Membrana cerámica UF

 

 

 

1. ¿Qué es la membrana de ultrafiltración?

La membrana de ultrafiltración es una de las primeras membranas poliméricas desarrolladas. Es una membrana de filtración microporosa con un rango de tamaño de poro nominal de 0,001 a 0,02 micrones. Cuando se aplica la presión adecuada a un lado de la membrana, el disolvente de la solución y algunos solutos con menor peso molecular penetran desde los pequeños poros de la membrana de ultrafiltración hasta el otro lado de la membrana, mientras que los solutos con mayor peso molecular o algunas micelas emulsionadas se retienen, logrando así el efecto de separación por filtración.

 

En el campo del tratamiento de agua, la tecnología de membranas de ultrafiltración es más eficiente para filtrar impurezas que otras tecnologías de filtración. Su precisión de filtración puede alcanzar el 99,99%, lo que puede eliminar eficazmente la mayoría de las sustancias nocivas del agua; y utiliza pocos o ningún agente químico para evitar eficazmente la contaminación secundaria de la calidad del agua, por lo que la calidad del agua tratada es mejor. Desde el nivel operativo, el sistema de filtración basado en tecnología de membranas de ultrafiltración tiene un alto grado de automatización, operación simple y confiable y solo dos operaciones: encendido y apagado. Debido a que el material de la membrana de ultrafiltración tiene una fuerte estabilidad química, resistencia a la corrosión ácida y alcalina y resistencia a altas temperaturas, puede esterilizarse a altas temperaturas y tiene una amplia gama de aplicabilidad.

 

 

Principio de la tecnología de membrana de ultrafiltración:

 

La tecnología de membrana de ultrafiltración es una tecnología de separación por permeación de membrana y su capacidad de filtración se encuentra entre la nanofiltración y la microfiltración. Su principio de funcionamiento es:

 

Cuando la solución pasa a través de una membrana semipermeable, bajo la acción de la presión, pequeñas moléculas del disolvente y del soluto pueden pasar a través de la membrana filtrante al otro lado de la membrana, mientras que las macromoléculas y coloides del soluto son interceptadas porque no pueden pasar a través de los poros de la membrana filtrante. A medida que la solución continúa fluyendo, cada vez más sustancias quedan atrapadas en la membrana. Por lo tanto, para lograr la ultrafiltración, se debe aplicar una mayor presión al solvente. Al mismo tiempo, las sustancias formadas en la superficie de la membrana también muestran ciertas propiedades químicas y también tienen el efecto de interceptar y descomponer algunos contaminantes, logrando así la purificación del agua.

 

A medida que las macromoléculas continúan acumulándose en la superficie de la membrana, la velocidad de filtración continúa disminuyendo y se produce el fenómeno de "polarización de concentración". Para permitir que la ultrafiltración se lleve a cabo de forma continua y eficaz, en el trabajo real se utilizan a menudo dispositivos de ultrafiltración por agitación para eliminar el fenómeno de "polarización de concentración".

 

Características de la tecnología de membranas de ultrafiltración:

 

En comparación con otras tecnologías de tratamiento de agua, la tecnología de membranas de ultrafiltración tiene muchas ventajas incomparables:

 

En primer lugar, la membrana de ultrafiltración tiene una alta estabilidad química, puede soportar altas temperaturas, ácidos y álcalis, por lo que no requiere agua de alta calidad y tiene una gran versatilidad;

 

En segundo lugar, el principio de la tecnología de membranas de ultrafiltración es simple, fácil de realizar una operación automática, ahorra mano de obra y es fácil de operar, fácil de mantener, seguro y estable;

 

En tercer lugar, la tecnología de membranas de ultrafiltración es un método físico y no se requieren agentes químicos durante el proceso de tratamiento del agua, por lo que puede prevenir eficazmente la contaminación secundaria de los cuerpos de agua;

 

Cuarto, la tecnología de membranas de ultrafiltración tiene una alta eficiencia y un gran volumen de tratamiento de agua, especialmente para el tratamiento de agua potable urbana con menos contaminación, mostrando una eficiencia extremadamente alta;

 

 

Depuración de agua potable urbana

Con el desarrollo de la sociedad, la gente tiene requisitos cada vez más altos para la seguridad del agua potable, pero al mismo tiempo, la contaminación de las fuentes de agua urbanas en mi país es cada vez más grave y la calidad del agua directa no puede cumplir con los estándares del agua potable, por lo que es necesario purificar el agua potable urbana.

