Ультрафильтрационная установка

Ультрафильтрация — это мембранная технология разделения, использующая пористую асимметричную мембрану. Процесс фильтрации основан на принципе механического отсева и происходит за счёт разности давлений по обе стороны мембраны. Благодаря микроскопическим порам ультрафильтрационной мембраны (обычно диаметром 0,01–0,1 мкм) вода, неорганические соли и низкомолекулярные вещества проходят через мембрану, а примеси крупнее размера пор задерживаются. Технология позволяет отделять мелкодисперсные частицы, снижать мутность и осветлять жидкость, удалять белки, полисахариды, жиры, а также эффективно задерживать бактерии, вирусы (особенно крупные) и патогенные микроорганизмы.

Ультрафильтрация — широко применяемая мембранная технология разделения, предназначенная в первую очередь для отделения макромолекулярных веществ в растворах. Она демонстрирует выдающиеся результаты в глубоком снижении мутности, осветлении, обеззараживании, а также в разделении, концентрировании, фракционировании и очистке высокомолекулярных соединений. Поры ультрафильтрационных мембран обычно составляют 0,01–0,1 мкм, что позволяет эффективно задерживать бактерии, вирусы, коллоиды, взвешенные вещества, высокомолекулярную органику и другие примеси в воде; точность фильтрации значительно превышает традиционные методы — песчаную фильтрацию, фильтрацию через активированный уголь и др. Например, степень удаления кишечной палочки и других бактерий из воды достигает более 99%, что заметно повышает безопасность водоснабжения.
Сегодня технология ультрафильтрационных мембран применяется чрезвычайно широко: в пищевой промышленности, производстве напитков, молочной промышленности, биоферментации, биофармацевтике, медицинской химии, производстве биопрепаратов, препаратов традиционной китайской медицины, клинической медицине, очистке сточных вод крашения и печати, очистке сточных вод пищевых производств, рекуперации ресурсов, инженерной экологии и многих других областях.

Этап 1. Исходная вода (речная, водопроводная, промышленные сточные воды) сначала поступает в систему предварительной обработки, задача которой — защитить прецизионную ультрафильтрационную мембрану.
Типовые ступени: многослойная (многосредная) фильтрация (удаление крупных частиц), фильтрация через активированный уголь (адсорбция остаточного хлора, органики), тонкая фильтрация (защитный картриджный фильтр, удаление частиц >100 мкм).

Этап 2. Прошедшая предочистку вода нагнетается питающим насосом (обычно 0,5–5 бар) в модуль ультрафильтрационных мембран. Поток воды движется вдоль поверхности мембраны (тангенциальный поток) с определённой скоростью. Часть воды под действием давления проходит перпендикулярно через мембрану, становясь фильтратом (пермеатом); оставшаяся вода, несущая задержанные загрязнения в более высокой концентрации, выходит как концентрат.
Путь фильтрата: через мембрану → в центральную трубку волокна или в камеру пермеата → трубопровод пермеата → бак фильтрата.
Путь концентрата — два варианта: 1) частичный сброс для контроля концентрации загрязнений в системе; 2) частичная рециркуляция обратно на вход питающего насоса, где концентрат смешивается с исходной водой и снова поступает в мембранный модуль — это поддерживает достаточную скорость обтекания поверхности мембраны и снижает отложение загрязнений.

Этап 3. По мере эксплуатации загрязнения накапливаются на поверхности мембраны, что приводит к росту трансмембранного перепада давления или снижению производительности по фильтрату — в этом случае требуется промывка.
●Обычная обратная промывка: система автоматически переключает клапаны и подаёт фильтрат (пермеат) в обратном направлении через мембрану со стороны продукта, смывая рыхлые загрязнения с поверхности мембраны и удаляя их через сторону подачи. Обычно сопровождается воздушной продувкой (подача воздуха для усиления турбулентности).
●Усиленная химическая обратная промывка: в промывную воду добавляются химические реагенты низкой концентрации (например, гипохлорит натрия — для удаления органики, лимонная кислота — для удаления неорганических отложений) для устранения более стойких загрязнений.
●Химическая чистка (CIP): подача фильтрата останавливается, мембранный модуль замачивается и промывается в циркулирующем высококонцентрированном химическом растворе (кислотная и щелочная промывка) для полного удаления глубинных загрязнений мембраны.

Рабочий цикл ультрафильтрационной установки представляет собой непрерывный цикл «фильтрация → загрязнение → промывка → восстановление → повторная фильтрация», который благодаря точной автоматизации обеспечивает стабильное и высокоэффективное разделение твёрдой и жидкой фаз.