Η υπερδιήθηση{0}}τύπου πίεσης και η υποβρύχια υπερδιήθηση είναι δύο κύριες μηχανικές μορφές τεχνολογίας μεμβράνης υπερδιήθησης. Ενώ μοιράζονται την ίδια αρχή φιλτραρίσματος μεμβράνης πυρήνα, διαφέρουν ως προς την κινητήρια δύναμη, τη δομή της μονάδας μεμβράνης, τον τρόπο λειτουργίας και τα εφαρμόσιμα σενάρια.
I. Δύναμη οδήγησης και λειτουργία λειτουργίας
Υπερδιήθηση τύπου-Πίεσης
Το ακατέργαστο νερό αντλείται σε ένα σφραγισμένο περίβλημα μεμβράνης, δημιουργώντας μια θετική διαφορά πίεσης (συνήθως 0,5–2,5 bar) σε όλη τη μεμβράνη. Το καθαρισμένο νερό διεισδύει μέσω της μεμβράνης υπό πίεση και ρέει έξω από το άκρο του νερού του προϊόντος.
Μπορεί να λειτουργήσει ως αδιέξοδο-φιλτράρισμα ή φιλτράρισμα διασταυρούμενης-ροής. Σε αδιέξοδο-φιλτράρισμα, το ποσοστό ανάκτησης νερού μπορεί να φτάσει το 90%–95%. Στο φιλτράρισμα διασταυρούμενης-ροής, το συμπύκνωμα ανακυκλώνεται και ο ρυθμός ανάκτησης μειώνεται στο 75%-90%.
Η ροή της μεμβράνης είναι σχετικά υψηλή, με τιμές σχεδιασμού που κυμαίνονται συνήθως από 40–120 L/(m²·h), ανάλογα με την ποιότητα του νερού και την απόδοση της μεμβράνης.
Βυθισμένη υπερδιήθηση
Η μονάδα μεμβράνης βυθίζεται απευθείας σε μια ανοιχτή δεξαμενή νερού. Μια αντλία διήθησης αντλεί νερό από την κοιλότητα της μεμβράνης, δημιουργώντας αρνητική πίεση (διαφορά πίεσης διαμεμβράνης μόνο 0,1–0,6 bar, δηλαδή -10 έως -60 kPa). Το νερό φιλτράρεται από τη μονάδα αναρρόφησης.
Είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου αδιέξοδο-διήθηση, με ποσοστό ανάκτησης συστήματος συνήθως μεγαλύτερο ή ίσο με 95% και μακρύ κύκλο αφαίρεσης λάσπης.
Η ροή είναι σχετικά χαμηλή, γενικά σχεδιασμένη στα 15–40 L/(m²·h) επειδή η διαφορά χαμηλής πίεσης και η καθίζηση της βαρύτητας απαιτούν επαρκή επιφάνεια μεμβράνης.
II. Δομή μονάδας μεμβράνης και χαρακτηριστικά υλικού
Τύπος πίεσης
Οι ίνες μεμβράνης είναι εγκλωβισμένες σε ένα κυλινδρικό κέλυφος που φέρει-πίεση, συνήθως διαμέτρου 4 ιντσών/8 ιντσών, μήκους 1–2 μέτρων, με βαθμολογία αντίστασης πίεσης 3–10 bar.
Οι ίνες της μεμβράνης μπορούν να συμπιεστούν εσωτερικά ή εξωτερικά, με αποτέλεσμα εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα συσκευασίας, που φτάνει τα 400–800 m²/m³ όγκο μονάδας (στοιχεία 8 ιντσών μπορούν να επιτύχουν επιφάνεια μεμβράνης 60–80 m²).
Κοινά υλικά μεμβράνης: PVDF, PES, PS; μέγεθος πόρων 0,01–0,04 μm. αποκοπή μοριακού βάρους 100–150 kDa.
