Режимы работы установок ультрафильтрации

Забивание является результатом образования осадка коллоидных частиц на поверхности мембраны, а также связано с адсорбцией в порах мембраны различных растворимых форм. Первый из этих процессов полностью обратим с помощью обратной промывки – операции, состоящей в реверсировании давления для направления обработанной воды через мембрану в целях удаления скопившегося осадка. Но поскольку адсорбированные примеси часто нечувствительны ни к обратной промывке, ни к увеличению скорости промывки, очистить мембрану можно лишь путём специальной химической промывки.

Поскольку ультрафильтрация имеет очень тонкий рейтинг очистки она подвержена активному засорению. Очень важным моментом является правильно подобранная и функционирующая система промывки мембранных элементов. 

В установках ультрафильтрации серии SF-UF существует несколько алгоритмов автоматизации промывки мембранных модулей:
а) по времени
б) по перепаду давления
в) по расходу воды

Предпочтение отдаётся первому варианту, промывке по времени, так как промывка проходит в установленное время и не зависит главным образом от перепада давления. Дело в том что при разном потоке через модули ультрафильтрации перепад давления тоже может сильно меняться, и в момент активного водоразбора установка может уйти в режим промывки и перестать подавать чистую воду хотя появившийся перепад давления будет вызван не засоренностью модулей а их нормальным рабочим трансмембранный давлением. Промывка по расходу воды имеет минус в том что при длительном простое оборудования и отсутствии водоразбора модули не промываются, и осевшие на них загрязнения "прикипают" к поверхности мембранного полотна.

Отдельно взятый модуль ультрафильтрации, который в большинстве случаев монтируется на стену в вертикальном или горизонтальном положении имеет следующие варианты промывки:
а) ручной вариант промывки
б) режим промывки по времени

В первом варианте модуль обвязывается при помощи обычных шаровых кранов (или других механических затворных устройствах) и промывается в ручном режиме путём переключения кранов в определённой последовательности.

 

Ниже приведены схемы режима работу установки ультрафильтрации в разных режимах.

 

Режим фильтрации

Движение потоков в режиме фильтрации схематически изображено на рис. 1. Входной поток воды через двухходовые краны VP 1 и VP 3 поступает в напорную часть мембранных модулей внутрь полых волокон, при этом краны VP 2 и VP 4 находятся в закрытом положении. Под действием избыточного давления осуществляется фильтрация воды через стенки полых волокон изнутри наружу. Загрязнения исходной воды, с размером большим, чем поры мембраны, задерживаются на внутренней стороне полого волокна, а отфильтрованная вода отводится в линию чистой воды с каждого мембранного модуля. Кран VP 5 находится в открытом положении, и фильтрат поступает либо в напорную магистраль, либо свободным изливом в накопительную емкость.

 

Рис. 1 Схема движения потоков воды в режиме фильтрации

 

Режим прямой промывки

Так как фильтрация ведется в тупиковом режиме, то на внутренней поверхности полых волокон скапливаются загрязнения, увеличивающие гидравлическое сопротивление установки и ухудшающие параметры фильтрации. Поэтому периодически необходимо проводить промывки мембранных модулей. Промывка проводится по каскадной схеме: каждый модуль промывается по отдельности, при этом остальные модули работают в режиме фильтрации.

 

Прямая промывка заключается в подаче воды в напорную часть мембранного модуля (внутрь полого волокна) с большой скоростью, такой, что происходит отрыв и унос загрязнений, задержавшихся на поверхности.

 

Движение потоков в режиме прямой промывки схематически изображено на рис. 2. Кран

VP 5 перекрывает магистраль чистой воды, при этом кран VP 2 открывается, а кран VP 3 закрывается. Все остальные краны остаются в положении, соответствующем режиму фильтрации. Поток исходной воды, проходя с высокой скоростью внутри полых волокон, смывает задержавшихся на поверхности мембран частицы и уносит их в линию дренажа. Продолжительность промывки устанавливается на контроллере. После окончания прямой промывки первого мембранного модуля, автоматически начинается прямая промывка второго. При этом положение кранов VP 2 и VP 3 возвращается в режим фильтрации, а краны VP 1 и VP 4 переводится в режим промывки (закрываются). Промывка происходит по механизму, описанному выше. После окончания цикла промывки все краны переводятся в режим фильтрации.

                       

Рис. 2 Схема движения потоков воды при прямой промывке мембранного модуля

    

Режим обратной промывки

Обратная промывка заключается в подаче воды в межволоконное пространство мембранного модуля через линию чистой воды. При этом вода проникает через мембрану в обратном направлении (относительно режима фильтрации) – снаружи волокна внутрь. Выходя внутрь полого волокна, вода разрыхляет скопившиеся на его поверхности загрязнения и уносит их в дренажную линию.

Движение потоков в режиме обратной промывки схематически изображено на рис. 3. Кран
VP 5 перекрывает магистраль чистой воды, при этом кран VP 1 закрывается, а кран VP 2 открывается. Все остальные краны остаются в положении, соответствующем режиму фильтрации. Чистая вода, поступающая с мембранного модуля № 2, под действием избыточного давления с большой скоростью направляется в межволоконное пространство мембранного модуля № 1. Проникая через мембрану внутрь полого волокна, вода отрывает от его поверхности скопившиеся загрязнения и уносит их в дренажную линию. Продолжительность промывки устанавливается на контроллере. После окончания обратной промывки первого мембранного модуля, автоматически начинается обратная промывка второго. При этом краны
VP 1 и VP 2 переводятся в положение, соответствующее режиму фильтрации, кран VP 3 закрывается, а кран VP 4 открывается. Промывка происходит по механизму, описанному выше. После окончания цикла промывки все краны переводятся в режим фильтрации.

                      

    Рис. 3 Схема движения потоков воды при обратной промывке мембранного модуля