چگونه تکنولوژی غشاء فوق الیاف توخالی و فوق تصفیه توسعه یافته است

چگونه تکنولوژی غشاء فوق الیاف توخالی و فوق تصفیه توسعه یافته است
توجه روزافزونی به فن آوری های استفاده مجدد از آب که مربوط به "سطح بعدی" منابع آب خام دشوار یا بسیار متغیر است ، می شود.

کوین فیلیپس
1 اکتبر 2014

کوچ

سروو موتور دلتا توجه روزافزونی به فناوری های استفاده مجدد از آب که مربوط به "سطح بعدی" منابع آب خام دشوار یا بسیار متغیر است ، می شود.

فناوری غشای فوق فیلتراسیون با الیاف توخالی که اخیراً معرفی شده است ، در استفاده مجدد از استراتژی های مورد استفاده در منابع آب که شامل جامدات زیاد است ، موفق عمل می کند. غشاها می توانند بهبود بیشتری برای آب صنعتی به دست آورند ، برای پیش تصفیه آب دریا خوب عمل می کنند و حتی برای تصفیه آب آشامیدنی نیز استفاده می شوند.

یکی از نمونه های اخیر ، سیستم تصفیه تحت فشار UF (UF) تحت فشار برای آب جامد و فاضلاب زیاد است که توسط Koch Membrane Systems (KMS) توسعه و تولید شده است.

این فناوری در 13 آزمایش آزمایشی در سراسر جهان ، با سیستم های مقیاس کامل در حال ساخت در چین و سنگاپور ، نتایج عالی به دست آورده است. غشاء نفوذپذیری با کیفیت بالا را با سرعت رسوب گذاری پایین با آب تغذیه دشوار تولید می کند. این طرح دارای رد پای کوچکتری است و ما معتقدیم که از انرژی و مواد شیمیایی کمتری نسبت به سایر گزینه های تصفیه فاضلاب استفاده می کند و هزینه های چرخه عمر کمتری را برای آب های دشوار تصفیه می کند.

روندهای جهانی طرفدار استفاده مجدد است
دولت ها در سرتاسر جهان در حال تغییر استراتژی های استفاده مجدد از آب هستند ، زیرا رشد جمعیت و توسعه جهانی بر منابع موجود آب شیرین فشار وارد می کند. علاوه بر این ، استفاده مجدد از فاضلاب در دو بخش صنعتی و شهری شایع تر است زیرا هزینه ها افزایش می یابد و مقررات برای دفع سخت تر می شود. از سوی دیگر ، پساب تصفیه شده فاضلاب را می توان برای آبیاری کشاورزی و منظره یا زمین گلف ، فرآیندهای خنک کننده صنعتی و استفاده مجدد غیرمستقیم از آشامیدنی استفاده کرد.

استراتژی های استفاده مجدد از آب در سراسر ایالات متحده در حال گسترش است و هر روز سیستم های بیشتری به صورت آنلاین در دسترس قرار می گیرند. در حوزه های آبخیز ایالت نیویورک ، بسیاری از کارخانه های فاضلاب قبل از تخلیه پساب فاضلاب به سفره های آب از فیلتراسیون غشای UF استفاده می کنند. در محیط های خشک تر که کمبود آب دارند ، مانند کالیفرنیا ، آریزونا و نوادا ، گیاهان غشایی رایج هستند. در برخی موارد ، آبهای بازیابی شده برای مقاصد مختلف از طریق یک خط لوله آب جداگانه در سراسر شهرداری توزیع می شود که منجر به افزایش کارایی کلی مصرف آب می شود.

با خشک شدن یا در دسترس نبودن برخی منابع آب شیرین قابل استفاده ، جایگزین ها جذاب تر می شوند ، از جمله منابع دشوار برای درمان مانند آب شور ، آب حوضچه یا آب دریا. محصولات اولترافیلتراسیون برای پردازش تعداد زیادی از جریانهای خوراکی که به اندازه کافی شفاف نشده اند تا با غشاهای آب آشامیدنی موجود در آنجا پردازش شوند ، در حال توسعه هستند.

