Himnuaðskilnaðartækni er orðin ein mikilvægasta vatnsmeðferðartæknin í atvinnugreinum, allt frá neysluvatni sveitarfélaga og endurnýtingu skólps til matvælavinnslu, lyfja og afsöltunar sjávar. Meðal tiltækrar himnutækni eru ofursíun (UF), nanósíun (NF) og öfug himnuflæði (RO) þrjár mest notaðar lausnirnar. Þótt þeir treysti allir á þrýstingsdrifinn-himnuaðskilnað, þá eru þeir verulega frábrugðnir hvað varðar síunarnákvæmni, aðskilnaðarbúnað, rekstrarþrýsting, getu til að fjarlægja mengunarefni og viðeigandi notkun.
Það er nauðsynlegt að skilja þennan mun þegar rétt himnakerfi er valið. Val á óviðeigandi himnu getur leitt til óþarfa rekstrarkostnaðar, ófullnægjandi vatnsgæða eða minnkað líftíma himnunnar. Þessi handbók útskýrir hvernig UF, NF og RO himnur virka, ber saman árangur þeirra og fjallar um hvar hverri tækni er best beitt.
Hvað eru UF, NF og RO himna?
| Tækni | Fullt nafn | Skammstöfun | Dæmigert svitaholastærð |
|---|---|---|---|
| Ofsíun | Ofsíun | UF | 10 nm |
| Nanósíun | Nanósíun | NF | 1 nm |
| Öfugt himnuflæði | Öfugt himnuflæði | RO | 0,1 nm |
Leiðandi munurinn á himnutækninni þremur er síunarnákvæmni. Ofsíunarhimnur eru venjulega með um það bil 10 nm svitaholastærð, nanósíunarhimnur um 1 nm, á meðan himnur með öfugu himnuflæði búa yfir virku aðskilnaðarlagi sem jafngildir um það bil 0,1 nm. Eftir því sem himnuholur verða minni eykst geta þeirra til að hafna uppleystum efnum. Þar af leiðandi veita RO himnur hæsta hreinsunarafköst, fylgt eftir með NF, en UF fjarlægir aðallega sviflausn mengunarefna.
Þrátt fyrir að allar þrjár himnurnar séu þrýstidrifnar-kerfi er rekstrarþrýstingur þeirra talsvert breytilegur. Ofsíun starfar almennt við tiltölulega lágan þrýsting, nanósíun krefst venjulega 0,3–0,7 MPa og öfug himnuflæði krefst verulega hærri þrýstings og nær 10,5 MPa fyrir sjóafsöltunarkerfi. Aukinn þrýstingur gerir RO himnum kleift að sigrast á náttúrulegum osmósuþrýstingi og ná djúpri afsöltun.
Fljótur samanburður á UF vs NF vs RO
| Atriði | UF | NF | RO |
|---|---|---|---|
| Himnuholastærð | 10 nm | 1 nm | 0,1 nm |
| Himnuefni | Holur trefjar, pólýsúlfón, keramik | Pólýamíð | Pólýamíð samsett |
| Uppbygging himnu | Ósamhverfar | Ósamhverfar | Ósamhverfar |
| Rekstrarþrýstingur | Lágt (0,1–0,5 MPa dæmigert) | 0,3–0,7 MPa (venjulegt 0,7 MPa) | Allt að 10,5 MPa (fer eftir notkun) |
| Fjarlægir sviflausn föst efni | Frábært | Frábært | Frábært |
| Fjarlægir bakteríur | Frábært | Frábært | Frábært |
| Fjarlægir vírusa | Gott | Frábært | Frábært |
| Fjarlægir hörku | Nei | Hluti | Næstum lokið |
| Fjarlægir eingild sölt | Nei | Hluti | Frábært |
| Afsöltunarhlutfall | Engin | Í meðallagi | Mjög hár |
| Dæmigert vatnsbati | Mjög hár | Í meðallagi | Lægri en UF (fer eftir hönnun) |
| Orkunotkun | Lágt | Miðlungs | Hæst |
Gögnin sýna greinilega framsækna aukningu á aðskilnaðargetu frá UF í NF og að lokum í RO, sérstaklega fyrir uppleyst sölt og fjölgildar jónir.
