Ултрафилтрација није панацеја. 70%-80% зачепљења система ултрафилтрације потиче од неуспешног претходног третмана. Многи пројекти третирају ултрафилтрацију као „последње средство“, поједностављујући и секући углове у претходном третману. Без обзира да ли се користе мембране од шупљих влакана, равних плоча, цевастих или керамичких мембрана, доћи ће до брзог повећања разлике притиска, честог хемијског чишћења и значајног скраћења животног века мембране.
Уобичајени процеси предтретмана ултрафилтрацијом обухватају: таложење коагулације, мулти-филтрацију медија, филтрацију са активним угљем, диск филтере, филтере за самочишћење, ултрафилтрациону пре-микрофилтрацију, озон-биолошки активни угаљ и претретман за омекшавање. Комбинација претходног третмана увелико варира у зависности од квалитета воде (рудничка вода, хемијска јаловина угља, секундарни комунални ефлуент, површинске воде).
И. Детаљно поређење процеса претходног третмана
1. Коагулација-Седиментација (појашњење коагулације)
Принцип процеса: Додавање ПАЦ/ПАМ-а изазива флокулацију колоида, суспендованих чврстих материја, неког фосфора и великих органских молекула, постижући чврсту{0}}течност одвајањем седиментацијом.
Предности: Одлично уклањање суспендованих чврстих материја, колоида и замућења; уклања неке хидрофобне органске материје; зрело пословање, погодно за{0}}пројекте великих размера; релативно контролно улагање.
Недостаци: Високи захтеви за контролу дозирања реагенса; прекомерни реагенси могу да унесу преостале соли алуминијума и полимерне флокуланте, директно узрокујући неповратно зачепљење система ултрафилтрације; велико испуштање муља; велики отисак; ефекат флокулације се погоршава у окружењима са ниским{0}}температурама.
Типична компатибилност са утицајем: површинске воде, рудничке воде, индустријске отпадне воде велике{0}}замућености.
Усклађивање са ултрафилтрацијом: Најчешће коришћени корак пре{0}}третмана за ултрафилтрацију шупљих влакана спољашњег притиска; прекомерно додавање ПАМ-а је строго забрањено, пошто је преостали ПАМ убица за ултрафилтрацију.
Пројектне и оперативне тачке: Контрола замућености ефлуента Мање од или једнако 5 НТУ; строго контролисати дозу ПАМ-а, минимизирати употребу ањонског ПАМ-а; на одговарајући начин продужити време флокулације зими на ниским температурама.
2. Мулти-филтрација медија (кварцни песак + антрацит)
Принцип процеса: Гравитационо филтрирање под притиском, ослањајући се на слој филтерског медија да ухвати фине суспендоване чврсте материје и колоиде.
Предности: Уклања ситне честице преостале након таложења; стабилан рад; упознати особљу за одржавање; погодан за велике количине воде; може се испрати и регенерисати.
Недостаци: Слаба отпорност на ударна оптерећења; велике флуктуације утицајне замућености, склоне отицању медија; згрушавање медија и ситне честице песка које улазе у систем ултрафилтрације након згрушавања, гребући мембранска влакна; скоро нула капацитета уклањања растворених органских материја.
Типична компатибилност утицаја: Ефлуент након коагулације и седиментације; рудничка вода, комунална искоришћена вода.
Компатибилност ултрафилтрације: Стандардна пред{0}}филтерска јединица за екстерну ултрафилтрацију под притиском-; не може се користити као једини предтретман за ултрафилтрацију.
Размишљања о дизајну и одржавању: Редовно проверавајте материјал филтера да бисте спречили отицање; обезбеди разуман интензитет повратног испирања; одмах истражите свако нагло повећање замућености ефлуента како бисте спречили да песак уђе у кућиште ултрафилтрационе мембране.
3. Филтрација са активним угљем (Гранулар Ацтиватед Царбон ГАЦ)
Принцип процеса: Адсорпција уклања нешто хуминске киселине, боје и неке хидрофобне органске материје.
Предности: Смањује органско оптерећење, смањује органско прљање система ултрафилтрације; уклања заостали хлор.
Недостаци: Не може уклонити суспендоване чврсте материје; склон микробном расту у каснијим фазама рада, са ефлуентом који носи велике количине бактерија и биолошких остатака, што узрокује озбиљно биообраштање у систему ултрафилтрације; активни угаљ захтева редовну регенерацију или замену; уљани утицај може лако изазвати пропадање и згрушавање активног угља.
Типична компатибилност са утицајем: површинске воде, неке хемијске отпадне воде, воде са високим садржајем органских материја.
