Filtracja Styczna: Zasada Działania i Zastosowania
- Szczegóły
Filtracja styczna, znana również jako filtracja cross-flow, jest zaawansowaną metodą separacji, która znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, w tym w uzdatnianiu wody. Technika ta różni się od tradycyjnej filtracji tym, że przepływ cieczy odbywa się stycznie do powierzchni membrany, co minimalizuje zatykanie i zwiększa efektywność procesu.
Zasada Działania Filtracji Stycznej
W filtracji stycznej ciecz przepływa równolegle do powierzchni membrany, podczas gdy ciśnienie transmembranowe powoduje, że część cieczy (filtrat) przechodzi przez membranę. Zatrzymane cząstki i substancje pozostają w strumieniu retentatu, który jest odprowadzany z systemu. Taki układ minimalizuje gromadzenie się zanieczyszczeń na powierzchni membrany, co jest częstym problemem w tradycyjnych systemach filtracyjnych.
Ceramiczne filtry dyskowe znajdują zastosowanie w procesach separacji cieczy od ciał stałych, wykorzystujących technologię przepływu krzyżowego (cross-flow). Działanie tych membran ceramicznych oparte jest o ruch obrotowy dysków i związanym z tym ruchem przepływie krzyżowym. Proces filtracji zachodzi od zewnętrznej powierzchni dysków do ich wnętrza. Filtrat zbierany jest przez centralny wał, na którym zamontowane są dyski. Obrotowy ruch dysków w połączeniu z przepływem krzyżowym zapewnia skuteczne oddzielanie cząstek stałych bez tworzenia się niepożądanej warstwy filtracyjnej na membranie.
System membran Zelix znajduję zastosowanie filtracji cieczy o wysokiej lepkości, wysokim stężeniu oraz wrażliwym składzie biologiczno-chemicznym. System ZELIX łączy zaawansowaną mechanikę przepływu ze zintegrowaną elektrokinetyką, tworząc dynamiczny proces filtracji nawet najbardziej wymagających mediów. Ruch obrotowy w połączeniu z precyzyjnie ukształtowaną strukturą membran znacząco podnosi efektywność filtracji i odporność na zatykanie.
System wykorzystuje zestaw trapezoidalnych, spiralnie ułożonych dysków membranowych, które tworzą wewnętrzny wir przepływu. Systemy membran mogą być zaprojektowane w taki sposób, że membrany są ułożone ukośnie (odchylone od poziomu), wymusza to przepływ turbulentny w górę przez sąsiadujące dyski. W tych systemach modułu membran zamocowane są na pierścieniu obrotowym. Połączenie ruchu obrotowego nachylonych modułów oraz ułożenia ich w na obwodzie koło powoduje powstanie spiralnego przepływu w górę.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Procesy Poprzedzające Filtrację
W uzdatnianiu wody, filtracja jest często poprzedzona procesami mającymi na celu przygotowanie wody do tego etapu. Do najważniejszych z nich należą koagulacja, flokulacja i sedymentacja.
Koagulacja i Flokulacja
W celu destabilizacji układów koloidalnych stosowane są zazwyczaj koagulanty przyspieszające proces agregacji drobnych zanieczyszczeń. Koloidy są zawiesinami o bardzo wysokim stopniu dyspersji substancji rozproszonej, której średnice cząstek nie przekraczają 1 µm. Dzięki dodaniu do fazy ciągłej koagulantów i floku-lantów cząstki rozproszone łączą się w większe zespoły agregacyjne, ułatwiając ich sedymentację i zdolność zatrzymania na powierzchni filtra.
O ile koagulanty powodują destabilizację, tak flokulanty przyczyniają się do tworzenia nowych wiązań między zanieczyszczeniami a dodawanym związkiem tworząc większe aglomeraty, zwane flokułami. Proces strącania może zostać spowodowany zmianą pH czy temperatury, częściej jednak wymaga dodania związku sieciującego, którym mogą być polimery lub związki nieorganiczne (np. PIX, PAX). Właściwie dobrany koagulant oprócz przyspieszenia destabilizacji struktury koloidalnej przyczynia się również do poprawy jakości poprzez redukcję BZT5 lub innych niepożądanych związków, takich jak np.: siarczki, fosfory, jony metali ciężkich, fitoplankton z wody, oraz niektórych szczepów bakterii i wirusów.
W pierwszej części instalacji zainstalowano dwa zbiorniki pośrednie z mieszadłami o odmiennych prędkościach mieszania. Mieszadło szybkoobrotowe pozwala na równomierne wymieszanie dodawanego koagulantu i destabilizację koloidów. Czas przetrzymania 120 sekund zapobiega niepożądanej sedymentacji osadu. W drugim zbiorniku zawierającym mieszadło wolnoobrotowe zachodzi proces flokulacji. Właściwie dobrana szybkość mieszania na poziomie 10-40 obrotów na minutę ułatwia tzw. kłaczkowanie, nie powodując przy tym sedymentacji.
