Kai daugelis žmonių pirmą kartą susiduria su membraninėmis vandens valymo sistemomis, ultrafiltravimas, nanofiltravimas ir atvirkštinis osmosas dažnai atrodo labai panašūs. Visos jos yra „membraninio filtravimo“ technologijos, visoms reikalingas slėgis{1}}varomas veikimas, ir net įrangos išvaizda atrodo gana panaši. Tačiau pritaikius realiuose pramonės projektuose tampa aišku, kad šie trys procesai iš tikrųjų išsprendžia visiškai skirtingas problemas. Kai kurie tinka drumstam vandeniui valyti; kai kurie skirti sumažinti kietumą; o kiti yra specialiai naudojami giliam gėlinimui.
Daugelyje projektų didelis darbinis slėgis, dažnas membranos užsiteršimas ir padidėjusios eksploatacinės išlaidos kyla ne dėl pačių įrangos problemų, o dėl to, kad ankstyvajame projektavimo etape ryšys tarp UF, NF ir RO nebuvo aiškiai suprantamas.
Didžiausias skirtumas tarp trijų membraninių sistemų yra ne tik „filtravimo tikslumas“
Kai daugelis vartotojų pirmą kartą supranta membranines sistemas, pirmiausia jie pastebifiltravimo tikslumas. Ultrafiltracija pasižymi santykinai dideliu filtravimo tikslumu; nanofiltravimas yra smulkesnis; o atvirkštinis osmosas yra geriausias. Tačiau iš tikrųjų inžinerinėse programose iš tikrųjų svarbu ne „kas filtruoja mažesnes daleles“, o greičiau: ką tiksliai pašalina?
Pavyzdžiui, tame pačiame kibire žalio vandens, tengali būti smėlis, rūdys, skendinčios medžiagos, bakterijos, koloidai, organinės medžiagos, taip pat kalcio ir magnio jonai, druskos, sunkieji metalai ir ištirpę teršalai.Tačiau UF, NF ir RO sistemų gydymo tikslai yra visiškai skirtingi.
Ultrafiltravimas yra labiau panašus į „priemaišų patikrinimą“
Pagrindinė ultrafiltravimo sistemos funkcija yra pirmiausia atskirti „matomas arba užterštas dideles-daleles“ nuo vandens. Pavyzdžiui:
- Suspenduotos kietosios medžiagos
- Koloidai
- Nuosėdos ir smėlis
- Makromolekulinė organinė medžiaga
- Kai kurios bakterijos
Šios medžiagos yra gana didelės ir gali būti tiesiogiai sulaikomos ultrafiltravimo membranoje. Tačiau ultrafiltravimas turi vieną akivaizdžią savybę: jis nepašalina dideliu mastu ištirpusių druskų. Kitaip tariant, kalcio ir magnio jonai, taip pat kai kurios mineralinės druskos vandenyje vis dar išlieka.
Štai kodėl daugelis vartotojų pastebi, kad nors po ultrafiltravimo vanduo tampa labai skaidrus, laidumas iš esmės nesikeičia. Dėl šios priežasties ultrafiltravimas dažnai naudojamas išankstinio apdorojimo etape daugelyje uf sistemos vandens valymo projektų. Tikroji jo vertė yra ne galutinis gėlinimas, osumažinant pasroviui skirtų sistemų užsiteršimo riziką.
Nanofiltracija pereina į „selektyvaus atskyrimo“ etapą
Jei ultrafiltravimas daugiausia išsprendžia „didelių dalelių problemą“, tai nanofiltravimo sistema jau pradėjo spręsti „dalinio jonų atskyrimo problemą“. Tai taip pat yra labiausiai nesuprantamas nanofiltracijos aspektas.
Daugelis žmonių mano, kad nanofiltravimas yra tiesiog „tarp ultrafiltravimo ir atvirkštinio osmoso“, tačiau iš tikrųjų didžiausia jo savybė yra ta, kadpradeda teikti selektyvaus gėlinimo galimybę.Pavyzdžiui, pramoninio vandens valymo metu kai kuriuose didelio{0}}kietumo vandens šaltiniuose yra daug kalcio ir magnio jonų. Jei jie tiesiogiai patenka į paskesnes sistemas, gali lengvai atsirasti mastelio.
Šiuo metu nanofiltracija gali pirmiausia pašalinti kai kuriuos dvivalečius jonus, išlaikant dalį vienavalenčių jonų. Todėl nanofiltracija nėra nei ultrafiltracija, kuri beveik neatlieka gėlinimo, nei atvirkštinė osmozė, kuri atlieka giluminį gėlinimą. Tai yralabiau tinka programoms, kurioms reikalingas „vidutinis atskyrimas“.