Употреба са ултрафилтрацијом: Ултрафилтрација спољашњег притиска може се побољшати претходном обрадом; не препоручује се за отпадне воде са високим садржајем уља или СС.
Размишљања о дизајну и одржавању: Редовно испирање; контролисати време контакта са празним креветом; будите на опрезу због избијања микроба у резервоару са активним угљем; одмах замените активни угаљ када постане неефикасан.
4. Самочистећи{1}}филтер
Принцип процеса: Метални филтер филтер, онлајн аутоматска филтрација четком/усисом, углавном са прецизношћу од 50-200 μм.
Предности: Потпуно аутоматски континуирани рад; мали отисак; нема потребе за заменом филтера; погодан за велике брзине протока; ниско оптерећење одржавања.
Недостаци: Пресреће само велике честице нечистоћа, потпуно неефикасан против колоида и финих суспендованих материја; не може смањити замућеност; оштећена филтерска мрежа омогућава нечистоћама да директно уђу у низводни процес.
Типична компатибилност улазне воде: Штити опрему низводно; пред{0}}филтрирање из безбедносних разлога.
Усклађивање са ултрафилтрацијом: Само за заштиту, не као главни пред{0}}третман за ултрафилтрацију; обично се поставља после мулти-филтера за медије и пре безбедносног филтера за ултрафилтрацију.
Тачке дизајна и одржавања: Омогућите маргину протока при избору модела; редовно проверавајте интегритет филтерске мреже.
5. Диск филтер (наслагани диск филтер)
Принцип процеса: Компресијска филтрација пластичног диска, тачност 5-100 μм, аутоматско испирање.
Предности: Већа прецизност филтрације од обичних{0}}филтера који се само чисте; брзо повратно прање; мали отисак; висок степен аутоматизације.
Недостаци: Неефикасан против колоида и растворених органских материја; зауљена вода може лако изазвати адхезију диска и зачепљење; често повратно испирање у условима високог СС.
Типична компатибилност улазне воде: Регенерисана вода, вода из рудника, после филтрације пре{0}}седиментације.
Усклађивање са ултрафилтрацијом: Често се користи као пред-филтер у системима за ултрафилтрацију екстерног притиска, замењујући неке мулти{1}}филтере за медије; не може се користити сам за улазну воду високе замућености.
Размишљања о дизајну и одржавању: Користите са опрезом за зауљене отпадне воде; редовно растављајте и проверавајте приањање диска филтера.
6. Сигурносни филтер (микрофилтрација, филтерски елемент 5-10 μм)
Принцип процеса: Филтерски елемент пресреће тврде честице и остатке филтерског медија који су процурили, штитећи елемент ултрафилтрационе мембране.
Предности: Пресреће песак и чврсте нечистоће које уносе медији који пропуштају, штитећи мембранска влакна од физичких огреботина.
Недостаци: Не третира колоиде или органске материје; филтер елемент је потрошни материјал; филтерски елемент се мора заменити када се повећа диференцијални притисак; оштећени филтерски елемент ће директно омогућити нечистоћама да уђу у систем ултрафилтрације.
Типична компатибилност са улазном водом: неопходна за све системе ултрафилтрације под притиском{0}}.
Компатибилност са ултрафилтрацијом: потребно за системе ултрафилтрације под притиском{0}}типа екстерног и унутрашњег притиска; генерално није потребно за потопљене МБР, цевасте системе и керамичке мембране.
Разматрање дизајна и одржавања: Подесите аларм диференцијалног притиска; строго забранити рад када диференцијални притисак прелази границу; никада не користите оштећене или нестандардне филтерске елементе.
7. Озон-Биолошки активни угљен (О₃-БАЦ)
Принцип процеса: Озон оксидира велике органске молекуле, праћено деградацијом неке органске материје биолошким активним угљем.
Предности: Значајно смањује утицај органских материја, значајно смањује органско и биолошко прљање ултрафилтрационе мембране; уклања боју.
Недостаци: Висока улагања; висока потрошња хемикалија током рада; прекомерна доза озона може оштетити ПВДФ органску ултрафилтрациону мембрану; сложена контрола процеса; високи захтеви за рад и управљање.
Типична компатибилност са утицајном водом: површинске воде, комунална регенерисана вода са високим садржајем органске материје.
Компатибилност са ултрафилтрацијом: дубока предтретман ултрафилтрацијом спољног притиска; резидуални озон се мора контролисати, јер ће преостали озон који улази у мембрану оксидирати влакна ПВДФ мембране.
Размишљања о дизајну и одржавању: Након третмана озоном треба применити довољно дегазације како би се осигурало да остатак озона не уђе у систем ултрафилтрације.
