Basınç-tipi ultrafiltrasyon ve batık ultrafiltrasyon, ultrafiltrasyon membran teknolojisinin ana akım mühendislikle tasarlanmış iki şeklidir. Aynı çekirdek membran filtreleme prensibini paylaşsalar da, itici güç, membran modül yapısı, çalışma modu ve uygulanabilir senaryolar bakımından farklılık gösterirler.
I. İtici Güç ve Çalışma Modu
Basınç-Türü Ultrafiltrasyon
Ham su, kapalı bir membran muhafazasına pompalanarak membran boyunca pozitif bir basınç farkı (tipik olarak 0,5-2,5 bar) oluşturulur. Arıtılmış su, basınç altında membrandan geçerek ürün su ucundan dışarı akar.
Ölü uç filtreleme veya çapraz-akışlı filtreleme olarak çalışabilir. Sonu olmayan filtrelemede su geri kazanım oranı %90-95'e ulaşabilir. Çapraz akışlı filtrelemede konsantre geri dönüştürülür ve geri kazanım oranı %75-%90'a düşer.
Membran akışı nispeten yüksektir ve su kalitesine ve membran performansına bağlı olarak tasarım değerleri tipik olarak 40–120 L/(m²·saat) arasında değişir.
Batık Ultrafiltrasyon
Membran modülü doğrudan açık su tankına daldırılır. Bir süzüntü pompası, membran boşluğundan suyu çekerek negatif basınç oluşturur (sadece 0,1-0,6 barlık transmembran basınç farkı, yani -10 ila -60 kPa). Su emme tahriki tarafından filtrelenir.
Bu, genellikle %95'ten büyük veya buna eşit bir sistem geri kazanım oranına ve uzun bir çamur giderme döngüsüne sahip, neredeyse tamamen çıkmaz filtrelemeden oluşur.{0}}
Akı nispeten düşüktür ve genellikle 15–40 L/(m²·saat) olarak tasarlanmıştır çünkü düşük basınç farkı ve yerçekimi çökelmesi yeterli membran alanı gerektirir.
II. Membran Modül Yapısı ve Malzeme Özellikleri
Basınç Tipi
Membran elyafları, genellikle 4 inç/8 inç çapında, 1–2 metre uzunluğunda ve 3–10 bar basınç direncine sahip silindirik bir basınç-taşıyıcı kabuk içinde kapsüllenir.
Membran elyafları içten veya dıştan basınçlandırılabilir, bu da 400–800 m²/m³ modül hacmine ulaşan son derece yüksek paketleme yoğunluğu sağlar (8 inçlik elemanlar 60–80 m²'lik bir membran alanına ulaşabilir).
Yaygın membran malzemeleri: PVDF, PES, PS; gözenek boyutu 0,01–0,04 μm; moleküler ağırlık sınırı 100–150 kDa.
Batık Tip
Membran elyafları, bir dış kabuk olmadan, bir perde veya demet konfigürasyonunda asılır ve doğrudan membran çerçevesine monte edilir ve tankın içine daldırılır. Tipik membran çerçeve paketleme yoğunluğu 200–400 m²/m³ tank hacmidir.
Membran lifleri düşük-basınçlı emişe dayanır, çoğunlukla harici basınç tipindedir ve kirlenme önleyici katman dışarıya bakar. Membran tankı, büyük hava kabarcıklarının membran yüzeyini fırçalaması için delikli havalandırma boruları ile donatılmıştır.
Malzeme esas olarak güçlendirilmiş PVDF'den yapılmıştır; membran elyafları, yüksek çekme mukavemeti gerektiren uzun-vadeli havalandırma titreşimine dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
III. İşletme ve Bakımdaki Farklılıklar Ters Yıkama ve Temizleme
Basınçlı tip, hava-su geri yıkamayla birlikte sık sık hidrolik geri yıkama (geri yıkama akışı, nüfuz akışının 1,5–2,5 katına ulaşabilir) kullanır.
Batık membran sistemleri öncelikle membran liflerini temizleyen büyük kabarcıklar oluşturmak için sürekli havalandırmaya dayanır. Geri yıkama sıklığı düşüktür ve geçirgenliği korumak için yaygın olarak kimyasal temizleme kullanılır.
Ön Arıtma Gereksinimleri
Basınç-tipi membran sistemleri, girişteki partikül maddeye karşı hassastır. Ön arıtma, membran liflerini korumak için genellikle kendi kendini-temizleyen bir filtre (100–300 μm hassasiyet) gerektirir; aksi takdirde elyafın kırılması veya kirlenmesi muhtemeldir.
Batık membran sistemleri, geniş kanalları ve{0}tank içi çökeltme etkisi nedeniyle, yüksek konsantrasyonlardaki askıda katı maddeleri doğrudan arıtabilir (örneğin, MBR'lerdeki MLSS, 8000–15000 mg/L'ye ulaşabilir). Ön arıtmaya minimum bağımlılıkları vardır ve pıhtılaşma çökeltme tanklarından veya biyolojik karışık sıvıdan gelen atık suları doğrudan kabul edebilirler.
Kimyasal Temizleme Konsantrasyonu ve Yöntemi
Basınç-tipi membran sistemlerinde, kimyasal temizleme solüsyonu membran muhafazası içinde dolaşarak yeterli teması sağlar. Ancak temizleme işlemi sırasında sızan tarafın izole edilmesi gerekir.
Batık membran sistemleri, membran liflerini ıslatmak için kimyasalların çevrimiçi olarak geri yıkanmasını veya membran çerçevesinin kimyasal temizleme tankına kaldırılmasını içerir. Bu biraz daha emek-yoğun bir işlemdir, ancak zar liflerinin işlenmesi daha kolaydır.