Mae'r gwahaniad pilen teuluol sy'n cynnwys microhidlo (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltradiad (NF), ac osmosis gwrthdro (RO) - yn gweithredu'n debyg iawn i gyfres o ridyllau, yn amrywio o fras i fân ac yn dal gronynnau o faint sy'n lleihau. Ar lefel osmosis gwrthdro, fodd bynnag, nid yw'r term "hidlo" bellach yn ddigon; mae'n dal ïonau sydd wedi hydoddi mewn gronynnau dŵr mor fach â 0.1 nanometr. Er mwyn deall y gwahaniaethau rhwng y pedwar math hyn o bilenni, yr allwedd yw peidio â chofio ffigurau maint mandwll, ond i ddeall y rôl benodol y mae pob pilen yn ei chwarae o fewn y broses driniaeth gyffredinol.
I. Gwahaniaethau Craidd Ymysg y Pedwar Math o Bilenni
Microhidlo (MF): Gyda maint mandwll yn amrywio o 0.1 i 10 micromedr, mae hyn yn gweithredu fel rhidyll ar gyfer tywod. Mae'n dal solidau crog, bacteria, a rhai coloidau, ond yn gyffredinol mae'n methu â chadw moleciwlau organig mawr. Mae'n gofyn am y pwysau gweithredu isaf - dim ond 1 i 2 bar (kg / cm²). Mae halwynau, proteinau a firysau toddedig i gyd yn mynd drwodd.
Ultrafiltration (UF): Gyda maint mandwll o 0.001 i 0.1 micromedr, mae hyn yn gweithredu fel rhidyll blawd. Gall ddal firysau, moleciwlau organig mawr, a gronynnau coloidaidd, er bod halwynau toddedig a chyfansoddion organig pwysau moleciwlaidd isel yn dal i basio drwodd. Y pwysau gweithredu yw 1 i 5 bar. Mae'r gwahaniaeth rhwng ultrafiltration a microfiltration yn gorwedd yn y maint mandwll: mae microhidlo yn dal gronynnau mwy, tra bod ultrafiltration yn dal y rhai o faint canolig.
Nanofiltration (NF): Gyda maint mandwll o tua 1 nanomedr, mae hyn yn cynrychioli math o hidlo mân. Gall ddal ïonau deufalent (fel calsiwm, magnesiwm, a sylffad) yn ogystal ag ïonau amryfalent, tra'n caniatáu i rai ïonau monofalent (fel sodiwm a chlorid) basio drwodd. Yr hyn sy'n gwneud nanofiltration yn unigryw yw ei fod yn dibynnu ar hidlo ar sail maint a gwrthyriad ar sail gwefr. Mae gan wyneb y bilen wefr negyddol, sy'n gwrthyrru anionau deufalent fel sylffad yn gryf; o ganlyniad, mae nanofiltrau yn cynnig cadw caledwch dŵr a rhai halwynau yn ddetholus. Mae'r pwysau gweithredu yn amrywio o 5 i 15 bar.
Osmosis Gwrthdroi (RO): Nid yw'r broses hon yn dibynnu ar gysyniad "maint mandwll" confensiynol; yn lle hynny, mae'n gweithredu trwy fecanwaith tryledu datrysiad. Gall moleciwlau dŵr dreiddio i'r haen weithredol polyamid trwchus, tra bod bron pob ïon toddedig, cyfansoddion organig a bacteria yn cael eu rhwystro gan y bilen. Gyda chyfradd gwrthod halen o 95% i 99.5%, mae dŵr y cynnyrch bron yn bur. Mae pwysau gweithredu yn amrywio o 10 i 70 bar (kg/cm²), neu hyd yn oed yn uwch ar gyfer dihalwyno dŵr môr. Ymhlith y pedwar math o brosesau pilen, mae osmosis gwrthdro (RO) yn cynnig y gwahaniad mwyaf trylwyr - a dyma'r mwyaf drud hefyd.
II. Y Trothwy: O "Higlo" i "Datrysiad Ateb"
Mae microhidlo (MF) ac uwch-hidlo (UF) yn dibynnu ar ridylliad corfforol yn unig: mae gronynnau mwy na maint y mandwll yn cael eu rhwystro, tra bod y rhai llai yn pasio drwodd. Mewn egwyddor, nid yw hyn yn wahanol i ddefnyddio rhidyll.
Mae nanofiltradiad (NF) yn meddiannu gofod trosiannol. Mae'n cyfuno rhidyllu ffisegol (yn seiliedig ar faint mandwll) â gwrthyriad electrostatig rhag gwefrau ar wyneb y bilen. O ganlyniad, mae NF yn arddangos cyfradd wrthod llawer uwch ar gyfer ïonau deufalent (cationau ac anionau) nag ar gyfer ïonau monofalent. O'i gymharu â RO, mae NF yn fwy ynni-effeithlon ac mae angen pwysau gweithredu is ar gyfer tasgau fel tynnu caledwch, sylffadau, neu liw; o'i gymharu ag UF, mae'n darparu gwahaniad mwy effeithiol.
