Na przykład podczas przemysłowego uzdatniania wody niektóre źródła wody-o wysokiej twardości zawierają duże ilości jonów wapnia i magnezu. Jeśli przedostaną się one bezpośrednio do dalszych systemów, łatwo może nastąpić osadzanie się kamienia.
W tym momencie nanofiltracja może preferencyjnie usunąć część jonów dwuwartościowych, zachowując część jonów jednowartościowych. Dlatego nanofiltracja nie przypomina ultrafiltracji, która prawie nie powoduje odsalania, ani odwróconej osmozy, która powoduje głębokie odsalanie. To jestbardziej odpowiedni do zastosowań wymagających „umiarkowanej separacji”.
Z tego powodu w wielu przemysłowych systemach zmiękczania wody priorytetem są procesy NF. Ponadto nanofiltracja również wymaga działania pod ciśnieniem-i powoduje wypływ koncentratu podczas pracy. Dlatego podczas projektowania systemu zwykle uwzględnia się jednocześnie stopień odzysku i obróbkę koncentratu.
Odwrócona osmoza to prawdziwy proces „głębokiego odsalania”.
Największą różnicą między systemem odwróconej osmozy a UF lub NF jest to, że nie jest to już zwykła filtracja, aległęboka separacja. RO charakteryzuje się niezwykle wysoką precyzją filtracji. Umożliwia przepływ cząsteczek wody, zatrzymując większość soli, jonów i śladowych zanieczyszczeń po drugiej stronie membrany. Innymi słowy,ultrafiltracja dotyczy głównie „cząstek”; nanofiltracja dotyczy głównie „jonów częściowych”; podczas gdy odwrócona osmoza bezpośrednio radzi sobie z „większością rozpuszczonych substancji”.
W rezultacie RO jest szeroko stosowana w systemach wody czystej,-o wysokiej czystości i wodzie ultraczystej. Szczególnie w zastosowaniach procesowych o wysokich-standardach, takich jak elektronika, produkcja precyzyjna ileki stosowane w procesie odwróconej osmozyodwrócona osmoza stała się jedną z podstawowych technologii.
Jednak wielu użytkowników pomija jedną ważną kwestię: im bardziej precyzyjny jest system RO, tym wyższe są wymagania dotyczące jakości wody zasilającej. Jeśli surowa woda zawiera nadmierną ilość zawieszonych ciał stałych, koloidów lub zanieczyszczeń organicznych, łatwo może wystąpić zanieczyszczenie membrany. Dlatego w rzeczywistych projektach inżynieryjnych RO jest rzadko używane samodzielnie.
Częściej Apołączony proces „ultrafiltracji + odwróconej osmozy”.jest adoptowany. Ultrafiltracja-z przodu zmniejsza ładunek zanieczyszczeń, podczas gdy-z tyłu RO przeprowadza głębokie odsalanie. Stało się to dojrzałą logiką procesu w projektach przemysłowych.
Dlaczego wiele projektów przemysłowych wykorzystuje razem UF, NF i RO?
Wielu użytkowników pyta: skoro RO ma najwyższą precyzję, dlaczego nie zastosować bezpośrednio samej odwróconej osmozy? Powód jest prosty. Systemy membranowe nie są „im wyższa precyzja, tym bardziej uniwersalny system”. W rzeczywistości,im bardziej precyzyjny system, tym bardziej wrażliwy staje się na warunki wody zasilającej.Jeżeli wszystkie zanieczyszczenia są przetwarzane bezpośrednio przez RO:
- Ciśnienie robocze wzrasta
- Zanieczyszczanie membrany przyspiesza
- Zwiększa się także częstotliwość czyszczenia
Dlatego projekty przemysłowe kładą nacisk na „obróbkę etapową”.
Na przykład,front-ultrafiltracja czołowa najpierw usuwa zawieszone ciała stałe i koloidy, pośrednia nanofiltracja zmniejsza część twardości, a na koniec RO przeprowadza głębokie odsalanie.Na każdym etapie rozwiązuje się tylko problem, do którego jest najbardziej odpowiedni. Dzięki temu cały system działa stabilniej. Obecnie jest ich wiele iprzemysłowe systemy ultrafiltracjirozwijają się również w kierunku modularyzacji i automatyzacji. Ich głównym celem nie jest po prostu poprawa precyzji filtracji, ale zwiększenie stabilności operacyjnej całego systemu membranowego.
Podczas wyboru systemu nie skupiaj się wyłącznie na tym, czy woda wygląda na czystą
Wiele firm już na wczesnym etapie selekcji łatwo popada w nieporozumienie: skupiając się jedynie na końcowej jakości wody. Jednak w przypadku uzdatniania wody przemysłowej naprawdę liczy się to, czy system może działać stabilnie w dłuższej perspektywie. Dzieje się tak, ponieważ różne procesy obejmują różne:
- Zużycie energii
- Wskaźniki odzyskiwania
- Cykle czyszczenia
- Ciśnienia robocze
- Właściwości przeciwporostowe-
Dlatego naprawdę rozsądny projekt systemu zwykle nie polega na „wyborze tylko jednej membrany”, ale na połączeniu różnych technologii w zależności od warunków wody surowej. Dla użytkowników przemysłowych odpowiednia kombinacja procesów jest często ważniejsza niż pojedynczy element wyposażenia o wysokich-specyfikacjach.