 

El agua potable urbana proviene principalmente de aguas subterráneas y superficiales. Los mecanismos de contaminación de las dos fuentes de agua son diferentes, pero los contaminantes son principalmente organismos asexuales, bacterias, hongos, virus, materia en suspensión, etc.

 

Los métodos tradicionales de purificación de agua potable pueden lograr la inactivación y purificación de microorganismos y hongos, así como la purificación de partículas suspendidas a nivel de micras-. Sobre esta base, la tecnología de membranas de ultrafiltración también puede lograr la eliminación efectiva de partículas de nivel nano-, por lo que la calidad del agua efluente es mayor, lo cual es de gran importancia para la salud del agua potable de los residentes urbanos.

 

Desalinización de agua de mar

Los recursos no-renovables, los recursos de agua dulce disponibles para el consumo humano en la Tierra se están agotando cada vez más y la escasez de agua se ha convertido en uno de los problemas más apremiantes que enfrenta el ser humano contemporáneo. La desalinización del agua de mar se considera una forma eficaz de solucionar la crisis del agua potable. En la actualidad, la tecnología de desalinización de agua de mar que más se está estudiando en el mundo es la tecnología de electrodiálisis. Aunque la electrodiálisis se considera un método eficaz para desalinizar agua de mar, su coste operativo es alto y la tasa de recuperación es baja. Con el desarrollo de la tecnología, la tecnología de membranas de ultrafiltración ha comenzado a utilizarse en la desalinización de agua de mar por ósmosis inversa. Su excelente rendimiento de separación y sus propiedades físicas y químicas han mejorado aún más la eficiencia de la desalinización de agua de mar y han reducido considerablemente el consumo de energía.

 

Tratamiento de aguas residuales de galvanoplastia.

La cantidad de aguas residuales generadas por la industria eléctrica es enorme y contiene una gran cantidad de cromo hexavalente, cobre, níquel y otros metales pesados. Es extremadamente dañino y tiene muy baja biodegradabilidad. En el trabajo real, a menudo se utilizan la oxidación del hierro y la electrólisis, pero la oxidación del hierro producirá una gran cantidad de lodo, que necesita tratamiento adicional: aunque la electrólisis puede tratar bien las aguas residuales eléctricas, su costo operativo es alto y no es adecuado para la promoción a gran-escala. El uso combinado de tecnología de ultrafiltración y tecnología de ósmosis inversa se considera un método eficaz para el tratamiento de aguas residuales por galvanoplastia. El uso de dos tecnologías de membranas puede eliminar la mayoría de los metales pesados, el carbono orgánico y los nitratos en las aguas residuales de galvanoplastia, y el uso de membranas de ultrafiltración también reduce la contaminación de las membranas osmóticas y aumenta la vida útil.

 

Tratamiento de aguas residuales oleosas

Las principales fuentes de aguas residuales oleosas incluyen derrames de petróleo crudo, aguas residuales de mataderos y aguas residuales domésticas, etc. Sus componentes principales son petróleo flotante, petróleo disperso, petróleo emulsionado y petróleo pesado, etc. El dispositivo de tratamiento de aguas residuales oleosas comúnmente utilizado es el separador de aceite, pero no puede tratar el aceite emulsionado, por lo que la flotación se utiliza a menudo como tratamiento auxiliar. Dado que las moléculas de aceite emulsionado son generalmente grandes, se puede utilizar la tecnología de membranas de ultrafiltración para hacer que las aguas residuales aceitosas pasen a través de la membrana de ultrafiltración bajo presión, y el aceite emulsionado y otros contaminantes macromoleculares serán interceptados, con una alta eficiencia de eliminación.