آبهای سطحی - مانند مخازن ، دریاچه ها و رودخانه ها - می توانند از نظر جامدات معلق خدمات اتوماسیون صنعتی یا کدورت بسیار متغیر باشند. مواد جامد بالا و افزایش سطح کل کربن آلی (TOC) تمایل به خرابی تجهیزات معمولی تصفیه آب دارد.

طوفانی که از دریاچه ای کم عمق می گذرد می تواند رسوبات را در هم بکوبد و باعث ایجاد یک رویداد اوج کدورت شود. در دریاچه ای با میانگین کدورت 5-10 NTU ، طوفان می تواند باعث افزایش سطح کدورت به 100-200 NTU یا حتی 1000 NTU شود. در مورد رودخانه ها ، بارش دو اینچی می تواند باعث جاری شدن رواناب زیاد از جاده ها به رودخانه شود. هنگامی که این جریان از این آب کدر با استفاده از فیلتر شنی یا فن آوری شفاف کننده وارد تصفیه خانه می شود ، غالباً نمی تواند استانداردهای خروجی کدورت را برآورده کند.

چالش های تصفیه توسط عوامل دیگری نیز مانند تغییر فصلی ، رواناب طوفان و تغییرات دمای آب افزایش می یابد. تنوع در مواد معلق یا کدورت اغلب با تغییر فصل به منابع آب معرفی می شود. در نهایت ، فیلتراسیون در آب سردتر دشوارتر است ، زیرا افزایش ویسکوزیته باعث می شود که فشار آب در فیلتر غشایی دشوارتر شود.

نیازهای قوام نفوذی را برطرف کنید
توسعه غشاهای فوق تصفیه به نیاز کاربران نهایی برای دستیابی به نفوذ مداوم در شرایط بسیار متغیر پاسخ می دهد. غشاء فوق تصفیه PURON MP برای کاربردهای آب جامد و فاضلاب از جمله تصفیه آبهای سطحی ، تصفیه آب با TOC بالا ، پیش تصفیه RO و تصفیه فاضلاب سوم است. ترکیبی از الیاف غشایی قوی و طراحی کارتریج به آن اجازه می دهد تا با بازیابی شار به طرز شگفت انگیزی م stressثر ، در برابر تنش رویداد با کدورت بالا مقاومت کند.

یک فرایند تحقیق و توسعه چهار ساله با نمونه اولیه در محل آزمایش مخزن با سطح TOC متوسط ​​تا بالا آغاز شد. این خلبان ، که در نزدیکی مرکز تولید KMS Wilmington ، ماساچوست واقع شده است ، حدود 24 ماه کار کرد. محققان و مهندسان حالت های عملکرد ، ترتیب تمیز کردن و طراحی کارتریج را ارزیابی کردند. آزمایشات مربوط به شستشوی هوا ، شستشوی پشت و تمیز کردن شیمیایی انجام شد. از نتایج برای تنظیم دقیق توالی های تمیز کردن استفاده شد.

به دنبال آزمایش مثبت r

به همین دلیل ، مهندسان نمونه های اولیه دیگری را با چگالی بسته بندی مختلف آزمایش و آزمایش کردند تا به تعداد مطلوب الیاف برای قرار دادن در هر کارتریج برسند. این سیستم در کاربردهای مختلف در بیش از ده سایت آزمایشی آبهای سطحی یا فاضلاب شهری در ایالات متحده ، استرالیا ، چین ، برزیل ، ایتالیا و اسپانیا آزمایش شده است. این آزمایشات برای بهینه سازی پارامترهای عملیاتی و نشان دادن عملکرد بلند مدت بر روی طیف گسترده ای از منابع آب خوراک استفاده شده است.

سیستم های مقیاس کامل در حال حاضر در تاسیسات صنعتی در چین و سنگاپور نصب می شوند.

آزمایش آزمایشی تحمل مواد جامد را نشان می دهد
آزمایش آزمایشی نشان می دهد که غشاها می توانند سطح بسیار بالایی از مواد جامد را حتی پس از وقوع طوفان مهم تحمل کنند ، بدون توجه به نوع آب خام دریافتی ، نفوذپذیری یکنواخت ایجاد می کند.

