Surve---ultrafiltratsioon ja sukel-ultrafiltratsioon on ultrafiltratsioonimembraanitehnoloogia kaks peamist konstrueeritud vormi. Kuigi neil on sama membraanfiltrimise põhimõte, erinevad need liikumapaneva jõu, membraanimooduli struktuuri, töörežiimi ja kohaldatavate stsenaariumide poolest.
I. Sõidujõud ja töörežiim
Surve{0}}Tüüp Ultrafiltratsioon
Toorvesi pumbatakse suletud membraanikorpusesse, tekitades üle membraani positiivse rõhu erinevuse (tavaliselt 0,5–2,5 baari). Puhastatud vesi imbub rõhu all läbi membraani ja voolab toote veeotsast välja.
See võib toimida ummik{0}}filtreerimise või rist-voolufiltreerimisena. Tupikfiltreerimisel võib vee taaskasutamise määr ulatuda 90–95%. Ristvoolufiltreerimisel suunatakse kontsentraat taaskasutusse ja taaskasutamise määr väheneb 75–90%.
Membraani voog on suhteliselt kõrge, projekteerimisväärtused on tavaliselt vahemikus 40–120 l/(m²·h), olenevalt vee kvaliteedist ja membraani jõudlusest.
Sukeldatud ultrafiltreerimine
Membraanmoodul on otse kastetud avatud veepaaki. Permeaadipump tõmbab vett membraaniõõnsusest välja, tekitades alarõhu (transmembraanse rõhu erinevus vaid 0,1–0,6 baari ehk -10 kuni -60 kPa). Vesi filtreeritakse välja imiajamiga.
See on peaaegu täielikult{0}}tupikfiltreerimine, süsteemi taaskasutamise määr on tavaliselt suurem kui 95% või sellega võrdne ja pika muda eemaldamise tsükkel.
Vooluvool on suhteliselt väike, üldiselt projekteeritud 15–40 l/(m²·h), kuna madal rõhuerinevus ja raskusjõu settimine nõuavad piisavat membraanipinda.
II. Membraani mooduli struktuur ja materjali omadused
Surve tüüp
Membraanikiud on kapseldatud silindrilisse survet{0}}kandvasse kesta, mille läbimõõt on tavaliselt 4 tolli/8 tolli, pikkus 1–2 meetrit ja rõhukindlus 3–10 baari.
Membraanikiud võivad olla sise- või välisrõhu all, mille tulemuseks on ülikõrge pakkimistihedus, ulatudes mooduli mahuni 400–800 m²/m³ (8-tolliste elementidega on võimalik saavutada membraani pindala 60–80 m²).
Levinud membraanimaterjalid: PVDF, PES, PS; pooride suurus 0,01–0,04 μm; molekulmassi piirväärtus 100–150 kDa.
Sukeldatud tüüp
Membraanikiud riputatakse kardina või kimbu kujul, ilma väliskestata, ja on paigaldatud otse membraaniraamile ja sukeldatud paaki. Membraanraami tüüpiline pakkimistihedus on 200–400 m²/m³ mahuti mahu kohta.
Membraanikiud põhinevad madalal{0}}survelõhul, enamasti välisrõhul, saastumisvastane kiht on suunatud väljapoole. Membraanimahuti on varustatud perforeeritud õhutustorudega suurte õhumullide jaoks membraani pinna puhastamiseks.
Materjal on peamiselt tugevdatud PVDF; membraanikiud on loodud taluma pikaajalist{0}}aeratsioonivibratsiooni, mis nõuab suurt tõmbetugevust.
III. Kasutamise ja hoolduse erinevused Tagasipesu ja puhastamine
Survetüübi puhul kasutatakse sagedast hüdraulilist tagasipesu (tagasipesu voog võib ulatuda 1,5–2,5 korda suuremaks kui permeaadi voog) kombineerituna õhu-vee tagasipesuga.
Sukeldatud membraanisüsteemid toetuvad peamiselt pidevale õhutamisele, et tekitada suuri mullikesi, mis puhastavad membraanikiude. Tagasipesu sagedus on madal ja läbilaskvuse säilitamiseks kasutatakse tavaliselt keemilist puhastust.
Eeltöötluse nõuded
Surve{0}}tüüpi membraanisüsteemid on tundlikud sissevoolus olevate tahkete osakeste suhtes. Eeltöötluseks on sageli vaja membraanikiudude kaitsmiseks-isepuhastuvat filtrit (100–300 μm täpsusega); vastasel juhul on kiudude purunemine või saastumine tõenäoline.
Sukeldatud membraanisüsteemid suudavad oma suurte kanalite ja paagis settiva toime tõttu- otseselt töödelda suuri hõljuvate ainete kontsentratsioone (nt MBR-ides võib MLSS ulatuda 8000–15000 mg/l). Need sõltuvad eeltöötlusest minimaalselt ja võivad otse vastu võtta koagulatsiooni settepaakide heitvett või bioloogilist segavedelikku.
Keemilise puhastuse kontsentratsioon ja meetod
Surve{0}}tüüpi membraanisüsteemides ringleb keemiline puhastuslahus membraani korpuses, tagades piisava kontakti. Puhastusprotsessi ajal tuleb aga permeaadi pool isoleerida.
Sukeldatud membraanisüsteemid hõlmavad kemikaalide online-tagasi loputamist membraanikiudude leotamiseks või membraaniraami tõstmist kemikaalipuhastuspaaki. See on pisut töömahukam,{1}}kuid membraanikiude on lihtsam käsitseda.