Βυθισμένος τύπος
Οι ίνες μεμβράνης αιωρούνται σε διαμόρφωση κουρτίνας ή δέσμης, χωρίς εξωτερικό κέλυφος, και τοποθετούνται απευθείας στο πλαίσιο της μεμβράνης και βυθίζονται στη δεξαμενή. Η τυπική πυκνότητα πλήρωσης πλαισίου μεμβράνης είναι 200–400 m²/m³ όγκος δεξαμενής.
Οι ίνες της μεμβράνης βασίζονται σε αναρρόφηση χαμηλής-πίεσης, κυρίως τύπου εξωτερικής πίεσης, με το αντιρρυπαντικό στρώμα στραμμένο προς τα έξω. Η δεξαμενή μεμβράνης είναι εξοπλισμένη με διάτρητους σωλήνες αερισμού για μεγάλες φυσαλίδες αέρα για το τρίψιμο της επιφάνειας της μεμβράνης.
Το υλικό είναι κυρίως ενισχυμένο PVDF. οι ίνες μεμβράνης έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν-τους κραδασμούς αερισμού μακροπρόθεσμα, που απαιτούν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό.
III. Διαφορές στη λειτουργία και τη συντήρηση Επιστροφή και καθαρισμός
Ο τύπος πίεσης χρησιμοποιεί συχνή υδραυλική αντίστροφη πλύση (η ροή αντίστροφης πλύσης μπορεί να φτάσει 1,5–2,5 φορές τη ροή διήθησης) σε συνδυασμό με την αντίστροφη πλύση με αέρα-νερό.
Τα συστήματα βυθισμένης μεμβράνης βασίζονται κυρίως στον συνεχή αερισμό για τη δημιουργία μεγάλων φυσαλίδων που τρίβουν τις ίνες της μεμβράνης. Η συχνότητα οπισθόπλυσης είναι χαμηλή και ο χημικός καθαρισμός χρησιμοποιείται συνήθως για τη διατήρηση της διαπερατότητας.
Απαιτήσεις προεπεξεργασίας
Τα συστήματα μεμβράνης{0}}τύπου πίεσης είναι ευαίσθητα στα σωματίδια στην εισροή. Η προεπεξεργασία απαιτεί συχνά ένα αυτοκαθαριζόμενο φίλτρο (ακρίβεια 100–300 μm) για την προστασία των ινών της μεμβράνης. Διαφορετικά, είναι πιθανή η θραύση ή η ρύπανση της ίνας.
Τα συστήματα βυθισμένης μεμβράνης, λόγω των μεγάλων καναλιών τους και της επίδρασης καθίζησης στη δεξαμενή-μπορούν άμεσα να επεξεργαστούν υψηλές συγκεντρώσεις αιωρούμενων στερεών (π.χ. το MLSS σε MBR μπορεί να φτάσει τα 8000–15000 mg/L). Έχουν ελάχιστη εξάρτηση από την προεπεξεργασία και μπορούν να δεχτούν απευθείας λύματα από δεξαμενές καθίζησης πήξης ή βιολογικό μικτό υγρό.
Συγκέντρωση και μέθοδος χημικού καθαρισμού
Σε συστήματα μεμβράνης{0}}τύπου πίεσης, το χημικό διάλυμα καθαρισμού κυκλοφορεί μέσα στο περίβλημα της μεμβράνης, εξασφαλίζοντας επαρκή επαφή. Ωστόσο, η πλευρά διήθησης πρέπει να απομονώνεται κατά τη διαδικασία καθαρισμού.
Τα συστήματα βυθισμένης μεμβράνης περιλαμβάνουν διαδικτυακή απόπλυση χημικών ουσιών για εμποτισμό των ινών της μεμβράνης ή ανύψωση του πλαισίου της μεμβράνης στη δεξαμενή χημικού καθαρισμού. Αυτό είναι ελαφρώς-εντατικό, αλλά οι ίδιες οι ίνες της μεμβράνης είναι πιο εύκολο να χειριστούν.