سروو موتور دلتا در یکی از سایت های آزمایشی ، رودخانه ای که آب تغذیه می کرد به دلیل بارندگی و رواناب دارای دوره های جامد بسیار بالا بود. حتی با افزایش قله های کدورت تا 8000 NTU - در حالی که خلبان افزایش فشار غشایی (TMP) را مشاهده می کند - هیچ تمیز کردن غیرمعمولی برای بازگرداندن کارتریج به TMP اولیه پس از پاک شدن افزایش کدورت لازم نبود. به طور کلی ، حتی با وجود این ناراحتی های بسیار زیاد ، کدورت نفوذی از 0.1 NTU افزایش نمی یابد.

در سایت دیگری (عکس را ببینید) ، آب خوراک شامل پساب کارخانه فاضلاب تالاب با رسوب زیاد با TOC بالا و نیتریفیکاسیون ناقص بود. تغییر فصل از پاییز به زمستان باعث بارش برف شد که باعث شد تالاب "ورق بزند" و باعث شد تا خواندن TOC از 12-15 ppm به بیش از 20 ppm برسد. با این وجود ، کارتریج غشایی به طور مداوم نفوذپذیری با مقادیر بسیار کم کدورت و شاخص چگالی سیلت (SDI) تولید می کند ، که بدون در نظر گرفتن کدورت آب و TOC پتانسیل استفاده مجدد از آب را به خوبی نشان می دهد.

اپراتورها خلبان را با یک چرخه 20 دقیقه ای در طول رویداد تلنگر تالاب برگشت داده و به تسهیلات اجازه می دهند تا بدون TMP بالا تمیز بماند. خلبان در طول زمستان با دمای بسیار پایین و در شرایط TOC تغذیه بالا ، با 25 گالن در فوت فوت مربع غشاء در روز (GFD) با فاصله تمیز در محل (CIP) 30 روز به خوبی عمل می کرد. علاوه بر این ، واحد تحمل دوز بسیار منعقد کننده را نشان داد.

به جای دوزهای غلظت بیش از حد و گران قیمت برای اطمینان از مدیریت بدترین شرایط ، که امروزه اغلب در این نوع محیط ها اتفاق می افتد ، آزمایشات با دستگاه نفوذپذیری UV254 به صورت آنلاین نشان داد که دوز منعقد کننده را می توان برای مصرف مواد شیمیایی کارآمدتر بهینه کرد ،

شکل 1 جریان از طریق کارتریج غشایی را نشان می دهد.

کاهش لجن فیبر
این ماژول ها دارای ویژگی هایی هستند که استفاده از آنها را در آبهای دشوار تصفیه می کند و قادر به نگهداری مواد جامد بالا بدون لجن الیاف است. از آنجا که کارتریج از فیبر توخالی تقویت شده قوی استفاده می کند ، غشاها فقط می توانند در انتهای بالایی بسته یا "گلدان" شوند. این طرح تک گلدان به الیاف غشایی اجازه می دهد تا آزادانه در داخل کارتریج حرکت کنند ، در نتیجه اجازه می دهد تا شستشوی هوا به طور کامل به دسته فیبر نفوذ کرده و مواد جامد انباشته را به پایین رها کرده ، جایی که به راحتی تخلیه می شوند.

علاوه بر این ، تخلیه پشت سر در مرکز کارتریج قرار دارد ، منطقه ای که به احتمال زیاد لجن را تجربه می کند.

در مقابل ، کارتریج های غشایی با الیاف توخالی برای گلدان در هر دو انتها طراحی شده اند. پیکربندی دو سر حرکت فیبر را محدود می کند و مناطق مرده ای را ایجاد می کند که جامدات در آن تجمع می یابند. این لجن فیبر باعث کاهش سطح غشا ، خروجی سیستم و بهره وری انرژی می شود. شکل 2 مقایسه ای بین دو رویکرد را نشان می دهد.

سیستم PURON MP دارای توالی های تمیز کردن خودکار برای تمیز نگه داشتن غشا در شرایط سخت کدورت است و نیازی به حذف سیستم برای تمیز کردن شیمیایی شدید ندارد. تمیز کردن هوا ، شستشوی مجدد و تخلیه TMP ها را پایین نگه می دارد ، بنابراین اپراتورها مجبور نیستند برای رسیدگی به "رویدادها" به صورت اضطراری مراجعه کنند.

