การกรองสื่อกับการกรองเมมเบรน: การเลือกวิธีการบำบัดน้ำที่เหมาะสม

การแนะนำ

การเข้าถึงน้ำสะอาดและปลอดภัยเป็นความท้าทายระดับโลกขั้นพื้นฐานและมีประสิทธิภาพ การบำบัดน้ำ เป็นรากฐานที่สำคัญของการสาธารณสุขการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและกระบวนการอุตสาหกรรม คุณภาพของน้ำอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาตั้งแต่แม่น้ำและทะเลสาบไปจนถึงเสบียงเทศบาลและน้ำทิ้งอุตสาหกรรม เพื่อให้น้ำนี้ใช้งานได้สำหรับการดื่มการผลิตหรือการเกษตรจะต้องได้รับการปฏิบัติเพื่อกำจัดสิ่งสกปรก สองเทคโนโลยีที่พบได้บ่อยที่สุดและสำคัญที่สุดที่ใช้ในการบรรลุเป้าหมายนี้คือ การกรองสื่อ และ การกรองเมมเบรน .

ในขณะที่ทั้งสองวิธีได้รับการออกแบบมาเพื่อแยกสารปนเปื้อนออกจากน้ำพวกเขาทำงานบนหลักการที่แตกต่างกันและเหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน บทความนี้จะให้การเปรียบเทียบที่ครอบคลุมของสื่อและการกรองเมมเบรนสำรวจกระบวนการแอปพลิเคชันข้อดีและข้อเสียที่เกี่ยวข้องเพื่อช่วยให้คุณเลือกโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับความต้องการการบำบัดน้ำโดยเฉพาะของคุณ

การกรองสื่อคืออะไร?

การกรองสื่อ เป็นกระบวนการบำบัดน้ำที่ใช้เตียงของวัสดุเม็ด - สื่อกรอง - เพื่อกำจัดของแข็งแขวนลอยความขุ่นและสิ่งสกปรกอื่น ๆ จากน้ำ นี่คือรูปแบบของ การกรองความลึก ที่ที่อนุภาคถูกจับไม่เพียง แต่บนพื้นผิว แต่ตลอดความลึกทั้งหมดของเตียงกรอง

ประเภทของสื่อที่ใช้

สื่อที่ใช้ในตัวกรองเหล่านี้จะถูกเลือกตามสารปนเปื้อนเฉพาะที่จะลบออกและคุณภาพน้ำที่ต้องการ สื่อประเภททั่วไป ได้แก่ :

• ทรายและกรวด: นี่เป็นสื่อแบบดั้งเดิมและใช้กันอย่างแพร่หลาย น้ำไหลผ่านเตียงทรายละเอียดซึ่งดักของแข็งแขวนลอย ชั้นของกรวดหยาบที่ด้านล่างรองรับทรายและช่วยในการระบายน้ำ

• แอนทราไซต์: ถ่านหินที่มีความหนาแน่นต่ำแอนทราไซต์มักใช้ร่วมกับทรายในตัวกรองมัลติมีเดีย อนุภาคเชิงมุมที่ใหญ่กว่าและมีขนาดใหญ่กว่ากับดักของแข็งที่ใหญ่กว่าและป้องกันไม่ให้ชั้นบนกลายเป็นอุดตันเร็วเกินไปทำให้สามารถเจาะลึกและเวลาทำงานได้นานขึ้น

• คาร์บอนเปิดใช้งาน: วัสดุที่มีรูพรุนสูงนี้เป็นสื่อประเภทพิเศษที่ใช้สำหรับความสามารถในการ ดูดซับ สารปนเปื้อน มันเก่งในการกำจัดสารประกอบอินทรีย์คลอรีนสารกำจัดศัตรูพืชและสารเคมีอื่น ๆ ที่ทำให้รสชาติและกลิ่นไม่ดี

