Wque es

El tratamiento de ultrafiltración es una forma de filtración de membrana similar a la ósmosis inversa, que separa las partículas sólidas de la fuente de influencia líquida. Este proceso se encuentra entre la microfiltración y la nanofiltración en términos de eliminación del tamaño de captura de partículas. Tiene aplicaciones como prefiltro para otros procesos de tratamiento o como filtro de pulido terciario en aplicaciones de tratamiento de agua potable y aguas residuales.

Como Funciona:

Para simplificarlo, el tratamiento de ultrafiltración funciona utilizando un gradiente de presión para forzar el agua a través de una membrana semipermeable, dejando partículas y minerales más grandes atrapados en el otro lado.

Por supuesto, este filtro de membrana se puede implementar de varias maneras. Por lo tanto, discutiremos y describiremos las diferentes configuraciones potenciales para los sistemas de ultrafiltración.

Configuraciones de flujo:

La forma en que fluye el agua cruda influyente en relación con la orientación de la membrana puede afectar el funcionamiento de este proceso del sistema. Cada configuración tiene ciertas ventajas y desventajas que deben tenerse en cuenta al diseñar el sistema de tratamiento de ultrafiltración.

De fuera hacia dentro

Para una membrana cilíndrica, el agua cruda fluye desde la porción externa hacia adentro hacia el eje central, como se ilustra a continuación. Este patrón de flujo funciona bien en situaciones de sólidos suspendidos totales (TSS) más altos, en oposición al flujo de adentro hacia afuera.

De adentro hacia afuera

El agua cruda fluye hacia el espacio central de un tubo de membrana y luego radialmente hacia afuera, como se ve a continuación. Cuando se necesita una hidrodinámica uniforme, este patrón de flujo es mejor, pero no funciona bien en aplicaciones de TSS más altas.

Flujo cruzado

El afluente fluye paralelo a la longitud de la membrana, pero el gradiente de presión a través de la membrana atrae el agua hacia el otro lado y los sólidos se acumulan en la membrana en una capa delgada. Se requiere más energía para generar flujo cruzado, pero la capa de sólidos se puede mantener en una capa más delgada durante más tiempo.

Flujo sin salida

El flujo es perpendicular a la superficie de la membrana. El agua filtrada pasa a través de la membrana mientras que los sólidos permanecen en el lado opuesto, pegados a la superficie de la membrana en una capa gruesa. La producción de flujo sin salida no requiere mucha energía, pero la capa sólida se acumula mucho más rápido, lo que hace que esta configuración sea más útil para concentraciones de contaminantes de agua de menor fuente.

Configuraciones del sistema

Las dos consideraciones principales sobre cómo se debe configurar el sistema en su conjunto se basan en el tipo de recipiente y cómo se airean las membranas.

Sumergido

Técnicamente, la mayoría de los sistemas de tratamiento de ultrafiltración están sumergidos en el sentido de que la membrana está completamente rodeada de fluido, pero en particular, este término se refiere a los sistemas que están compuestos por grandes tanques llenos de agua cruda y múltiples membranas se bajan en ella. El tanque tiene las entradas y salidas necesarias.

presurizado

Cuando una membrana está encerrada dentro de algún tipo de unidad de carcasa presurizada. Los sistemas generalmente consisten en múltiples recipientes conectados entre sí en paralelo. Cada recipiente tiene su propia entrada y salida que se conectan a un cabezal que consolida el efluente tratado de todos los recipientes en una corriente. Los vasos también tienden a ser cilíndricos, excepto en el caso de una configuración de membrana de placa y marco.

Aireación

Para evitar que las membranas acumulen sólidos en su superficie constantemente, las unidades de ultrafiltración implementan sistemas de aireación que producen burbujas que restregan la superficie de la membrana para eliminar los sólidos acumulados. Hay dos opciones para la configuración de sistemas de aireación dentro de la unidad de filtro.

Integrate

En un sistema integrado, todo está contenido dentro de una sola unidad. Por ejemplo, un tanque sumergido donde el aireador está ubicado directamente debajo de las membranas. O un recipiente a presión con un aireador en el fondo del recipiente.

Separar:

Aquí, el influente crudo se airea en un tanque separado y luego se bombea al tanque o recipiente que contiene la membrana.

Tipos de membrana

Polimérico

Estas membranas están hechas de materiales poliméricos como polisulfona, polipropileno, acetato de celulosa y ácido poliláctico. Las membranas poliméricas se usan más comúnmente debido a su eficiencia y rentabilidad.

Cerámica

Existe una amplia variedad de materiales para membranas cerámicas, desde óxido de aluminio y carburo de silicio hasta dióxido de titanio y dióxido de circonio. Son bien conocidos por su resistencia frente a altas temperaturas o productos químicos corrosivos, pero también son mucho más caros.

Configuraciones de membrana

El tamaño y la forma de la membrana tienen mucho que ver con el funcionamiento del sistema. Cada configuración de membrana puede tener ventajas y desventajas particulares, por lo tanto, es necesaria una selección cuidadosa.

Tubular

Imagine un paquete de pajitas unidas con una membrana delgada enrollada dentro de cada pajita. Los tubos en sí son permeables, por lo que cuando se bombea el influente, comienza dentro de la membrana semipermeable y el agua pasa a través de ella, luego a través del tubo hacia la cavidad del vaso. El permeado resultante en la cavidad se envía a la siguiente etapa de tratamiento. Los sistemas tubulares generalmente solo funcionan en flujos de adentro hacia afuera para que la membrana no se colapse dentro del tubo.

Fibra hueca

Esta configuración es similar a un sistema tubular, pero sin la membrana soportada dentro de un recipiente tubular. En cambio, la membrana en sí se parece más a hebras de espagueti cocidas huecas y está directamente expuesta al agua cruda. Estos sistemas pueden funcionar de adentro hacia afuera o de afuera hacia adentro, pero las fibras delgadas y flexibles pueden ser susceptibles de romperse.

Placa y marco

Manteniendo las cosas en la cocina, imagina este como un sándwich de club. Haga un emparedado de un espaciador entre dos membranas planas y apile múltiples de ellas una encima de la otra con algo de espacio en el medio. El agua de alimentación viaja entre las membranas adyacentes y el agua filtrada filtrada pasa a través de las membranas al separador que tiene canales que la llevan hacia la salida de agua filtrada (tratada).

Enrollado en espiral

Para este, tome el sándwich que hizo para el plato y el marco y envuélvalo alrededor de una tubería perforada. El agua cruda viaja a través del canal de alimentación y se filtra a través de las membranas hasta el canal de permeado. El permeado luego gira en espiral hacia el centro hacia la salida.

Esta tabla a continuación indica posibles combinaciones para sistemas de tratamiento de ultrafiltración. Por ejemplo, una configuración de membrana tubular con flujo cruzado de adentro hacia afuera a través de una membrana polimérica. Las X indican que el tipo de flujo o material de membrana es posible para la membrana dada.

¿Desea más detalles sobre cualquiera de la información presentada en este artículo? Si tiene preguntas sobre el proceso de ultrafiltración o si un sistema de tratamiento de ultrafiltración satisfará las necesidades de su aplicación particular, contáctenos. 

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