Les systèmes d'ultrafiltration peuvent être conçus et conçus dans plusieurs combinaisons possibles en fonction de l'application et de la qualité de l'eau de source. Il existe différents matériaux de membrane, formes de membrane, types d'écoulement et configurations. Notre article sur le Bases de l'ultrafiltration décrit ces aspects en détail. Chaque configuration possible de technologie d’ultrafiltration a des propriétés qui détermineraient le meilleur ajustement pour l’application spécifique ou la qualité de la source d’eau. La détermination du meilleur ajustement pour les configurations dépend des facteurs suivants, notamment la concentration en solides en suspension, l'huile / la graisse, la couleur et la consommation d'énergie.

Dans cet article, nous examinerons et comparerons les avantages et les inconvénients de deux paires de Ultrafiltration configurations technologiques:

Filtration sans fin par rapport à la filtration transversale et configuration immergée par rapport à la configuration sous pression.

Impasse vs flux croisé

L'un des concepts les plus importants dans le traitement de l'eau est la dynamique des fluides. La dynamique des fluides peut être brièvement expliquée par la façon dont les fluides s'écoulent à travers le système membranaire. Ces dynamiques ont des effets sur la consommation d'énergie et le taux d'accumulation de solides. La sélection du type d'écoulement dépend des niveaux de concentration de matières en suspension dans l'eau d'alimentation.

Flux sans issue

Dans une configuration de filtration par technologie d'ultrafiltration à flux final sans fin, l'eau d'alimentation s'écoule perpendiculairement à la surface de la membrane. Les molécules et les particules plus petites que la taille effective des pores traversent le côté opposé, tandis que de plus grosses matières s'accumulent dans une couche de gâteau à la surface de la membrane.

Avantages

• Batterie faible

  • Toute l'énergie mise dans le flux est dépensée directement pour forcer l'eau à travers la membrane.

• Pas de recirculation

  • Aucun excès de matière solide ne traverse le système, toutes les particules s'accumulant sur la membrane, il n'y a donc pas besoin de recirculation.

• Plus petite empreinte

  • L'absence de recirculation signifie qu'aucune canalisation, pompe ou vanne supplémentaire n'est nécessaire et aucune énergie supplémentaire n'est dépensée pour cette fonctionnalité.

Inconvénients

• Lavage du dos plus fréquent

  • L'accumulation continue sur la membrane nécessite un nettoyage plus fréquent, ce qui peut entraîner des coûts d'exploitation plus élevés.

• Diminution du flux membranaire

  • À mesure que la couche de gâteau sur la membrane s'épaissit, le flux à travers la membrane diminue à mesure que le flux est bloqué par ces solides.

Flux croisé

Une configuration de filtration utilisant la technologie d'ultrafiltration en flux croisés a le flux d'eau d'alimentation parallèle à la surface de la membrane. Tout en s’écoulant le long de la membrane, de l’eau et de petites particules traversent la membrane, tandis que certains solides adhèrent à la surface de la membrane. En conséquence, le reste de ces solides continue jusqu'au bout du navire. La force de cisaillement générée par le flux d’eau tangentiel récure également la membrane et contribue à maintenir une membrane plus propre dans les sources d’eau avec des niveaux élevés de solides en suspension.

Avantages

• Forces de cisaillement

  • L'écoulement tangentiel crée une force de cisaillement qui récure la surface de la membrane et entraîne la couche solide en excès.

• Taux d'élimination de liquide plus élevé

  • Du fait que la couche de gâteau de solides reste mince, le flux du système est généralement beaucoup plus cohérent.

• Durée de vie supérieure de la membrane

  • La couche de gâteau mince et le nettoyage fréquent par cette action d'écoulement croisé maintiennent la membrane en bon état de fonctionnement pendant de longues périodes, réduisant ainsi les coûts de nettoyage chimique opérationnels.

Inconvénients

• Recirculation nécessaire

  • Comme toute l'eau n'est pas aspirée à travers la membrane à un moment donné, une recirculation est nécessaire pour éviter une perte d'eau excessive.

• Énergie plus élevée

  • La combinaison de la pression transmembranaire et de la force nécessaire pour déplacer le fluide le long de la membrane et le remettre en circulation nécessite plus d’énergie pour réaliser cette fonctionnalité.

Immergé vs récipient à pression

Les fluides que le système traite doivent être contenus d'une manière ou d'une autre pour être traités efficacement. Il existe généralement deux configurations de technologie d'ultrafiltration prédominantes. Le choix de la configuration dépend généralement de l’application du traitement, de la concentration en solides de la source d’eau, des exigences de pression, des débits et de l’accessibilité.

Submergé

Également connue sous le nom de configuration immergée, celle-ci implique un grand réservoir ouvert sur l'atmosphère. Une série de membranes est descendue dans le réservoir qui est rempli d'eau d'alimentation. La pression du vide force l'eau à passer dans le système à membrane et jusqu'à un tuyau de sortie raccordé au reste des membranes.

Avantages

• Inspection visuelle

  • Étant donné que la surface du réservoir est exposée à l'atmosphère, les opérateurs peuvent clairement voir les membranes au travail et remarquer les problèmes à vue.

• Fonctionnement à basse pression

  • Une pression différentielle inférieure est utilisée pour filtrer l'eau.

Inconvénients

• Opération effectuée à plus haute altitude

  • Plus le système est haut au-dessus du niveau de la mer, plus la pression atmosphérique est basse, ce qui diminue la pression différentielle.

• Opération effectuée à des températures d'eau d'alimentation plus froides

  • Lorsque la température de l'eau d'alimentation baisse, la viscosité de l'eau augmente et oblige les pompes à travailler plus fort pour compenser.

• Temps d'arrêt plus long pour le remplacement de la membrane

  • Lors du remplacement des membranes, toute la structure du châssis sur laquelle elles sont montées doit être soulevée du réservoir et le système ne peut plus être utilisé avant la fin de la maintenance.

Récipient sous pression

Il s’agit d’une configuration à technologie d’ultrafiltration dans laquelle les membranes sont logées individuellement dans des tubes cylindriques en matériaux tels que le PVC, le PE ou le PVDF. Des multiples de ceux-ci sont montés sur des patins et connectés en configuration parallèle. Une pompe à pression aspire de l'eau à travers la membrane. Ces configurations de flux peuvent être exploitées en modes de filtration intérieur-extérieur ou extérieur-intérieur.

Avantages

• Large gamme de pressions de fonctionnement

  • Parce qu'ils ne dépendent pas de la pression atmosphérique, les réservoirs sous pression sont capables de gérer des problèmes tels que des changements temporaires de la qualité de l'eau d'alimentation.

• Flux plus élevé

  • Capable de fonctionner à un flux plus élevé, ce qui signifie qu'il peut traiter un volume d'eau supérieur en une journée.

• Nettoyage plus sûr et plus fiable

  • Dans un récipient fermé, les émanations de produits chimiques de nettoyage ne s'infiltrent pas dans l'air ambiant.

• Résistant à la contamination extérieure

  • La conception fermée empêche la contamination de l'eau d'alimentation, de l'eau de lavage à contre-courant ou de la membrane par des forces extérieures.

Inconvénients

• Coûts de logement plus élevés

  • Un système immergé, par exemple, ne dispose que d’un seul grand réservoir, mais le coût des systèmes d’appareils à pression peut augmenter en raison du nombre d’unités de logement individuelles nécessaires pour les membranes.

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