Mediasuodatus vs. kalvojen suodatus: Oikean vedenkäsittelyliuoksen valitseminen

Esittely

Puhdas, turvallinen vesi on perustavanlaatuinen globaali haaste ja tehokas vedenkäsittely on kansanterveyden, ympäristönsuojelun ja teollisuusprosessien kulmakivi. Veden laatu voi vaihdella suuresti sen lähteestä riippuen, joista ja järvistä kunnallisiin tarvikkeisiin ja teollisuuden jätevesiin. Jotta tämä vesi voidaan käyttää juomiseen, valmistukseen tai maataloutta varten, se on käsiteltävä epäpuhtauksien poistamiseksi. Kaksi yleisintä ja kriittistä tekniikkaa, joita käytetään tämän saavuttamiseen median suodatus ja kalvon suodatus .

Vaikka molemmat menetelmät on suunniteltu erottamaan epäpuhtaudet vedestä, ne toimivat eri periaatteilla ja sopivat eri sovelluksiin. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan vertailun media- ja membraanien suodatukseen, tutkimalla niiden vastaavia prosesseja, sovelluksia, etuja ja haittoja, joiden avulla voit valita oikean ratkaisun erityisiin vedenkäsittelytarpeisiin.

Mikä on median suodatus?

Median suodatus on vedenkäsittelyprosessi, jossa käytetään rakeisten materiaalien - suodatinväliaineiden - sänkyä suspendoituneiden kiintoaineiden, sameuden ja muiden veden epäpuhtauksien poistamiseksi. Tämä on muoto syvyyden suodatus , missä hiukkaset kaapataan paitsi pinnalla, myös koko suodatinvuoteen syvyyden ajan.

Käytetyt mediatyypit

Näissä suodattimissa käytetty väliaine valitaan poistettavien erityisten epäpuhtauksien ja halutun veden laadun perusteella. Yleisiä mediatyyppejä ovat:

• Hiekka ja sora: Tämä on perinteisin ja laajalti käytetty media. Vesi virtaa hienon hiekan sängyn läpi, joka vangitsee kiintoaineita. Alareunassa oleva karkeampaa soraa tukee hiekkaa ja auttaa viemäriä.

• Antrasiitti: Matala-tiheyshiiltä, ​​antrasiittia käytetään usein yhdessä hiekan kanssa multimedia-suodattimissa. Sen suuret, kulmamat hiukkaset vangitsevat suuremmat kiinteät aineet ja estävät yläkerroksen tukkeutumista liian nopeasti, mikä mahdollistaa syvemmän tunkeutumisen ja pidemmän ajon.

• Aktivoitu hiili: Tämä erittäin huokoinen materiaali on erityinen mediatyyppi, jota käytetään sen kykyyn adsorbi epäpuhtaudet. Se on erinomainen orgaanisten yhdisteiden, kloorin, torjunta -aineiden ja muiden kemikaalien poistamisesta, jotka aiheuttavat huonoa makua ja hajua.

Kuinka median suodatus toimii

Suodatusprosessi toimii kuljettamalla vettä mediasängyn läpi joko painovoiman tai paineen alla. Kun vesi liikkuu suodattimen läpi, epäpuhtaudet poistetaan useiden mekanismien kautta:

• Kiristäminen: Suuremmat hiukkaset ovat fyysisesti kireä poistoaukon välillä väliaineen jyvien välillä.

• Adsorptio: Hiukkaset tarttuvat väliaineen pintaan, prosessiin, jota kutsutaan adsorptioksi. Tämä on erityisen tehokasta aktivoidulle hiilelle.

• Flokkulaatio: Hienot hiukkaset törmäävät ja tarttuvat yhteen, kun ne liikkuvat suodattimen läpi muodostaen suurempia hiukkasia, jotka sitten helpommin loukkuvat.

Ajan myötä loukkuun jääneet kiinteät aineet kerääntyvät väliaineen sängyssä aiheuttaen paineen lisääntymistä ja virtauksen vähenemistä. Kun tämä tapahtuu, suodattimen on oltava takapesu , prosessi, jossa veden virtaus käännetään irrotettujen hiukkasten poistamiseksi ja huuhtelemaan ne pois, puhdistamalla väliainevuoto ja palauttamalla sen suodatus.