Eftirfarandi tafla sýnir dæmigerða varðveisluframmistöðu UF, NF og RO fyrir ýmsa hluti í mjólkur- og vökvavinnsluforritum.
| Hluti | UF | NF | RO |
|---|---|---|---|
| Vatn | 1 | 1 | 1 |
| Laktósa | 0.8–0.9 | 0.02–0.15 | 0.001–0.002 |
| Klóríð (Cl⁻) | 1.0 | 0.25–0.9 | 0.02–0.06 |
| Ash / K⁺ / Na⁺ | 0.9–0.97 | 0.15–0.5 | 0.01–0.025 |
| Fosfór | 0.8–0.95 | 0.04–0.25 | 0.0007–0.0025 |
| Kalsíum / Magnesíum | 0.8–0.9 | 0.03–0.2 | 0.0005–0.0015 |
| Iðnaður | UF | NF | RO |
|---|---|---|---|
| Drykkjarvatn | Formeðferð | Vatnsmýking | Lokahreinsun |
| Mjólkurvörur | Mysustyrkur | Mysu afsöltun | Mysu gegnsýrandi styrkur |
| Matur og drykkur | Skýring | Sykur aðskilnaður | Hreint vatnsframleiðsla |
| Lyfjafræði | Formeðferð | Vinnsluvatn | Hár-hreint vatn |
| Raftæki | Formeðferð | Afneitun að hluta | Ofurhreint vatn |
| Afsöltun sjós | Formeðferð | Formeðferð | Aðal afsöltunarferli |
| Endurnotkun skólps | Fjarlæging sviflausna efna | Afsöltun að hluta | Djúpvatnsgræðsla |
Þrátt fyrir að UF, NF og RO séu öll himnusíunartækni, eru efnin sem þau fjarlægja verulega mismunandi vegna mismunandi svitaholastærða og aðskilnaðaraðferða.
Ofsíun fjarlægir fyrst og fremst sviflausn og stórsameinda aðskotaefni. Það er mjög áhrifaríkt við að útrýma seti, ryði, kvoða, þörungum, bakteríum og mörgum vírusum, á sama tíma og uppleyst sölt og steinefni komast í gegnum. Fyrir vikið bætir UF skýrleika vatnsins án þess að breyta steinefnasamsetningu þess verulega.
Nanósíun veitir miklu meiri hreinsun. Auk þess að fjarlægja svifagnir og örverur, hafna NF himnur flestar tvígildar jónir eins og kalsíum, magnesíum og súlfat, sem gerir þær tilvalnar til að mýkja vatn. Þeir fjarlægja einnig náttúruleg lífræn efni, skordýraeitur, litarefni og margar stórar lífrænar sameindir. Hins vegar, vegna þess að nanósíun hafnar aðeins að hluta eingildum jónum eins og natríum og klóríði, inniheldur meðhöndlaða vatnið samt ákveðið magn af uppleystum steinefnum.
Andstæða himnuflæði býður upp á víðtækasta getu til að fjarlægja mengunarefni. Þétt RO himnan fjarlægir á áhrifaríkan hátt uppleyst sölt, hörkujónir, þungmálma, örverur, vírusa, flúoríð, nítrat, arsen, PFAS og mörg önnur uppleyst aðskotaefni. Aðeins vatnssameindir og snefilmagn af mjög litlum sameindum geta gegnsýrt himnuna, sem gerir RO kerfum kleift að framleiða há-hreint vatn sem hentar fyrir drykkjarvatn, iðnaðarvinnsluvatn og afsöltun sjós.
| Fæða vatn | Mælt er með himnu | Ástæða |
|---|---|---|
| Kranavatn sveitarfélaga | UF / NF / RO | Fer eftir æskilegum vatnsgæðum |
| Yfirborðsvatn | UF + RO | Fjarlægir sviflausn fyrir afsöltun |
| Grunnvatn | NF eða RO | Fjarlægir hörku og uppleyst sölt |
| Hátt-TDS brakvatn | RO | Mikil salthöfnun krafist |
| Sjór | SWRO | Djúp afsöltun |
| Árvatn | UF | Frábær formeðferð |
| Endurnotkun skólps | UF + RO | Mikil endurheimt og hreinsuð endurnotkun |
| Mjólkurvinnsla | UF / NF / RO | Mismunandi himnur framkvæma mismunandi aðskilnaðaraðgerðir |
| Matur og drykkur | NF / RO | Vöruþéttni og hreinsun |
