Główne powody, dla których przy projektowaniu systemu ultrafiltracji wymagane jest sporządzenie raportu dotyczącego jakości wody dopływowej, opierają się na następujących kwestiach:
1. Zrozumieć cechy jakości wody
Analiza składu: Raport dotyczący jakości wody zawiera szczegółową listę różnych składników obecnych w wodzie, takich jak metale ciężkie, materia organiczna, mikroorganizmy itp. Składniki te mają bezpośredni wpływ na wydajność i żywotność membran ultrafiltracyjnych.
Zawiesiny stałe i zawartość koloidów: Membrany ultrafiltracyjne mają znaczący wpływ na usuwanie zawiesin stałych i koloidów, ale wysokie stężenia zawiesin stałych i koloidów mogą przyspieszyć zanieczyszczenie i zablokowanie membrany, zmniejszając jej przepuszczalność. Raport dotyczący jakości wody może pomóc projektantom ocenić zawartość zawiesin stałych i koloidów w dopływie, aby wybrać odpowiednie środki wstępnego oczyszczania.
2. Zapewnij wydajność ultrafiltracji
Dopasowanie wielkości porów do przesiewania: Wielkość porów membran ultrafiltracyjnych określa zakres mas cząsteczkowych substancji rozpuszczonych, które mogą one przechwycić. Analiza składników w raporcie dotyczącym jakości wody może pomóc projektantom wybrać membrany ultrafiltracyjne o odpowiednich rozmiarach porów, aby zapewnić skuteczne przechwytywanie zanieczyszczeń docelowych.
Unikanie zanieczyszczania membran: Zrozumienie stanu mikroorganizmów, materii organicznej i innych zanieczyszczeń w dopływającej wodzie może pomóc w zaprojektowaniu skutecznych systemów wstępnego oczyszczania oraz zmniejszeniu zanieczyszczenia i uszkodzeń membran ultrafiltracyjnych spowodowanych przez te zanieczyszczenia.
3. Chroń system ultrafiltracji
Wydłużenie żywotności membrany: Dzięki odpowiedniemu przygotowaniu wstępnemu i doborowi odpowiednich membran ultrafiltracyjnych można zredukować ryzyko zanieczyszczenia membrany, wydłużając tym samym żywotność membran ultrafiltracyjnych i zmniejszając koszty eksploatacji.
Poprawa stabilności systemu: Informacje zawarte w raporcie dotyczącym jakości wody pomagają projektantom optymalizować parametry konstrukcyjne i eksploatacyjne całego systemu ultrafiltracji, zwiększając stabilność i niezawodność systemu.
4. Zgodność z wymogami regulacyjnymi
Normy wody pitnej: W przypadku projektów uzdatniania wody pitnej raporty dotyczące jakości wody stanowią ważną podstawę oceny, czy efekt uzdatniania spełnia krajowe i lokalne normy dotyczące wody pitnej.
Przepisy dotyczące ochrony środowiska: W dziedzinie oczyszczania ścieków przemysłowych raportowanie jakości wody stanowi również kluczowe ogniwo w ocenie, czy efekt oczyszczania spełnia wymagania przepisów dotyczących ochrony środowiska.
Kluczowe parametry jakości wody wlotowej do systemu ultrafiltracji
Mętność:
Zawieszone i koloidalne substancje, takie jak błoto, piasek, pył, drobna materia organiczna, plankton itp. w wodzie, mogą powodować, że woda stanie się mętna i będzie miała pewien stopień zmętnienia. Zazwyczaj te zawieszone i koloidalne substancje mogą również pasożytować na bakteriach i wirusach.
Mętność jest zazwyczaj mierzona intensywnością światła przechodzącego przez próbkę wody, a jej jednostka jest zazwyczaj wyrażana w NTU. Na przykład, mętność wody pitnej jest zazwyczaj wymagana, aby nie przekraczała 1NTU.
TSS (całkowita zawiesina):
Substancja stała odnosi się do próbki wody przechodzącej przez membranę filtracyjną o średnicy porów 0,45 μm, zatrzymywanej na membranie filtracyjnej i suszonej do stałej masy w temperaturze 103–105 stopni.