Median suodatuksen sovellukset

Mediasuodatus on vankka ja monipuolinen tekniikka, jota käytetään pääasiassa esikäsittelyyn ja veden alkuperäiseen selventämiseen. Sen sovelluksiin sisältyy:

• Esikäsittely muille suodatusmenetelmille: Sitä käytetään yleisesti ensimmäisenä askeleena suurten hiukkasten poistamiseksi ja herkempien alavirran laitteiden, kuten käänteisosmoosikalvojen, suojaamiseksi likaantumisesta.

• Jäteveden hoito: Sitä käytetään jätevedenkäsittelylaitoksen jätevesien kiillottamiseen jäljellä olevien kiintoaineiden jäljellä olevien kiinteiden aineiden poistamiseksi ennen purkautumista.

• Juomavedenkäsittely: Mediasuodattimet ovat välttämättömiä sedimenttien, sameuden ja suspendoituneiden kiinteiden aineiden poistamiseksi lähdevedestä, mikä tekee siitä selkeämmän ja turvallisemman lisäpuhdistusvaiheet.

• Teollisuusprosessit: Sitä käytetään jäähdytystorneissa, kasteluissa ja muissa teollisissa sovelluksissa, joissa ensisijaisena tavoitteena on vähentää keskeytettyjä kiinteitä aineita ja estää laitteiden vaurioita.

Mikä on kalvojen suodatus?

Kalvon suodatus on vedenkäsittelytekniikka, joka käyttää puoliltaan läpäisevää kalvoa epäpuhtauksien erottamiseen vedestä niiden fyysisen koon ja ominaisuuksien perusteella. Toisin kuin väliainesuodatus, joka riippuu suodatinvuoteen syvyydestä, kalvojen suodatus on a pintasuodatus prosessi, jossa hiukkaset hylätään kalvon pinnalla. Tämä on a painepohjainen Prosessi, tarkoittaen, että vesi pakotetaan kalvon läpi, jättäen epäpuhtaudet taakse.

Kalvojen suodatustyypit

Kalvojen suodatus luokitellaan membraanin huokosten koon mukaan, mikä määrittää sen poistavien epäpuhtauksien tyypin. Päätyypit, jotka ovat pienenevän huokoskoko, ovat:

• Mikrofiltraatio (MF): Käyttää kalvoja, joiden huokoskoko on noin 0,1-10 mikronia. MF poistaa tehokkaasti suspendoituneita kiinteitä aineita, kolloideja ja suuria mikro -organismeja, kuten bakteereja ja alkueläimiä, mutta se ei voi poistaa viruksia tai liuennettuja aineita.

• Ultrasuodatus (UF): Siinä on pienempi huokoset, tyypillisesti välillä 0,01 - 0,1 mikronia. UF on merkittävä askel ylöspäin, joka pystyy poistamaan kaikki epäpuhtaudet, joita MF voi, plus virukset, jotkut proteiinit ja muut suuret orgaaniset molekyylit.

• Nanofiltraatio (NF): Toimii huokoskokoon noin 0,001 mikronia. NF: tä kutsutaan usein "pehmentäväksi kalvoksi", koska se voi poistaa kovuutta aiheuttavia ioneja, kuten kalsiumia ja magnesiumia, samoin kuin viruksia ja useimpia orgaanisia molekyylejä.

• Käänteinen osmoosi (RO): Tämä on edistynein membraanisuodatusmuoto, huokoskoko on noin 0,0001 mikronia. RO voi poistaa käytännöllisesti katsoen kaikki epäpuhtaudet, mukaan lukien liuenneet suolat, raskasmetallit ja virukset, tuottaen erittäin puhdistettua vettä.

Kuinka kalvojen suodatus toimii

Kalvojen suodatuksen taustalla on perusperiaate poissulkeminen . Vesi työnnetään kalvon läpi korkean paineessa, kun taas kalvon pinta tukkeutuvat ja "hylkäävät" kalvon pinta on fyysisesti tukkeutuneita ja "hylättyjä" suurempia membraanin läpi. Hylätty virta, joka tunnetaan nimellä keskittyä tai suolavesi sisältää epäpuhtauksia, kun taas puhdistettu vesi, jota kutsutaan läpäistä , kulkee läpi.