8. Предтретман омекшавања (смола/креч-омекшавање натријум карбоната)
Принцип процеса: Уклања тврдоћу калцијума и магнезијума и силицијум, смањујући тенденцију стварања каменца.
Предности: Смањује неоргански каменац на површини ултрафилтрационе мембране док штити накнадни РО систем.
Недостаци: Сложен систем; висока потрошња реагенса; смола захтева регенерацију; повећан салинитет у пермеату.
Типична компатибилност са утицајем: рудничка вода велике-врсте, индустријска регенерисана вода високе{1}}врсте.
Усклађивање са ултрафилтрацијом: Предтретман се може изабрати узводно од ултрафилтрације, који се углавном користи за воду високе{0}}тврдоће; није универзална конфигурација.
ИИ. Препоручене комбинације претходног третмана за различите изворе сирове воде
1. Општински секундарни биолошки ефлуент (прекоришћена вода)
Препоручено: коагулациона седиментација → Мулти-филтрација медија → Сигурносни филтер → Ултрафилтрација спољног притиска
Кључне контролне тачке: Суспендоване чврсте материје и микроорганизми у биолошком ефлуенту; прекомерни ПАМ је строго забрањен.
2. Рудничка вода (високе суспендоване материје, висока тврдоћа)
Препоручено: бистрење коагулације → Мулти-филтрација медија → Диск филтер → Сигурносни филтер → Ултрафилтрација екстерног притиска
Кључне тачке превенције и контроле: цурење филтерског медија у кућиште мембране; јединица за омекшавање може се додати за високу тврдоћу.
3. Површинске воде (вода из резервоара, са високим садржајем хуминске киселине и органских материја)
Препоручено: Коагулација и седиментација → Мултимедија {- → Филтрација са активним угљем → Сигурносни филтер → Ултрафилтрација под спољним притиском; За веома висок садржај органске материје може се додати озон{1}}БАЦ.
4. Висока количина уља и чврсте отпадне воде (ултрафилтрација цевовода/Т-МБР)
Препоручено: Одвајање уља-Флотација → Коагулација и седиментација → Ултрафилтрација цевовода; Мембране цевовода су веома отпорне на прљање и могу елиминисати потребу за вишестепеном фином филтрацијом, али су одвајање уља и флотација од суштинског значаја.
5. Комуналне отпадне воде директно улазе у потопљени МБР
Сам резервоар за биолошки третман МБР је процес предтретмана, са предњим крајем који се углавном састоји од сита и примарног таложника; филтрирање песка и активни угаљ нису потребни.
ИИИ. Често коришћене заблуде током имплементације пројекта
1. Третирање самочистећих филтера и диск филтера као јединог предтретмана за ултрафилтрацију, без коагулације и седиментације или мулти-медија, омогућавајући колоидима да директно уђу у мембрану, што резултира порастом диференцијалног притиска.
2. Прекомерно додавање ПАМ-а систему коагулације можда није видљиво голим оком, али изазива неповратно органско запрљање ултрафилтрационе мембране, а почетни диференцијал притиска се не може вратити без обзира на то колико се хемијско чишћење врши.
3. Мулти-медијални филтер медија згрушавања и цурења дозвољавају честицама песка да уђу у кућиште мембране и оштете мембранска влакна, што доводи до абнормалног СДИ у пермеату.
4. Дуготрајно-недостатак повратног испирања резервоара са активним угљем доводи до раста великог броја микроорганизама, изазивајући континуирано биообраштање ултрафилтрационе мембране.
5. У озон-БАЦ процесу, резидуални озон се не уклања у потпуности, оксидира ПВДФ мембрану и слаби чврстоћу мембранских влакана.
6. Додавање пешчаних филтера и активног угља у МБР систем је непотребно улагање и повећава ризик од зачепљења.
Циљ претходног третмана није да се вода третира тако да испуни стандард ултрафилтрационог утицаја, већ да га доследно и стабилно испуњава. Повремено поштовање је бесмислено; вредност предтретмана лежи у његовој способности да издржи флуктуације квалитета воде. Ултрафилтрација може толерисати одређену количину загађивача, али не може издржати периодични неуспех претходног третмана.
Предтретман је прва линија одбране у систему ултрафилтрације. Различите ултрафилтрационе мембране имају различите нивое еластичности: цевасте и керамичке мембране су најотпорније на ударце; следеће су мембране од шупљих влакана под спољним притиском; а мембране од шупљих влакана под унутрашњим притиском су најугроженије.
Када бирате мембрану, прво би требало да одредите комбинацију претходног третмана на основу квалитета сирове воде, а затим да изаберете конфигурацију ултрафилтрационе мембране, уместо да једноставно изаберете ултрафилтрациону мембрану и затим додате систем за предтретман.