Tlaková-ultrafiltrace a ponořená ultrafiltrace jsou dvě hlavní navržené formy ultrafiltrační membránové technologie. I když sdílejí stejný princip jádrové membránové filtrace, liší se hnací silou, strukturou membránového modulu, provozním režimem a použitelnými scénáři.
I. Hnací síla a provozní režim
Tlaková-ultrafiltrace typu
Surová voda je čerpána do utěsněného membránového pouzdra a vytváří pozitivní tlakový rozdíl (typicky 0,5–2,5 bar) napříč membránou. Vyčištěná voda prostupuje membránou pod tlakem a vytéká z výstupního konce vody.
Může fungovat jako slepá{0}}filtrace nebo filtrace s křížovým{1} tokem. Při filtraci ve slepé uličce- může míra regenerace vody dosáhnout 90 %–95 %. Při filtraci s křížovým tokem se koncentrát recykluje a míra regenerace se sníží na 75 %–90 %.
Membránový tok je relativně vysoký, s návrhovými hodnotami typicky v rozmezí 40–120 l/(m²·h), v závislosti na kvalitě vody a výkonu membrány.
Ponořená ultrafiltrace
Membránový modul je přímo ponořen do otevřené vodní nádrže. Čerpadlo permeátu nasává vodu z dutiny membrány a vytváří podtlak (transmembránový tlakový rozdíl pouze 0,1–0,6 bar, tj. -10 až -60 kPa). Voda je odfiltrována sacím pohonem.
Je to téměř zcela slepá filtrace{0}} s mírou obnovy systému obvykle vyšší nebo rovnou 95 % a dlouhým cyklem odstraňování kalu.
Tok je relativně nízký, obecně navržený na 15–40 l/(m²·h), protože nízký tlakový rozdíl a gravitační usazování vyžadují dostatečnou plochu membrány.
II. Struktura membránového modulu a materiálové charakteristiky
Typ tlaku
Membránová vlákna jsou zapouzdřena ve válcovém tlakovém -skořepině ložiska, běžně o průměru 4 palce/8 palců, 1–2 metry na délku, s odolností vůči tlaku 3–10 barů.
Membránová vlákna mohou být vnitřně nebo externě natlakována, což má za následek extrémně vysokou hustotu balení, dosahující 400–800 m²/m³ objemu modulu (8palcové prvky mohou dosáhnout plochy membrány 60–80 m²).
Běžné membránové materiály: PVDF, PES, PS; velikost pórů 0,01–0,04 μm; mezní molekulová hmotnost 100–150 kDa.
Ponořený typ
Membránová vlákna jsou zavěšena v závěsové nebo svazkové konfiguraci bez vnějšího pláště a jsou přímo namontována na membránový rám a ponořena do nádrže. Typická hustota membránového rámu je 200–400 m²/m³ objemu nádrže.
Membránová vlákna se spoléhají na nízkotlaké sání, většinou vnějšího tlaku, s protinánosovou vrstvou směřující ven. Membránová nádrž je vybavena perforovanými provzdušňovacími trubicemi pro velké vzduchové bubliny k drhnutí povrchu membrány.
Materiál je převážně vyztužený PVDF; membránová vlákna jsou navržena tak, aby vydržela-dlouhodobé provzdušňovací vibrace vyžadující vysokou pevnost v tahu.
III. Rozdíly v provozu a údržbě Zpětné proplachování a čištění
Tlakový typ využívá časté hydraulické zpětné proplachování (průtok zpětného proplachu může dosáhnout 1,5–2,5násobku průtoku permeátu) v kombinaci se zpětným proplachem vzduch{2}}vodou.
Ponořené membránové systémy primárně spoléhají na nepřetržité provzdušňování, které vytváří velké bubliny, které drhnou membránová vlákna. Frekvence zpětného proplachování je nízká a pro udržení propustnosti se běžně používá chemické čištění.
Požadavky na předúpravu
Membránové systémy tlakového-typu jsou citlivé na částice v přítoku. Předúprava často vyžaduje samočisticí{2}}filtr (přesnost 100–300 μm), který chrání vlákna membrány; jinak je pravděpodobné lámání nebo zanášení vlákna.
Ponořené membránové systémy mohou díky svým velkým kanálům a -usazování v nádrži přímo zpracovávat vysoké koncentrace nerozpuštěných látek (např. MLSS v MBR může dosáhnout 8000–15000 mg/l). Mají minimální závislost na předúpravě a mohou přímo přijímat odpadní vody z koagulačních sedimentačních nádrží nebo biologické směsné louhy.
Chemická čistící koncentrace a metoda
V membránových systémech tlakového -typu cirkuluje chemický čisticí roztok v krytu membrány a zajišťuje dostatečný kontakt. Nicméně strana permeátu musí být během procesu čištění izolována.
Ponořené membránové systémy zahrnují online zpětné proplachování chemikálií k nasáknutí membránových vláken nebo zvednutí rámu membrány do nádrže na chemické čištění. To je o něco pracnější-, ale se samotnými membránovými vlákny se lépe manipuluje.