Suuri haaste kalvojärjestelmille on likaantuminen , missä epäpuhtaudet muodostuvat kalvon pinnalle vähentäen sen tehokkuutta ja virtausnopeutta. Tämä edellyttää kalvojen säännöllistä puhdistamista tai korvaamista. Likaantumisen lieventämiseksi kalvojärjestelmät vaativat usein tehokkaita esikäsittely , missä median suodatusta käytetään usein.

Kalvojen suodatuksen sovellukset

Koska niiden kyky poistaa erittäin pienet hiukkaset ja liuenneet aineet, kalvosuodattimia käytetään sovelluksissa, jotka vaativat erittäin suurta veden puhtautta. Niiden sovelluksia ovat:

• Juomaveden puhdistus: UF: tä ja RO: ta käytetään laajasti turvallisen juomaveden tuottamiseen, haitallisten bakteerien, virusten ja laajan valikoiman liuenneiden kiintoaineiden poistamiseen.

• Teollisuusprosessivesi: Elektroniikan valmistus ja sähköntuotanto vaativat ultra-puhtaana vettä arkaluontoisten laitteiden vaurioiden estämiseksi.

• Lääkkeet: Lääketeollisuus käyttää kalvojen suodatusta tuottaakseen suurimman puhtauden vettä lääkkeen formulaatioon ja steriileihin prosesseihin.

• Meriveden suolanpoisto: RO on avaintekniikka, jota käytetään suolaisen veden muuntamiseen tuoreeksi, juomavesiksi laajassa mittakaavassa.

Keskeiset erot median ja kalvojen suodatuksen välillä

Median suodatus

Edut:

• Kustannustehokas: Se on edullinen liuos suurten vesimäärien käsittelemiseksi, joilla on korkea suspendoituneiden kiinteiden aineiden tasot.

• Korkeat virtausnopeudet: Pystyy käsittelemään korkeita virtausnopeuksia, joten se sopii esikäsittelyyn ja laajamittaisiin sovelluksiin.

• Yksinkertaisuus: Prosessi on suhteellisen helppo käyttää ja ylläpitää.

Haitat:

• Rajoitettu poisto: Ei tehokas pienten epäpuhtauksien, kuten bakteerien, virusten tai liuenneiden mineraalien, poistamiseksi.

• Tukimismahdollisuus: Voi tukkeutua nopeasti ilman asianmukaista esikäsittelyä, etenkin korkean turbididiteetin vedessä.

Kalvon suodatus

Edut:

• Korkea puhtaus vesi: Tuottaa poikkeuksellisen puhtauden vettä, poistamalla laajan valikoiman epäpuhtauksia, mukaan lukien patogeenit ja liuennetut kiinteät aineet.

• Fyysinen este: Kalvo toimii fyysisenä esteenä, mikä varmistaa johdonmukaisen epäpuhtauden poistoa.

Haitat:

• Korkeammat kustannukset: Merkittävät alkuinvestoinnit ja jatkuvat toimintakustannukset energiankulutuksesta ja kalvon korvaamisesta.

• Vaatii esikäsittelyä: Erittäin herkkä likaantumiselle, mikä edellyttää tehokasta esikäsittelyä kalvojen suojelemiseksi ja niiden elinajan pidentämiseksi.

• Vesijäte: Prosesseissa, kuten käänteisosmoosissa, viemäriin lähetetään huomattava määrä vettä konsentraattivirtana.

Sovellukset: Oikean suodatusmenetelmän valitseminen

Valinta väliaineiden ja kalvojen suodatuksen välillä riippuu viime kädessä halutusta veden laadusta ja lähdeveden ominaisuuksista.

Milloin median suodatus:

• Suuri sameusvesi: Se on ihanteellinen valinta veden käsittelemiseen korkealla suspendoituneiden kiinteiden aineiden, kuten jokiveden tai jäteveden pitoisuuksilla.