Štai kodėl daugelis pramoninių vandens minkštinimo sistemų teikia pirmenybę NF procesams. Be to, nanofiltracijai taip pat reikalingas slėgis{1}}veikiantis veikimas, o veikimo metu išsiskiria koncentratas. Todėl projektuojant sistemą paprastai atsižvelgiama į regeneravimo greitį ir koncentrato apdorojimą vienu metu.
Atvirkštinis osmosas yra tikrasis „gilaus gėlinimo“ procesas
Didžiausias skirtumas tarp atvirkštinio osmoso sistemos ir UF arba NF yra tai, kad tai nebėra paprastas filtravimas, ogilus atsiskyrimas. RO pasižymi itin dideliu filtravimo tikslumu. Tai leidžia vandens molekulėms prasiskverbti, išlaikant daugumą druskų, jonų ir nešvarumų kitoje membranos pusėje. Kitaip tariant,ultrafiltracija daugiausia apdoroja „daleles“; nanofiltracija daugiausia apdoroja „dalinius jonus“; o atvirkštinis osmosas tiesiogiai apdoroja „daugumą ištirpusių medžiagų“.
Todėl RO plačiai naudojamas pramoninio gryno vandens, didelio{0}}grynumo vandens ir ypač gryno vandens sistemose. Ypač aukštų-standartinių procesų programose, tokiose kaip elektronika, tiksli gamyba irAtvirkštinio osmoso vaistai, atvirkštinis osmosas tapo viena iš pagrindinių technologijų.
Tačiau daugelis vartotojų nepaiso vienos svarbios problemos: kuo tikslesnė RO sistema, tuo aukštesni reikalavimai pašarinio vandens kokybei. Jei žaliaviniame vandenyje yra per daug suspenduotų kietųjų dalelių, koloidų ar organinių teršalų, membrana gali lengvai užsiteršti. Todėl realiuose inžineriniuose projektuose RO retai naudojamas vienas.
Dažniau, akombinuotas „ultrafiltracijos + atvirkštinio osmoso“ procesasyra priimtas. Priekinė-galinė ultrafiltracija sumažina užteršimo apkrovą, o užpakalinė-galinė RO atlieka gilų gėlinimą. Tai tapo brandžia pramonės projektų proceso logika.
Kodėl daugelis pramoninių projektų naudoja UF, NF ir RO kartu?
Daugelis vartotojų klausia: kadangi RO turi didžiausią tikslumą, kodėl gi tiesiogiai nenaudojus vien atvirkštinio osmoso? Priežastis paprasta. Membraninės sistemos nėra „kuo didesnis tikslumas, tuo sistema universalesnė“. Tiesą sakant,Kuo sistema tikslesnė, tuo ji jautresnė tiekiamojo vandens sąlygoms.Jei visus teršalus tiesiogiai tvarko RO:
- Darbinis slėgis didėja
- Membranos užsiteršimas pagreitėja
- Valymo dažnis taip pat didėja
Todėl pramoniniuose projektuose akcentuojamas „etapinis gydymas“.
Pavyzdžiui,Front{0}}ultrafiltracija pirmiausia pašalina suspenduotas kietąsias medžiagas ir koloidus, tarpinis nanofiltravimas sumažina dalį kietumo, o galiausiai RO atlieka gilų gėlinimą.Kiekvienas etapas sprendžia tik tą problemą, kuriai ji labiausiai tinka. Dėl to visa sistema veikia stabiliau.Šiuo metu daugelis ipramoninės ultrafiltravimo sistemostaip pat vystosi moduliavimo ir automatizavimo link. Jų pagrindinis tikslas yra ne tik pagerinti filtravimo tikslumą, bet ir padidinti visos membranos sistemos veikimo stabilumą.
Renkantis sistemą nekreipkite dėmesio tik į „ar vanduo atrodo švarus“.
Daugelis įmonių ankstyvoje atrankos stadijoje lengvai patenka į nesusipratimą: koncentruojasi tik į galutinę vandens kokybę. Tačiau pramoniniam vandens valymui tikrai svarbu, ar sistema gali veikti stabiliai ilgą laiką. Taip yra todėl, kad skirtingi procesai apima skirtingus:
- Energijos suvartojimas
- Atkūrimo rodikliai
- Valymo ciklai
- Darbinis slėgis
- Apsaugos nuo-užteršimo galimybės
Todėl išties pagrįstas sistemos projektavimas paprastai yra ne „tik vienos membranos pasirinkimas“, o skirtingų technologijų derinimas pagal žaliavinio vandens sąlygas. Pramonės naudotojams tinkamas proceso derinys dažnai yra svarbesnis nei viena aukštos specifikacijos įranga.