Mae osmosis gwrthdro yn gweithredu ar egwyddor wahanol. Mae ei haen weithredol mor drwchus fel nad oes mandyllau yn weladwy - hyd yn oed o dan ficrosgop. Mae moleciwlau dŵr yn mynd i mewn i'r haen bilen trwy ddiddymu ac yna'n tryledu i'r ochr arall, wedi'i yrru gan bwysau. Oherwydd bod hydoddedd a chyfradd trylediad ïonau yn llawer is na rhai moleciwlau dŵr, mae'r dŵr yn mynd trwodd tra bod yr halwynau'n cael eu gadael ar ôl. Dyma'r model "trylediad datrysiad" - cysyniad hollol wahanol i ridyllu. Mae hyn yn esbonio pam mae RO yn cyflawni cyfraddau gwrthod uchel ar gyfer bron pob halwyn toddedig: nid yw'r gronynnau halen yn rhy fawr i ffitio drwodd, ond yn hytrach bod eu cyfradd diddymu a thrylediad o fewn yr haen bilen yn isel iawn.
III. Perthnasoedd Hierarchaidd mewn Llif Prosesau Nodweddiadol
Mewn cymwysiadau peirianneg ymarferol, anaml y defnyddir MF, UF, NF, ac RO ar wahân; yn hytrach, cânt eu cyflogi fel system amddiffyn flaengar, aml-haenog.
Y cyfuniad o MF / UF ac yna RO yw'r cyfluniad mwyaf cyffredin. Mae UF yn cynhyrchu elifiant gyda Mynegai Dwysedd Silt (SDI) o lai na 3, gan wasanaethu fel rhag-driniaeth ar gyfer RO i amddiffyn y pilenni RO rhag baeddu gan goloidau a deunydd gronynnol. Trwy leihau cymylogrwydd a chynnwys coloidaidd y dŵr porthiant, mae UF yn arafu'n sylweddol y dirywiad mewn fflwcs pilen RO. O ganlyniad, mae llawer o brosiectau ailddefnyddio dŵr diwydiannol a dihalwyno dŵr môr yn defnyddio proses bilen deuol: uwch-hidlo (UF) ac yna osmosis gwrthdro (RO).
Mae Nanofiltration (NF) yn cynnig mwy o hyblygrwydd o ran ei gymhwyso. Pan fydd dŵr wedi'i drin yn gofyn am gael gwared ar ïonau penodol - ond nid dihalwyno llwyr - mae NF yn fwy darbodus na RO. Er enghraifft, wrth feddalu dŵr yfed (cael gwared ar galedwch), gall NF gadw ïonau deufalent fel calsiwm a magnesiwm wrth ganiatáu i rai ïonau monofalent basio trwodd, a thrwy hynny gadw rhai mwynau. Mae cymwysiadau eraill, megis dad-liwio dŵr gwastraff tecstilau / lliwio neu wahanu sodiwm sylffad o sodiwm clorid mewn dŵr gwastraff cemegol, yn trosoli galluoedd cadw dethol NF - nodwedd sydd ar goll gan RO.
Yn nodweddiadol, defnyddir microhidlo (MF) naill ai yn lle hidlo tywod traddodiadol neu fel elfen bilen o fewn proses Bio-adweithydd Pilenni (MBR). Mewn system MBR, defnyddir pilenni MF neu ultrafiltration (UF) i wahanu llaid wedi'i actifadu yn llwyr o'r dŵr; mae hyn yn arwain at elifiant gyda chynnwys solidau crog (SS) hynod o isel, gan ddileu'r angen am eglurydd eilaidd.
IV. Gwahaniaethau mewn Pwysedd a Defnydd o Ynni
Mae MF ac UF yn gweithredu ar bwysau o dan 5 bar, gan arwain at ddefnydd isel iawn o ynni, sy'n cael ei yrru'n bennaf gan y pympiau dŵr porthiant. Mae NF yn gweithredu ar bwysau rhwng 5 a 15 bar, gyda defnydd cymedrol o ynni. Mae angen pwysau gweithredu uchel ar RO, gan arwain at lefelau defnydd o ynni sawl i ddwsinau o weithiau'n uwch na rhai'r tri math arall o bilen. Pympiau pwysedd uchel yw'r prif ddefnyddwyr ynni mewn system RO, gan gyfrif am 60% i 80% o gyfanswm y defnydd o bŵer.