 

Reutilización de aguas residuales urbanas

La reutilización de aguas residuales urbanas es una medida importante para aliviar la presión del agua urbana. Después de que las aguas residuales domésticas urbanas sean tratadas para cumplir con los estándares de reutilización, se utilizarán para sistemas de agua urbana ecológica y de agua recuperada. El uso de tecnología de membranas de ultrafiltración puede tratar rápidamente las aguas residuales urbanas para cumplir con los estándares. Dado que las aguas residuales urbanas tienen una buena biodegradabilidad, en el trabajo real, para mejorar la calidad del efluente, a menudo se utilizan simultáneamente el proceso de lodos activados por ciclo (CASS) y la tecnología de membranas de ultrafiltración. Bajo la condición de un tiempo de acción hidráulica de 12 horas, la tasa de eliminación de DQO de este método alcanza más del 86%. La tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal alcanza más del 90% y el valor de pH del efluente oscila entre 7,25 y 7,89, lo que cumple con el estándar de reutilización de agua urbana.

 

Recuperación de aguas residuales de la industria alimentaria

Además de mejorar la calidad del efluente, la tecnología de membranas de ultrafiltración también puede concentrar y reciclar una gran cantidad de sustancias sólidas útiles. La aplicación más típica es en el campo de la industria alimentaria. Las aguas residuales generadas por la industria alimentaria contienen una gran cantidad de grasas, proteínas, almidón, levadura, etc. Si estas sustancias se vierten al medio externo, no solo provocarán contaminación ambiental, sino que también provocarán una gran cantidad de residuos. Por lo tanto, la tecnología del módulo de ultrafiltración se utiliza para interceptar los componentes útiles en las aguas residuales y, al mismo tiempo, la DBO y la DQO del agua también se separan del agua. Las sustancias ambientales separadas se extraen y reciclan, lo que puede aportar mayores beneficios económicos a la empresa.

 

 

1. Modo de filtración de flujo completo-
Cuando los sólidos suspendidos, la turbidez y la DQO del afluente de ultrafiltración son bajos, como agua superficial, agua de pozo, agua del grifo y agua de mar con buena calidad, o se establece un tratamiento previo estricto antes de la ultrafiltración, como equipos de coagulación y clarificación, filtros de arena y filtros multimedia-y otras fuentes de agua con mala calidad de agua, la ultrafiltración se puede operar en modo de filtración de flujo completo-. Este modo de filtración es similar a la filtración tradicional. El afluente ingresa al conjunto de membrana de ultrafiltración y todo pasa a través de la superficie de la membrana para convertirse en agua producida y fluye desde el lado del filtrado de la membrana de ultrafiltración. Las impurezas como sólidos suspendidos, coloides y materia orgánica macromolecular interceptadas por la membrana de ultrafiltración se descargan del conjunto de membrana mediante un retrolavado con agua programado, un retrolavado mejorado con químicos y una limpieza química regular.

 

2. Filtración de flujo cruzado-

Cuando la materia suspendida y la turbiedad del agua entrante de ultrafiltración son altas, como en aplicaciones de tratamiento de aguas residuales o de reutilización de aguas residuales, la ultrafiltración se puede operar en modo de filtración de flujo cruzado. El afluente ingresa al conjunto de membrana de ultrafiltración, parte pasa a través de la superficie de la membrana para convertirse en agua producida y la otra parte se descarga del conjunto de membrana con impurezas como materia suspendida para convertirse en agua concentrada. El agua concentrada descargada se re-represuriza y circula de regreso al conjunto de membrana, manteniendo la fuerza de corte generada por el alto caudal en la superficie de la membrana y eliminando impurezas como la materia suspendida interceptada en la superficie de la membrana, para mantener la capa de contaminación del conjunto de membrana de ultrafiltración en un nivel relativamente delgado.

 

3. Filtración de descarga de concentrado

Cuando el contenido de sólidos suspendidos del afluente de UF es bajo, el UF puede funcionar en el modo de filtración de descarga de concentrado. El afluente ingresa al conjunto de membrana de UF y se descarga del conjunto de membrana en una proporción baja de concentrado, generalmente del 5 al 10 % del volumen del afluente, y la mayor parte del afluente pasa a través de la superficie de la membrana para convertirse en agua producida.