Całkowita zawartość zawiesiny jest jednym z ważnych wskaźników pomiaru stopnia zanieczyszczenia wody, a jednostką miary jest mg/l. Ten parametr jest na ogół dokładniejszy niż mętność (mętność zwykle nie jest w stanie wykryć bardzo drobnych cząstek).
SDI (wskaźnik gęstości sedymentacji):
Wartość SDI jest jednym z ważnych wskaźników jakości wody dla systemów uzdatniania wody metodą odwróconej osmozy. Przedstawia zawartość cząstek, koloidów i innych substancji w wodzie, które mogą blokować różne urządzenia do oczyszczania wody. Ten parametr jest zwykle używany do określania możliwości blokowania różnych urządzeń do oczyszczania wody w wodzie przez cząstki, koloidy i inne substancje.
Pomiar SDI polega na ciągłym dodawaniu pewnego ciśnienia (30PSI, co odpowiada 2,1 kg/cm) badanej wody do mikroporowatej membrany filtracyjnej o średnicy 47 mm i wielkości porów 0,45 μm. Rejestruje się czas potrzebny do przefiltrowania 500 ml wody, Ti (sekundy), oraz czas potrzebny do ponownego przefiltrowania 500 ml wody po 15 minutach ciągłej filtracji (T), Tf (sekundy), a wartość SDI można obliczyć za pomocą wzoru.
TOC (Całkowity węgiel organiczny):
Parametr ten jest najczęściej używany do określania zawartości materii organicznej w wodzie i odnosi się do całkowitej zawartości węgla w rozpuszczonej i zawieszonej materii organicznej w wodzie, obejmującej naturalną materię organiczną (NOM) i syntetyczną materię organiczną, często wyrażaną jako „TOC”.
Całkowity węgiel organiczny jest zazwyczaj używany do oceny możliwości i tendencji zanieczyszczeń organicznych i biologicznych w wodzie zasilającej ultrafiltrację, przy czym TOC mierzony jest w mg/l. Gdy TOC w dopływie membrany ultrafiltracyjnej jest większy niż 2 mg/l, wskazuje to na duże prawdopodobieństwo zanieczyszczeń biologicznych na powierzchni membrany ultrafiltracyjnej.
DOC (rozpuszczony węgiel organiczny):
Część całkowitego węgla organicznego (TOC), która może rozpuścić się w wodzie, odnosi się ogólnie do węgla organicznego, który może przejść przez membranę filtracyjną o średnicy 0.45 mikrona i nie odparowuje w procesie analizy.
Oprócz oczyszczania wody, stosunek rozpuszczonego węgla organicznego (DOC) do całkowitego węgla organicznego (TOC) w większości naturalnych zbiorników wodnych wynosi około 80-95%.
COD (chemiczne zapotrzebowanie na tlen):
Ilość substancji redukujących w próbkach wody, które mogą zostać utlenione przez silne utleniacze, czyli równoważnik tlenowy substancji, które mogą zostać utlenione przez silne utleniacze.
Chociaż niektóre jony nieorganiczne, takie jak jony żelaza dwuwartościowego, mogą być również utleniane w próbkach wody, w przypadku większości wód naturalnych i przemysłowych utlenione substancje są materią organiczną. Jest to ważny i szybko mierzalny parametr zanieczyszczeń organicznych.
BZT (Biologiczne zapotrzebowanie na tlen):
Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen lub biochemiczne zużycie tlenu (odnoszące się ogólnie do pięciodniowego chemicznego zapotrzebowania na tlen) to kompleksowy wskaźnik zawartości zanieczyszczeń tlenowych, takich jak materia organiczna, w wodzie.
Całkowita ilość rozpuszczonego tlenu zużytego w wodzie podczas utleniania i rozkładu materii organicznej przez mikroorganizmy, prowadząca do jej przemiany w substancję nieorganiczną lub gazową, wyrażona w ppm lub mg/l.