• Esikäsittely kalvojen suodatukselle: Se on kriittinen ensimmäinen askel arkaluontoisten kalvojärjestelmien suojaamiseksi likaantumiselta.

• Hakemukset, jotka eivät vaadi suurta puhtautta: Käytä, kun tavoitteena on sedimentin ja suurten hiukkasten poistaminen teollisuusjäähdytykseen, kasteluun tai ensisijaisena selkeyttämisvaiheessa.

Milloin kalvojen suodatus:

• Vaaditaan korkeaa puhtautta vettä: Kun loppukäyttö vaatii vettä vähäisillä liuenneilla kiintoaineilla, bakteereilla tai viruksilla, kuten juomavedessä, lääketuotannossa tai elektroniikan valmistuksessa.

• Erityisten epäpuhtauksien poistaminen: Käytetään, kun ensisijaisena tavoitteena on poistaa tiettyjä taudinaiheuttajia, suoloja tai muita liuenneita aineita, joita väliainesuodattimet eivät pysty käsittelemään.

• Veden uudelleenkäyttö ja suolanpoisto: Välttämätöntä laajamittaisille veden uudelleenkäyttöprojekteille ja suolaveden muuntamiselle makeaksi.

Viimeaikaiset edistykset suodatustekniikoissa

Suodatustekniikat kehittyvät jatkuvasti, keskittyen tehokkuuden parantamiseen, kustannusten vähentämiseen ja järjestelmien kestävyyteen. Tässä on joitain merkittäviä viimeaikaisia ​​edistysaskeleita:

• Hybridijärjestelmät: Yksi merkittävimmistä suuntauksista on kehitys hybridijärjestelmä Se yhdistää sekä väliaineiden että kalvojen suodatuksen parhaat puolet. Yleiseen asennukseen sisältyy mediasuodatuksen käyttö vankan esikäsittelyvaiheeksi suurimman osan keskeyttäneiden kiinteiden aineiden poistamiseksi, siten pidentäen elinkaaren ja vähentämään herkempien ja kalliimpien kalvojen puhdistustaajuutta. Tämä ei vain paranna järjestelmän kokonaistehokkuutta, vaan myös alentaa toimintakustannuksia.

• Uusi media ja kalvot: Tutkijat kehittävät uusia, edistyneitä suodatinvälineitä ja kalvoja, joilla on parannettuja ominaisuuksia. Esimerkiksi jotkut väliaineet upotetaan nyt nanohiukkasilla (esim. Hopea- tai titaanidioksidilla) antibakteeristen ominaisuuksien tarjoamiseksi, kun taas seuraavan sukupolven kalvot on suunniteltu olemaan kestävämpi likaantumiselle ja vaativat vähemmän paineita toimimaan, vähentäen energiankulutusta.

• Anturi- ja automaatiotekniikka: Nykyaikaiset suodatusjärjestelmät integroituvat yhä enemmän reaaliaikaisten anturien ja automatisoitujen ohjaimien kanssa. Nämä järjestelmät voivat seurata veden laatua, virtausnopeuksia ja paine -eroja, jotka aloittavat automaattisesti takaisinpesu- tai kemialliset puhdistussyklit. Tämä älykäs automaatio optimoi suorituskyvyn, vähentää manuaalista interventiota ja estää järjestelmän vian.

Johtopäätös

Media- ja membraanisuodatuksen valinta ei ole siitä, että toinen olisi luonnostaan ​​"parempi" kuin toinen; Pikemminkin kyse on oikean työkalun valitsemisesta työhön.

• Median suodatus on vedenkäsittelyn työhevonen, joka toimii luotettavana ja kustannustehokkaana ratkaisuna suurten hiukkasten ja sameuden poistamiseen. Se on välttämätön ensimmäinen askel monimutkaisimmille vedenkäsittelyprosesseille.

• Kalvon suodatus on tarkkuuslaite, joka pystyy toimittamaan puhtauden tason, jota mediasuodattimet eivät pysty vastaamaan. Se on tekniikka, kun poistetaan mikroskooppisia epäpuhtauksia, patogeenejä ja liuenneen aineita, on kriittistä.