 

Las operaciones de filtración de descarga de concentrado y filtración de flujo cruzado-también requieren un retrolavado de agua programado, un retrolavado mejorado con químicos y una limpieza química regular para restaurar el rendimiento de la filtración de la membrana UF. El modo de filtración de flujo completo-tiene un bajo consumo de energía y una baja presión operativa, por lo que el costo operativo es menor; mientras que el modo de filtración de flujo cruzado-puede manejar afluentes con mayor contenido de sólidos suspendidos. La selección del modo específico debe determinarse en función del contenido de sólidos suspendidos, la turbidez y la DQO en el afluente.

 

 

1. Detección del funcionamiento de la membrana UF.

Para verificar el efecto operativo del dispositivo UF y la posibilidad de contaminación de la membrana, es necesario monitorear algunos parámetros clave durante el funcionamiento del dispositivo UF.

 

1.1 Turbidez: se refiere a las sustancias suspendidas como lodo, polvo, materia orgánica fina, plancton y sustancias coloides en el agua, que harán que la calidad del agua se vuelva turbia y presente un cierto grado de turbidez. Por lo general, estas sustancias en suspensión y sustancias coloides también parasitan bacterias y virus. Por ejemplo, generalmente se requiere que la turbidez del agua potable no exceda 1 NTU, y generalmente se requiere que la turbidez del efluente de la membrana de ultrafiltración no exceda 0,1 NTU.

 

1.2 SST (sólidos suspendidos totales): se refiere a la materia sólida que se retiene en la membrana del filtro después de que la muestra de agua pasa a través de la membrana del filtro con un tamaño de poro de 0,45 μm y se seca hasta un peso constante a 103 grados ~ 105 grados. Los sólidos suspendidos totales son uno de los indicadores importantes para medir el grado de contaminación del agua. Este parámetro es generalmente más preciso que la turbidez (la turbidez generalmente no puede detectar partículas extremadamente finas).

 

1.3 SDI (índice de densidad de sedimentación): Es uno de los parámetros importantes del índice de calidad del agua del sistema de tratamiento de agua por ósmosis inversa. El valor SDI representa el contenido de partículas, coloides y otras sustancias en el agua que pueden bloquear varios equipos de purificación de agua. Este parámetro generalmente se usa para juzgar la posibilidad de que partículas y coloides en el agua bloqueen varios equipos de purificación de agua (consulte la figura a continuación).

 

La determinación de SDI consiste en agregar continuamente una cierta presión (30 PSI, equivalente a 2,1 kg/cm) a la muestra de agua medida en una membrana de filtro microporosa con un diámetro de 47 mm y un tamaño de poro de 0,45 μm, y registrar el tiempo Ti (segundos) necesario para filtrar 500 ml de agua y el tiempo Tf (segundos) necesario para filtrar 500 ml de agua nuevamente después de una filtración continua durante 15 minutos (T). El valor del SDI se calcula mediante la fórmula; generalmente se requiere que el valor SDI de la entrada de ósmosis inversa (es decir, agua de ultrafiltración) no supere 5.

 

1.4 TOC (Carbono Orgánico Total): Este parámetro se usa más comúnmente para determinar el contenido orgánico en el agua. Se refiere a la cantidad total de carbono en la materia orgánica disuelta y suspendida en el agua, incluida la materia orgánica natural y sintética. El carbono orgánico total se utiliza generalmente para evaluar la posibilidad y la tendencia de incrustaciones orgánicas y biológicas de la membrana en el afluente de ultrafiltración. Cuando el TOC del afluente de la membrana de ultrafiltración es superior a 2 mg/l, significa que la posibilidad de contaminación biológica en la superficie de la membrana de ultrafiltración es muy alta.

 

1.5 DOC (Carbón Orgánico Disuelto): La parte del carbono orgánico total (TOC) que se puede disolver en agua generalmente se refiere al carbono orgánico que puede pasar a través de la membrana del filtro con un tamaño de poro de 0,45 micrones y no se evapora ni se pierde durante el proceso de análisis. A excepción de las aguas residuales, la proporción de carbono orgánico disuelto (COD) en la mayoría de los cuerpos de agua naturales con respecto al carbono orgánico total (COT) es de aproximadamente 80-95%.

