Atıksu tedavisinde ana membran tipleri ve çok boyutlu genel bakış

Atıksu membran tedavisi, kirleticileri uzaklaştırmak için membranların seçici ayırma özelliklerine dayanır. Membran tiplerinin sınıflandırılması, kimyasal bileşim, ayırma mekanizmaları, geometri ve özel fonksiyonlara göre değişir.

1. Kimyasal bileşimle

1.1 Organik Membranlar

• PVDF (poliviniliden florür) membranlar : Yüksek mekanik mukavemet ve kimyasal direnç, mikrofiltrasyon (MF) ve ultrafiltrasyonda (UF), özellikle yağlı veya yüksek organik atık su için membran biyo-reaktörlerinde (MBR) kullanılır.
• PTFE (politetrafluoroetilen) membranlar : Emülsifiye yağlar ve kolloidlerle endüstriyel atık su (örn., Farmasötikler, kimyasallar) için ideal olan yüksek sıcaklıklara (260 ° C'ye kadar) ve aşırı pH'a dirençli.
• Diğer polimer membranlar : Polietilen (PE) ve polipropilen (PP), MF ön tedavi için maliyet etkindir, ancak daha düşük mekanik mukavemete sahiptir.

1.2 İnorganik membranlar

• Seramik membranlar : Alümina veya zirkoniden yapılmış, yüksek yutkulu veya yüksek sıcaklıklı atık su (örn., Tekstil, gıda endüstrileri) için uygun yüksek sıcaklıklara (> 500 ° C) ve mikrobiyal korozyona dayanır.
• Metal membranlar : Titanyum alaşım membranları, deniz suyu ön muamelesinde veya ağır metal atık su arıtmasında kullanılan yüksek basıncı ve aşırı pH'ı tolere eder.

2. ayrılık mekanizması yoluyla

2.1 Gözenekli membranlar

• Mikrofiltrasyon (MF) : Gözenek boyutu 0.1-10 μm, asılı katı, bakteri ve büyük kolloidleri (örn. Belediye atık su ön muamelesi) çıkarır.
• Ultrafiltrasyon (UF) : Gözenek boyutu 0.01-0.1 μm, proteinleri, virüsleri ve makromolekülleri (örneğin, endüstriyel atık su geri dönüşümü) tutar.
• Nanofiltrasyon (NF) : Gözenek boyutu 1-2 nm, boya tuzdan arındırma ve su yumuşatma için kullanılan iki değerlikli iyonları (Ca²⁺, So₄²⁻) ve organik molekülleri (200-1000 DA) seçici olarak giderir.

2.2 Gözeneksiz membranlar

• Ters ozmoz (RO) : Yüksek basınç altındaki yoğun zarlar, çözünmüş tuzları (>% 95 reddetme), ağır metalleri ve küçük organikleri, deniz suyu tuzdan arındırma ve yüksek tuzluluklu atık suyu için kritik olarak uzaklaştırır.
• Elektrodiyaliz (ED/EDR) : İyon değişim membranları tuzları, tuzlu su konsantrasyonu ve asit/alkali geri kazanımı için uygun elektrik alanları yoluyla ayırır.

2.3 sıvı membran

• Desteklenen Sıvı Membranlar (SLM) : Nadir metal veya radyoaktif atıksu geri kazanımına uygulanan seçici iyon taşınması için taşıyıcı molekülleri (örn. Crown Etherler) kullanın.

3. Geometrik yapılandırma ile

3.1 Düz sayfalık membranlar

• Basit yapı, temizlenmesi/değiştirilmesi kolay, MBR sistemlerinde ve küçük ölçekli merkezi olmayan tedavi, ancak düşük paketleme yoğunluğu.

3.2 Tübüler membranlar

• Geniş akış kanalları tıkanmayı azaltır, yüksek bastırılmış katı atık su (örn. Kağıt fabrikası atık su) için idealdir, ancak enerji yoğun.

3.3 İçi boş elyaf zarları

• UF/RO sistemlerinde yaygın olan ancak besleme bulanıklığına duyarlı yüksek paketleme yoğunluğu (8000 m²/m³).

4. Özel membranlar ve hibrit sistemler

4.1 Membran Biyo-Reaktörleri (MBR)

• Membran kirlenmesi, düzenli kimyasal temizleme gerektirse de, biyolojik tedaviyi membran ayrımı ile entegre eder, yeniden kullanılabilir su (örn. Belediye veya hayvancılık atık suyu) üretir.

4.2 Çift Membran İşlemleri

• UF/MF RO : Ultraür su (elektronik) veya düzenli depolama sızıntısı tedavisi için% 99 çözünmüş kirleticiyi giderir.
• Nf ro : Aşamalı tedavi yoluyla yüksek tuzluluklu atık suda RO membran kirlenmesini azaltır.

4.3 Fonksiyonel Membranlar

• Fotokatalitik membranlar : Tio₂ kaplı membranlar organikleri UV ışığı altında parçalayarak kirletmeyi azaltır.
• Anttifoulma membranları : Hidrofilik modifikasyonlar (örn. Polivinil alkol greftleme) veya nanomalzemeli kompozitler (örn. Grafen oksit) protein/kolloid yapışmasını en aza indirir.

5. Uygulama Senaryoları ve Seçim Yönergeleri

6. Gelecek Eğilimler

• Maddi Yenilik : Hibrit organik inorganik membranlar ve biyolojik olarak parçalanabilir biyopolimer membranlar.
• Akıllı çalışma : Temizlik döngülerini optimize etmek için IoT tabanlı gerçek zamanlı akı ve transmembran basıncının izlenmesi.
• Kaynak Kurtarma : Sıfır sıvı deşarjı (ZLD) ve kaynak ekstraksiyonu için membran damıtma (MD) veya ileri ozmoz (FO) ile entegrasyon.

Özet

Atıksu membran teknolojileri (MF, UF, NF, RO, MBR, vb.) Su kalitesi, tedavi hedefleri ve maliyete dayalı çeşitli ayırma ihtiyaçlarını ele alır. Gelecekteki gelişmeler, sürdürülebilir ve enerji tasarruflu çözümler elde etmek için gelişmiş dayanıklılık, akıllı sistemler ve kaynak kurtarma ile malzemelere odaklanacaktır.