Felly, wrth ddewis technoleg gwahanu bilen, rhaid ystyried nid yn unig yr ansawdd dŵr targed ond hefyd y parodrwydd i fynd i'r costau ynni sy'n ofynnol i'w gyflawni. Os mai'r nod yn syml yw cael gwared ar solidau crog a bacteria, mae MF yn ddigon. Os oes angen tynnu moleciwlau organig mawr a firysau, mae UF yn ddigonol. Ar gyfer cymwysiadau sy'n cynnwys meddalu dŵr (tynnu caledwch) neu wahanu halen, NF yw'r dewis delfrydol. Os oes angen cyfradd dihalwyno o dros 95% ar yr elifiant, neu os bwriedir ailddefnyddio'r dŵr fel dŵr wedi'i buro, mae RO yn hanfodol.
V. Gwahaniaethau mewn Baeddu Pilenni a Glanhau
Mae baeddu mewn pilenni MF ac UF yn organig neu'n fiolegol yn bennaf. Oherwydd y meintiau mandwll mwy, mae gronynnau'n tueddu i ffurfio haen "cacen hidlo" ar wyneb y bilen; yn y rhan fwyaf o achosion, gellir adfer fflwcs bilen i raddau helaeth trwy sgwrio aer ac adlif dŵr. Mae baeddu pilenni mewn nanofiltration (NF) ac osmosis gwrthdro (RO) yn llawer mwy cymhleth, yn cynnwys cyfuniad o bedwar mecanwaith gwahanol: graddio anorganig, baeddu organig, biobaeddu, a polareiddio crynodiad. Unwaith y bydd pilen RO yn dod yn rhwystredig â graddfa calsiwm carbonad neu galsiwm sylffad, mae'n aml yn anodd ei adfer trwy lanhau cemegol yn y fan a'r lle; mewn achosion difrifol, rhaid disodli'r bilen yn gyfan gwbl.
Ymhlith y pedwar math o bilenni, mae gan RO y gofynion llymaf ar gyfer ansawdd dŵr porthiant. Rhaid cadw paramedrau megis y Mynegai Dwysedd Silt (SDI), cymylogrwydd, clorin gweddilliol, cynnwys haearn a manganîs, caledwch, lefelau silicad, a gweithgaredd microbaidd i gyd o fewn ystodau cul iawn. Dyna pam mae dyluniad y system pretreatment hyd yn oed yn fwy hanfodol na dewis y bilen ei hun - os yw'r rhag-driniaeth yn annigonol, bydd hyd yn oed y bilen RO o ansawdd uchaf yn methu o fewn chwe mis.
VI. Rheolau Ymarferol ar gyfer Dewis Pilenni
Wrth ddewis rhwng microhidlo (MF) ac uwch-hidlo (UF), ystyriwch beth sydd angen i chi ei dynnu. Os yw'r gofyniad am solidau crog (SS) o dan 1 mg/L a SDI o dan 5, mae MF yn ddigon. Os oes angen SDI o dan 3 arnoch a chael gwared ar facteria a firysau yn effeithiol, dewiswch UF.
Wrth ddewis rhwng NF ac RO, ystyriwch a oes angen i chi gadw rhai halwynau. Os ydych chi am gael gwared ar galsiwm a magnesiwm tra'n cadw rhywfaint o sodiwm a photasiwm, dewiswch NF. Os oes angen i chi gael gwared ar yr holl halwynau toddedig - er enghraifft, i gynhyrchu dŵr pur - dewiswch RO. Os mai'r nod yw gwahanu halwynau monofalent a halwynau deufalent, NF yw'r unig opsiwn ymarferol.
Ni ddylai'r dewis o faint a math mandwll pilen fod yn seiliedig ar honiadau gwneuthurwr ynghylch "pa mor lân yw'r elifiant," ond yn hytrach ar y gofynion ansawdd dŵr penodol ar gyfer eich cais i lawr yr afon. Ar gyfer dŵr colur tŵr oeri, gall UF fod yn ddigon; ar gyfer dŵr porthiant boeler, fodd bynnag, mae cyfuniad o RO a chyfnewidydd ïon gwely cymysg yn hanfodol. Yn y pen draw, y gofynion defnydd terfynol penodol sy'n pennu'r dewis o bilen.
Mewn technoleg bilen, nid yw maint mandwll llai neu gyfradd gwrthod halen uwch o reidrwydd yn well. Mae puro gormodol yn arwain at fuddsoddiad cyfalaf diangen a defnydd uwch o ynni. Mae gwir arbenigedd wrth ddewis yr offeryn cywir ar gyfer y cymhwysiad penodol, yn hytrach na dewis y dechnoleg fwyaf "datblygedig".
