Ультрафильтрационные мембраны

мембрана осмосаУльтрафильтрационные мембраны представленного на рынке оборудования для очистки воды работают по принципу «снаружи-внутрь» или «изнутри-наружу».
Казалось бы, достаточно правильно подобрать предварительную очистку, установочные параметры процесса и качество работы обоих принципов будет одинаково.

Однако между принципами существует значительное отличие в осуществлении этапа ультрафильтрации - промывке мембран. Это отличие столь существенно, что сказывается на сроке службы мембран, их эксплуатационных характеристиках, техническом обслуживании.

Промывка мембран

Для очистки мембран, работающих по принципу «изнутри-наружу», достаточно воды. Для качественной очистки мембран «снаружи-внутрь» необходим комбинированный поток воды и воздуха.

Слой отложений на внутренней поверхности волокна мембран «изнутри-наружу» легко разрушается при обратной промывке и выводится с высокой скоростью из мембранного волокна потоком воды.

Для мембран «снаружи-внутрь» усилий потока воды не достаточно, чтобы полностью удалить закупоривающий слой отложений с волокна мембраны и внутренней части корпуса модуля. Поэтому каждую мембрану, работающую по принципу «снаружи-внутрь», необходимо очищать продувкой воздуха. Этот дополнительный этап очистки негативно влияет на эксплуатационные характеристики и сокращает срок службы мембраны.

Влияние на эксплуатационные показатели и срок службы

Ультрафильтрационные мембраны очищают от взвешенных твердых частиц морскую воду, поверхностные воды или вторичные сточные воды. На поверхность мембраны попадает различный абразивный материал, в том числе песок, ил или диатомовые водоросли. У мембран, работающих по принципу «снаружи-внутрь», этот материала попадает в пространство между волокнами.

мембрана осмоса под микроскопомКогда осуществляется продувка воздухом, волокна мембраны трутся друг о друга и подвергаются значительной механической нагрузке. При этом абразивный материал между волокнами действует как наждачная бумага и повреждает чувствительный верхний слой ультрафильтрационных мембран. Через некоторое время участки верхнего слоя мембраны начинают контактировать с неочищенной водой, в результате этого:

- ультрафильтрация осуществляется не эффективно: снижается качество пермеата и степень удаления бактерий и вирусов;
- на поврежденных участках поверхности мембранного волокна происходит нежелательная фильтрация в толщу мембраны и скопление закупоривающей массы внутри открытой структуры стенки волокна, что приводит к снижению проницаемости мембраны;
- увеличивается вероятность разрыва волокна, поскольку снижается прочность волокна в месте повреждения верхнего слоя стенки.

Чтобы предотвратить разрыв волокна можно увеличить толщину его стенки, однако при этом снизится проницаемость и пропускная способность мембраны, ультрафильтрация потребует значительно большего количества электроэнергии.

Что касается мембран, работающих по принципу «изнутри-наружу» абразивные материалы им не страшны, поскольку они остаются внутри мембранного волокна, то есть абразивный эффект при трении волокон друг о друга исключается.

На мембранах «снаружи-внутрь» из-за повреждения верхнего слоя абразивными материалами и разрыва волокон очень часто появляются дефекты уже на ранних сроках службы. Следовательно, ультрафильтрация становится не эффективной и производительность установки снижается.

Мембраны «снаружи-внутрь» не могут гарантировать надежное удаление бактерий и вирусов, увеличивают расходы на техническое обслуживание и замену, а значит, не могут обеспечить высокие эксплуатационные показатели и  продолжительный срок службы, именно те параметры, на которые больше всего ориентируется потребитель при выборе оборудования для очистки воды.

Лучший выбор для эффективной ультрафильтрации - мембраны «изнутри-наружу», которые обеспечивают высокую производительность и предсказуемые затраты на эксплуатацию.

Примечание: Существуют усиленные ультрафильтрационные мембраны «снаружи-внутрь», подобные тем, которые применяются в мембранных биореакторах. Симметричные микрофильтрующие мембраны подвергаются воздействию в меньшей степени, что характеризуется меньшей частотой разрывов волокон. Однако, если разделительный слой повреждается абразивными материалами, качество пермеата, полученного с помощью этих мембран, также значительно снижается.