این کارتریج از الیاف تقویت شده بافته و شکسته استفاده می کند که هرگونه صدمه ای را که می تواند سیستم را تعطیل یا آلوده کند ، به حداقل می رساند. نتایج شامل بهبود زمان کار ، اطمینان از این است که سیستم می تواند با ظرفیت کامل کار کند ، بنابراین هیچ اثر مضر بر روی فرایندهای پایین دستی وجود ندارد. شکل 3 الیاف ، کارتریج و لغزش کامل را نشان می دهد.

خاصیت تحمل شار بالا و جامدات نیاز به شفاف کننده های پرهزینه و پیش تیمارهای شیمیایی را در بسیاری از کاربردهای سخت از بین می برد. این امر ردپای مورد نیاز را کاهش می دهد ، هزینه سرمایه اولیه و همچنین هزینه های عملیاتی مرتبط با استفاده از مواد شیمیایی را محدود می کند. شیمی غشای پیشرفته ، اندازه و توزیع منافذ تنگ و شستشوی م airثر هوا عملکرد پایدار را بدون پاک کننده های شیمیایی گسترده ارائه می دهد.

نتیجه
فن آوری کارتریج UF با فیبر توخالی که اخیراً توسعه یافته است ، می تواند نفوذپذیری با کیفیت بالا با نرخ رسوب گذاری پایین با آب تغذیه دشوار تولید کند. طراحی کارتریج شامل یک سربرگ با الیاف شناور و تقویت شده است که اجازه می دهد مواد جامد در حین تمیز کردن حذف شوند. س

عملیات ضمنی ، پیش تصفیه کننده روشن کننده را در بسیاری از برنامه ها  سروو موتور دلتا حذف می کند ، زمان خرابی را به حداقل می رساند و استفاده از مواد شیمیایی را کاهش می دهد. این مزایا هزینه کل مالکیت را پایین می آورد.

کوین فیلیپس مدیر توسعه محصول با سیستم غشای کوچ است

برای نیم قرن ، سیستمهای غشای کوچ توسعه دهنده غشاهای فیلتراسیون و سازنده سیستمهای سفارشی و مهندسی شده برای صنایع بوده است ، با پایه نصب شده در سراسر جهان که به 20000 سیستم نزدیک می شود ، که شامل پردازش آب صنعتی و فاضلاب ، فرآوری لبنیات ، آب میوه و شراب است. بیوتکنولوژی صنعتی و سایر موارد فناوری های آن رد پای آب را کاهش داده و بهره وری را افزایش می دهد.

ConceptWorks به کاربران کمک می کند تا فاز مدل سازی مفهومی را با اجازه دادن به مهندسان CAE برای تولید موثر اعضای مفهومی برای مطالعات طراحی و بهینه سازی، بازتعریف کنند. با ConceptWorks، تغییرات اساسی در طراحی بلافاصله در سطح CAE ایجاد می شود. ConceptWorks به عنوان یک ابزار CAE برای مهندسان سازه، ایجاد اعضا و اتصالات سازه را بدون استفاده از نرم افزار CAD امکان پذیر می کند و به مهندسان اجازه می دهد تا بر شایستگی های اصلی خود تمرکز کنند.

رادا کریشنان، موسس و رئیس، محصولات مهندسی دیترویت (DEP)، در هنگام دریافت پتنت گفت: "ما از اینکه اداره ثبت اختراع ایالات متحده دوباره منحصر به فرد بودن ابزار مدل سازی خودکار ConceptWorks را تشخیص داده است، خرسندیم." "تمایز MeshWorks از رقبای خود توسط پتنت تقویت شده است، که به شرکت مزیت رقابتی طولانی مدت در بازار CAE می دهد. ما از پاسخ مثبت ConceptWorks در بازار بسیار خرسندیم، از این رو ما را به ایجاد راه حل های نوآورانه تر ترغیب می کنیم. "

هدف DEP برای تغییر فرآیند توسعه محصول و ارائه راه‌حل‌های واقعی به کمک این ابزارهای جدید است که به MeshWorks اضافه شده‌اند. با این پیشرفت ها، DEP قصد دارد از روندهای بازار استقبال کند و استانداردهای صنعت را بالا ببرد.