¿Qué es la ultrafiltración de agua?

Una forma efectiva de purificar el agua es empujarla a través de membranas semipermeables. Los procesos de filtración se clasifican según el tamaño de las partículas a separar:

• microfiltración a través de membranas con tamaños de poro de 0,05 a 10 μm;
• ultrafiltración: poros de 0.001 μm a 0.05 μm;
• ósmosis inversa y nanofiltración - poros de 1 nm e inferiores.

La ultrafiltración de agua está diseñada para eliminar microorganismos e inclusiones macroscópicas que no atraviesan los poros de la membrana.

Mecanismo tradicional de acción de filtro conel rellenado se basa en la limpieza gravitacional. La ultrafiltración se lleva a cabo como tamizar a través de una pantalla porosa, donde se separan todas las partículas de un diámetro mayor.

Tipos de membranas

Los elementos filtrantes son hojas planas o fibras con capilares. A través de la primera se produce principalmente la ultrafiltración de aguas residuales, y las últimas están diseñadas para el tratamiento del agua.

Las fibras se realizan principalmente por un solo canal, conun diámetro interno de aproximadamente 0.8 mm. Están sujetos a cargas frecuentes y pueden destruirse durante el retrolavado. Las fibras multicanal contienen varios capilares y tienen una resistencia significativamente mayor.

Las membranas están hechas de polímeros, por ejemplo,de poliéster sulfona. Sus parámetros se pueden cambiar agregando otros materiales sintéticos. Una amplia gama de pH de los líquidos tratados permite una limpieza eficiente de los elementos filtrantes.

Las membranas poliméricas deben desinfectarse periódicamente, ya que a los microbios les gusta comer materia orgánica y formar colonias en ella.

Long sirve como una membrana cerámica, que está bien lavada con detergentes. Su precio es más alto, pero la vida útil alcanza los 10 años.

Métodos de filtración

El sistema de ultrafiltración de agua consiste en módulos,lleno de fibras huecas porosas. El líquido inicial entra en los capilares, después de lo cual ocurre la filtración a través de las paredes laterales. Alimentar en la dirección opuesta también es posible.

El lavado se lleva a cabo por filtrado con su alimentacióncontra flujo La distribución uniforme del líquido fuera de las fibras asegura la eliminación de depósitos de los capilares. Es importante elegir el modo de lavado correcto para eliminar la capa de contaminante más fácilmente.

Los filtros funcionan en dos modos, uno de los cualesPresión: el agua se introduce en la carcasa del dispositivo bajo presión. El método sumergido se lleva a cabo usando membranas bajados en un recipiente abierto. En el lado de salida, se crea un vacío y el líquido es aspirado a través del material de filtro.

Los módulos están ubicados verticalmente. El agua en ellos proviene de un extremo y se aleja del otro. La cantidad de módulos en un filtro generalmente no excede las dos unidades. Esto requiere menos juntas, lo que reduce la probabilidad de fugas. Los módulos verticales son convenientes para mantener y probar. Son fáciles de instalar y extraer.

Modos de filtrado

Cuando se realiza la ultrafiltración de agua, los filtrospuede trabajar en un punto muerto y regímenes tangenciales. En el primer caso, toda el agua suministrada se purifica. Los depósitos de la membrana se eliminan periódicamente durante el proceso de lavado o con una corriente de drenaje. La membrana se ensucia rápidamente y la caída de presión debe mantenerse pequeña, lo que reduce la productividad del dispositivo. El método se usa para el tratamiento del agua, con una pequeña concentración de suspensiones.

En el modo tangencial, el medio a filtrarcircula a lo largo de la superficie de la membrana y los depósitos sobre ella formaron un poco. La turbulencia del flujo en el canal de alimentación permite purificar agua con una alta concentración de sólidos suspendidos. Las desventajas del método son un aumento en el consumo de energía para crear un alto índice de flujo y la necesidad de instalar tuberías adicionales.

Parámetros de ultrafiltración

Los principales parámetros de la ultrafiltración son:

1. Selectividad: la proporción de concentraciones de impurezas en agua contaminada (C_en.) y en el filtrado (C_fuera): R = (1-C_fuera/ C_en.) ∙ 100%. Para el proceso de ultrafiltración, es grande, lo que le permite retener las partículas más pequeñas, incluidas las bacterias y los virus.
2. La velocidad de flujo del filtrado es la cantidad de agua purificada por unidad de tiempo.
3. Consumo de filtrado específico: la cantidad de producto que pasa a través de 1 m² área de la membrana. Depende de las características del elemento filtrante y la pureza del agua fuente.
4. La diferencia de presión a través de la membrana es la diferencia entre la presión en el lado de suministro y el lado del filtrado.
5. La permeabilidad es la relación entre el consumo específico del filtrado y la caída de presión a través de la membrana.
6. La eficiencia hidráulica es la relación entre los caudales del filtrado y el agua de alimentación suministrada.