 

1.6 Hierro y manganeso: Las formas oxidadas de hierro y manganeso pueden ser retenidas por el sistema de membrana de ultrafiltración, pero también pueden causar suciedad en la membrana. Los iones de hierro generalmente existen de forma natural (como en el agua subterránea), o se producen por la corrosión de tuberías o equipos de pretratamiento de ultrafiltración, o por floculantes residuales agregados a los equipos de coagulación y clarificación de pretratamiento de ultrafiltración.

 

1.7 Calcio y magnesio: La dureza del agua proviene principalmente de los iones de calcio y de los iones de magnesio. Según la dureza, el agua se puede dividir en agua blanda (calculada como CaCO3, el máximo no es más de 60 mg/L), agua dura (calculada como CaCO3, el máximo no es más de 180 mg/L) y agua muy dura (calculada como CaCO3, más de 180 mg/L). La dureza no es perjudicial para la salud humana, pero si la dureza del agua es demasiado alta, provocará incrustaciones en la superficie de las tuberías, equipos o membranas durante el tratamiento del agua.

 

1.8 Conductividad: La conductividad del agua está relacionada linealmente con el total de sólidos disueltos (TDS), lo que indica la conductividad del agua.

 

1,9 valor de pH: se utiliza para indicar el valor de pH del agua. Un valor de pH inferior a 7 es ácido y un valor de pH superior a 7 es alcalino. El valor de pH del agua pura es 7, que es neutro. Un valor de pH alto hará que el agua tenga un sabor amargo y provocará fácilmente incrustaciones en las tuberías y equipos de agua. El agua con un valor de pH bajo corroerá o disolverá metales y otros equipos.

 

1.10 Sílice: Se divide en sílice activa (sílice disuelta) o sílice inactiva (sílice coloidal). En general, la sílice coloidal acelerará la contaminación de las membranas de ultrafiltración.

 

2. Tipos de contaminación de las membranas de ultrafiltración.

2.1 Contaminación por coloides: Los coloides están presentes principalmente en las aguas superficiales. Especialmente con el cambio de estaciones, el agua contiene una gran cantidad de materias en suspensión, como arcilla, limo y otros coloides, que están presentes en el cuerpo de agua. Es extremadamente perjudicial para las membranas de ultrafiltración. Porque en el proceso de filtración, una gran cantidad de partículas coloidales fluyen hacia la superficie de la membrana y el agua producida fluye a través de la membrana. Las partículas interceptadas por la membrana forman fácilmente una capa de gel. Una parte de las partículas que son equivalentes o más pequeñas que el tamaño de los poros de la membrana penetrarán en los poros de la membrana y bloquearán el canal de flujo de agua, lo que provocará cambios irreversibles. Además, el hierro, el manganeso en agua y los coloides formados añadiendo coagulantes de hierro o aluminio en el pretratamiento de ultrafiltración pueden formar una capa de gel sobre la superficie de la membrana.

 

2.2 Contaminación orgánica: parte de la materia orgánica del agua se agrega artificialmente durante el tratamiento del agua, como tensioactivos, detergentes y floculantes poliméricos, y otra existe en el agua natural; Estas sustancias también pueden adsorberse en la superficie de la membrana y dañar el rendimiento de la misma.

 

2.3 Contaminación microbiana: La contaminación microbiana también es un factor peligroso para el funcionamiento seguro de las membranas de ultrafiltración. Algunos nutrientes son interceptados por la membrana y acumulados en la superficie de la misma. Las bacterias se multiplican rápidamente en este entorno. Las bacterias vivas, junto con sus excreciones, forman moco microbiano y se adhieren firmemente a la superficie de la membrana. Estos mocos se combinan con otros sedimentos para formar una capa de cobertura compleja, que no sólo afecta a la permeabilidad al agua de la membrana, sino que también provoca una obstrucción irreversible de la membrana.

 

 

 

 

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