Aby umożliwić porównywanie wartości wykrywanych, zazwyczaj określa się jednolity okres czasu, w którym hoduje się mikroorganizmy w próbkach wody w określonej temperaturze i mierzy się zużycie rozpuszczonego w wodzie tlenu.
Zwykle stosuje się okres pięciu dni, znany jako pięciodniowe zapotrzebowanie na tlen biochemiczny, oznaczane jako BZT5. Im wyższa wartość BZT, tym więcej materii organicznej znajduje się w wodzie i tym poważniejsze jest zanieczyszczenie.
Absorbancja UV254:
Wartość UV254 odnosi się do absorbancji niektórych związków organicznych w wodzie w świetle ultrafioletowym o długości fali 254 nm, odzwierciedlając naturalną obecność substancji humusowych i związków aromatycznych zawierających podwójne wiązania węgiel-węgiel i podwójne wiązania węgiel-tlen w wodzie. Jednostką jest cm-1 i może być używana jako parametr zastępczy dla TOC.
Jeżeli absorbancja UV254 wlotu ultrafiltracji jest wyższa niż 0.5cm-1, oznacza to, że istnieje prawdopodobieństwo, że membrana ultrafiltracyjna ulegnie zanieczyszczeniu biologicznemu.
SUVA (specyficzna absorbancja UV):
Stosunek UV254 do DOC. Jeśli SUVA jest większe niż 4, oznacza to, że materia organiczna w wodzie składa się głównie z substancji próchnicznych. Jeśli SUVA jest mniejsze niż 2, materia organiczna w wodzie składa się głównie z alg.
O&G (oleje, węglowodory):
Składa się z jednego lub więcej ciekłych węglowodorów. Jeśli dopływ ultrafiltracyjny zawiera olej, nawet jeśli jego zawartość jest bardzo mała (np.<0.05mg/L), it will accelerate membrane fouling.
Żelazo i mangan:
Formy utleniania żelaza i manganu mogą być przechwytywane przez systemy membran ultrafiltracyjnych, ale jednocześnie mogą również powodować zanieczyszczenie membrany. Jony żelaza występują zazwyczaj naturalnie (np. w wodzie gruntowej) lub są generowane przez korozję rurociągów lub urządzeń w górnym biegu rzeki lub przez pozostałości chemiczne z procesów oczyszczania i koagulacji w górnym biegu rzeki.
Wapń i magnez:
Twardość wody pochodzi głównie z jonów wapnia i magnezu. W zależności od stopnia twardości wodę można podzielić na miękką (maksymalnie nieprzekraczającą 60 mg/l jako CaCO3), twardą (maksymalnie nieprzekraczającą 180 mg/l jako CaCO3) i ekstremalnie twardą (powyżej 180 mg/l jako CaCO3).
Twardość nie jest szkodliwa dla zdrowia człowieka, jednak nadmierna twardość wody może powodować odkładanie się kamienia kotłowego na rurociągach, urządzeniach lub powierzchniach membran w trakcie uzdatniania wody.
Przewodność:
Przewodność wody jest liniowo zależna od całkowitej zawartości rozpuszczonych substancji stałych (TDS), co wskazuje na przewodność wody mierzoną w μ S/cm.
Wartość pH:
Służy do określania kwasowości lub zasadowości wody. Woda o wartości pH mniejszej niż 7 jest kwaśna, podczas gdy woda o wartości pH większej niż 7 jest zasadowa. Wartość pH czystej wody wynosi 7, co oznacza, że jest neutralna.
Wysokie wartości pH mogą powodować gorzki smak wody i łatwo prowadzić do osadzania się kamienia w rurach i urządzeniach wodnych. Woda o niskich wartościach pH może powodować korozję lub rozpuszczać metale i inne urządzenia.
Dwutlenek krzemu:
Dzieli się na krzemionkę aktywną (krzemionkę rozpuszczoną) lub krzemionkę nieaktywną (krzemionkę koloidalną). Generalnie krzemionka koloidalna może powodować zanieczyszczenie i zablokowanie membran ultrafiltracyjnych.