Sedymentacja
Proces sedymentacji grawitacyjnej polega na opadaniu cząstek pod wpływem siły ciężkości. Na skuteczność tego zjawiska ma wpływ przede wszystkim rozmiar cząstek oraz różnica gęstości obu faz. Dla małych cząstek siła ciężkości może być mniejsza od siły wyporu, a wtedy cząstki unoszą się, zamiast opadać. Zapobiegając temu zjawisku dodaje się wcześniej koagulant. Po koagulacji zawiesina trafia do osadnika pionowego, który umożliwia osiągnięcie czasu przetrzymania do 2h.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Technologie Membranowe w Uzdatnianiu Wody
Współczesne stacje uzdatniania wody wykorzystują zaawansowane technologie membranowe, takie jak ultrafiltracja, mikrofiltracja i nanofiltracja, aby zapewnić wysoką jakość wody pitnej i przemysłowej.
- Ultrafiltracja (UF) i Mikrofiltracja (MF): Niskociśnieniowe techniki membranowe pozwalają zatrzymać pozostałości koloidalne, pierwotniaki ale także wirusy i bakterie. W pierwszym module zainstalowano zamienne membrany ultrafiltracji i mikrofiltracji o wydajności 3 m3/h. Dołączono również obudowy do testowania membran ceramicznych. Układ stworzono tak, by móc testować dwie membrany jednocześnie.
- Nanofiltracja (NF): W kolejnym podzespole zainstalowano membranę do nanofiltracji o takiej samej wydajności. Nanofiltracja pozwala usunąć m.in. substancje odpowiedzialne za barwę.
Dzięki membranom AMS stało się możliwe zastosowanie procesów separacji membranowej w wielu aplikacjach do tej pory niedostępnych lub wymagających dużych nakładów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Technologie membranowe są z natury energooszczędne i mogą zastąpić kosztowne metody separacji termicznej.
Dodatkowe Etapy Oczyszczania Wody
Oprócz filtracji membranowej, w procesie uzdatniania wody stosuje się również inne metody, takie jak filtracja piaskowa, filtracja węglowa i ozonowanie.
- Filtracja Piaskowa: Kolejnym etapem oczyszczania wody jest filtracja na filtrach piaskowych. Filtry zasypane są kilkoma frakcjami piasku w celu uzyskania największej skuteczności procesu.
- Ozonowanie: Proces ozonowania pozwala na utlenienie związków organicznych odpowiadających za barwę i zapach wody.
- Filtracja Węglowa: Następnym etapem oczyszczania wody jest filtracja na filtrach węglowych o całkowitej wysokości 4400 mm, z czego wypełnienie stanowi 2000mm, a pozostała część stanowi przestrzeń wolną, niezbędną do regeneracji złoża (np. wodą lub powietrzem). Filtry zasypane są węglem aktywnym, który oczyszcza wodę z pozostałości związków organicznych oraz usuwa resztkowy ozon. Procesowi adsorpcji, który zachodzi na filtrach, towarzyszy również biodegradacja prowadzona przez mikroorganizmy.
Współpraca z GE Water & Process Technologies
Współpracujemy z najbardziej uznanym na świecie dostawcą układów ultraczystej wody, firmą GE Water & Process Technologies (dawniej Osmonics). Wszystkie stacje odwróconej osmozy oraz nanofiltracji dostarczane przez ChemTech są oparte na membranach o dużej selektywności i wydajności. Konstrukcje i ramy wykonujemy z szeregu dostępnych stali, zazwyczaj stali kwasoodpornych AISI304 oraz AISI316. Świadczymy kompleksowe usługi z zakresu uzdatniania wody pitnej oraz przemysłowej. W zależności od oczekiwań klienta wybieramy odpowiednią technologię, dostarczamy i uruchamiamy stacje uzdatniania wody.
Znaczenie Nowoczesnych Technologii w Uzdatnianiu Wody
Stale rosnące wymagania jakościowe dla wody pitnej wymagają wdrażania nowoczesnych narzędzi i technologii przez przedsiębiorstwa wodociągowe. Stacja MPWiK składa się z dwóch ciągów instalacyjnych - referencyjnym i badawczym, dzięki czemu nie jest zakłócona praca przedsiębiorstwa. Jednocześnie istnieje możliwość sprawdzania skuteczności nowych technologii, a prowadzone badania niewątpliwie wpływają na rozwój branży.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
tags: #filtracja #przeplyw #styczny #zasada #działania