Ultrafiltración para la desinfección del agua

Métodos tradicionales para la eliminación de microorganismosincluir tecnologías que usan reactivos. La ultrafiltración de agua consiste en la separación física de microorganismos y coloides de ella debido al pequeño tamaño de poro de la membrana. La ventaja del método es la eliminación de cadáveres de microorganismos, algas, sustancias orgánicas y partículas mecánicas. Sin embargo, no hay necesidad de una preparación especial de agua, que en otros casos es obligatoria. Solo se requiere pasarlo a través de un filtro mecánico de 30 micrones.

Al comprar filtros, debe determinar las dimensionesmembranas de poro. Para eliminar completamente los virus, los diámetros de los orificios deben estar en el nivel de 0.005 μm. Con tamaños de poro grandes, la función de desinfección no se realizará.

Además, la tecnología de ultrafiltración proporciona una clarificación del agua. Todas las suspensiones están completamente eliminadas.

La instalación de ultrafiltración de agua contiene dispositivos paralelos, lo que garantiza el rendimiento del proceso necesario y la posibilidad de reemplazarlos durante la operación.

Purificación de agua frente a filtros de intercambio iónico

La resina es efectiva para retrasar las partículas coloidales de 0.1-1.0 μm de tamaño, pero obstruyen rápidamente los gránulos. El lavado y la regeneración son de poca ayuda aquí. Particularmente difícil de eliminar las partículas de SiO₂, que son especialmente numerosos en los pozos y el agua del río. Después de la obstrucción, la resina comienza a acumularse con microorganismos en lugares que no se lavan con soluciones de limpieza.

Las ionitas también se obstruyen activamente con aceites emulsionados, que no se pueden eliminar. La obstrucción es tan fuerte que es más fácil reemplazar el filtro que separarlo del mismo.

Los gránulos de resina filtrante están obstruidos activamente por compuestos de alto peso molecular. Son bien eliminados por el carbón activado, pero tiene una corta vida útil.

Las resinas de intercambio iónico son efectivas junto con la ultrafiltración, que elimina más del 95% de los coloides.

Purificación de agua: ultrafiltración antes de la ósmosis inversa

Los costos operacionales se reducen cuandoinstalación paso a paso de filtros con la consiguiente reducción en el tamaño de las partículas retardadas. Si se establece una limpieza más áspera antes del módulo de ultrafiltración, mejora la eficiencia de los sistemas de ósmosis inversa. Estos últimos son sensibles a los floculantes aniónicos y no iónicos, si en la fase preliminar se lleva a cabo la coagulación de contaminantes.

Los compuestos orgánicos de moléculas grandes obstruyen rápidamente los porosmembranas de ósmosis inversa. Crecen rápidamente con microorganismos. La pre-ultrafiltración de agua resuelve todos los problemas y es económicamente factible cuando se usa con ósmosis inversa.

Tratamiento de aguas residuales

El tratamiento de aguas residuales por ultrafiltración dala oportunidad de reutilizarlos en la industria. Son adecuados para su uso en ingeniería, y la carga tecnógena en depósitos abiertos con fines de consumo se reduce.

La tecnología de membrana se usa para limpiardesagües de producción galvánica y textil, en la industria alimentaria, deshierbe, eliminación de soluciones de carbamida, electrolitos, compuestos de metales pesados, productos derivados del petróleo, etc. Al mismo tiempo, se aumenta la eficiencia de limpieza y se simplifica la tecnología.

Con un bajo peso molecular de impurezas por ultrafiltración, se pueden obtener concentrados de productos puros.

Especialmente importante es el problema de separar los aceites emulsionados del agua. La ventaja de la tecnología de membrana es la simplicidad del método, bajo consumo de energía y sin necesidad de productos químicos.

Tratamiento de aguas superficiales

La precipitación y la filtración fueron previamente efectivasmétodos de purificación de agua. Aquí se eliminan de manera efectiva las mezclas de origen natural, pero ahora han aparecido contaminantes tecnogénicos, para cuya eliminación se requieren otros métodos de purificación. Especialmente muchos problemas son creados por la cloración primaria del agua, que forma compuestos clororgánicos. El uso de etapas adicionales de limpieza con carbón activado y ozonización aumenta el costo del agua.

La ultrafiltración permite agua potabledirectamente de fuentes superficiales: elimina algas, microorganismos, partículas en suspensión y otros compuestos. El método es efectivo con coagulación preliminar. No requiere un asentamiento prolongado, ya que no es necesario formar copos grandes.

La instalación de ultrafiltración de agua (foto a continuación) permite lograr una calidad constante del agua purificada sin utilizar equipos y reactivos complejos.

El uso de la coagulaciónineficiente, ya que muchos compuestos orgánicos en el agua no están determinados por el método tradicional de oxidación con permanganato de potasio. Además, el contenido de materia orgánica varía ampliamente, por lo que es difícil seleccionar la concentración necesaria de reactivos.

Conclusión

La ultrafiltración del agua a través de las membranas permite alcanzar la pureza necesaria con un consumo mínimo de reactivos. Las aguas residuales después del tratamiento se pueden usar con fines industriales.

La ultrafiltración no siempre es efectiva. El método no permite la eliminación de ciertas sustancias, por ejemplo, compuestos organoclorados y ciertos ácidos húmicos. En tales casos, se usa limpieza en varias etapas.