L'ultrafiltració de tipus-a pressió i la ultrafiltració submergida són dues formes principals d'enginyeria de tecnologia de membrana d'ultrafiltració. Tot i que comparteixen el mateix principi de filtració de membrana bàsica, es diferencien en la força motriu, l'estructura del mòdul de membrana, el mode de funcionament i els escenaris aplicables.
I. Força motriu i mode de funcionament
Pressió-Tipus Ultrafiltració
L'aigua bruta es bombeja a una carcassa de membrana segellada, creant una diferència de pressió positiva (normalment 0,5-2,5 bar) a través de la membrana. L'aigua purificada penetra per la membrana sota pressió i surt de l'extrem de l'aigua del producte.
Pot funcionar com a-filtració sense sortida o filtració-de flux creuat. En la filtració-sen sortida, la taxa de recuperació d'aigua pot arribar al 90%-95%. En la filtració de flux-creuats, el concentrat es recicla i la taxa de recuperació disminueix al 75%-90%.
El flux de membrana és relativament alt, amb valors de disseny que solen oscil·lar entre 40 i 120 L/(m²·h), depenent de la qualitat de l'aigua i el rendiment de la membrana.
Ultrafiltració submergida
El mòdul de membrana està submergit directament en un dipòsit d'aigua obert. Una bomba de permeat extreu aigua de la cavitat de la membrana, creant pressió negativa (diferència de pressió transmembrana de només 0,1-0,6 bar, és a dir, de -10 a -60 kPa). L'aigua es filtra per l'accionament d'aspiració.
Es tracta gairebé completament de filtració-de final sense sortida, amb una taxa de recuperació del sistema normalment superior o igual al 95% i un cicle llarg d'eliminació de fangs.
The flux is relatively low, generally designed at 15–40 L/(m²·h) because the low pressure difference and gravity settling require sufficient membrane area.
II. Estructura del mòdul de membrana i característiques del material
Tipus de pressió
Les fibres de la membrana estan encapsulades en una carcassa de pressió cilíndrica-, normalment de 4 polzades/8 polzades de diàmetre, d'1 a 2 metres de llarg, amb una resistència a la pressió de 3 a 10 bar.
Les fibres de la membrana es poden pressuritzar internament o externament, donant lloc a una densitat d'embalatge extremadament alta, arribant a un volum de mòdul de 400-800 m²/m³ (els elements de 8 polzades poden aconseguir una àrea de membrana de 60-80 m²).
Materials de membrana comuns: PVDF, PES, PS; mida dels porus 0,01–0,04 μm; tall de pes molecular 100-150 kDa.
Tipus submergit
Les fibres de la membrana estan suspeses en una configuració de cortina o feix, sense carcassa exterior, i es munten directament al marc de la membrana i submergits al dipòsit. La densitat típica d'embalatge del marc de membrana és de 200-400 m²/m³ de volum del dipòsit.
Les fibres de la membrana depenen de la succió de baixa-pressió, principalment del tipus de pressió externa, amb la capa antiincrustante mirant cap a l'exterior. El dipòsit de membrana està equipat amb tubs d'aireació perforats per a grans bombolles d'aire per fregar la superfície de la membrana.
El material és principalment PVDF reforçat; les fibres de membrana estan dissenyades per suportar-vibracions d'aireació a llarg termini, que requereixen una gran resistència a la tracció.
III. Diferències en el funcionament i el manteniment Neteja i contrarentat
El tipus de pressió utilitza un rentat a contracor hidràulic freqüent (el flux de rentat pot arribar a 1,5-2,5 vegades el flux de permeat) combinat amb un rentat d'aire-aigua.
Els sistemes de membranes submergits es basen principalment en l'aireació contínua per generar grans bombolles que freguen les fibres de la membrana. La freqüència de rentat a contracor és baixa i la neteja química s'utilitza habitualment per mantenir la permeabilitat.
Requisits de pretractament
Els sistemes de membrana de tipus-de pressió són sensibles a les partícules de l'afluent. El pretractament requereix sovint un filtre auto-netejador (de 100 a 300 μm de precisió) per protegir les fibres de la membrana; en cas contrari, és probable que la fibra es trenqui o ensuciï.
Els sistemes de membranes submergides, a causa dels seus grans canals i de l'efecte de sedimentació{0}}en tancs, poden tractar directament concentracions elevades de sòlids en suspensió (p. ex., l'MLSS en els MBR pot arribar als 8000-15000 mg/L). Tenen una dependència mínima del pretractament i poden acceptar directament efluents de tancs de sedimentació de coagulació o licors mixtos biològics.
Concentració i mètode de neteja química
En els sistemes de membrana de tipus-a pressió, la solució de neteja química circula dins de la carcassa de la membrana, assegurant un contacte suficient. Tanmateix, el costat del permeat s'ha d'aïllar durant el procés de neteja.
Els sistemes de membranes submergits impliquen un retroflux en línia de productes químics per remullar les fibres de la membrana o aixecar el marc de la membrana al dipòsit de neteja química. Això requereix una mica més de mà d'obra-, però les fibres de la membrana són més fàcils de manejar.