การกรองสื่อทำงานอย่างไร

กระบวนการกรองทำงานได้โดยการส่งน้ำผ่านเตียงสื่อไม่ว่าจะด้วยแรงโน้มถ่วงหรือภายใต้แรงกดดัน เมื่อน้ำเคลื่อนผ่านตัวกรองสารปนเปื้อนจะถูกลบออกผ่านกลไกหลายอย่าง:

• Straining: อนุภาคขนาดใหญ่จะถูกทำให้เครียดทางร่างกายโดยช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างธัญพืช

• การดูดซับ: อนุภาคยึดติดกับพื้นผิวของสื่อกระบวนการที่เรียกว่าการดูดซับ สิ่งนี้มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับคาร์บอนที่เปิดใช้งาน

• การตกตะกอน: อนุภาคละเอียดชนกันและติดกันขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ผ่านตัวกรองสร้างอนุภาคขนาดใหญ่ที่ติดกับดักได้ง่ายขึ้น

เมื่อเวลาผ่านไปของแข็งที่ถูกขังอยู่ในเตียงสื่อทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้นและการไหลลดลง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นตัวกรองจะต้องเป็น ที่ล้างกลับ กระบวนการที่การไหลของน้ำกลับด้านเพื่อขับไล่อนุภาคที่ติดอยู่และล้างออกทำความสะอาดเตียงสื่อและฟื้นฟูความสามารถในการกรอง

แอปพลิเคชันของการกรองสื่อ

การกรองสื่อเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและหลากหลายซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการบำบัดล่วงหน้าและการชี้แจงน้ำเบื้องต้น แอปพลิเคชันรวมถึง:

• ก่อนการรักษาสำหรับวิธีการกรองอื่น ๆ : มันมักจะใช้เป็นขั้นตอนแรกในการกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่และป้องกันอุปกรณ์ดาวน์สตรีมที่มีความไวมากขึ้นเช่นเยื่อหุ้มเซลล์ reverse Osmosis จากการเปรอะเปื้อน

• การบำบัดน้ำเสีย: มันถูกใช้ในการขัดน้ำทิ้งจากโรงบำบัดน้ำเสียเพื่อกำจัดของแข็งแขวนลอยที่เหลืออยู่ก่อนที่จะปล่อย

• การบำบัดน้ำดื่ม: ตัวกรองสื่อเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกำจัดตะกอนความขุ่นและของแข็งแขวนลอยออกจากแหล่งน้ำแหล่งทำให้ชัดเจนและปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ต่อไป

• กระบวนการอุตสาหกรรม: มันใช้ในการทำความเย็นหอคอยการชลประทานและการใช้งานอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่เป้าหมายหลักคือการลดของแข็งที่ถูกระงับและป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์

การกรองเมมเบรนคืออะไร?

การกรองเมมเบรน เป็นเทคโนโลยีการบำบัดน้ำที่ใช้เมมเบรนกึ่งซึมผ่านเพื่อแยกสารปนเปื้อนออกจากน้ำตามขนาดและลักษณะทางกายภาพ ซึ่งแตกต่างจากการกรองสื่อซึ่งขึ้นอยู่กับความลึกของเตียงกรองการกรองเมมเบรนคือ การกรองพื้นผิว กระบวนการที่อนุภาคถูกปฏิเสธที่พื้นผิวของเมมเบรน นี่คือ ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน กระบวนการหมายถึงน้ำถูกบังคับผ่านเมมเบรนทิ้งสิ่งสกปรกไว้ข้างหลัง

ประเภทของการกรองเมมเบรน

การกรองเมมเบรนแบ่งตามขนาดของรูขุมขนในเมมเบรนซึ่งกำหนดประเภทของสารปนเปื้อนที่สามารถลบออกได้ ประเภทหลักตามลำดับการลดขนาดรูขุมขนคือ:

• Microfiltration (MF): ใช้เมมเบรนที่มีขนาดรูขุมขนประมาณ 0.1 ถึง 10 ไมครอน MF จะกำจัดของแข็งคอลลอยด์และจุลินทรีย์ขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นแบคทีเรียและโปรโตซัว แต่ไม่สามารถกำจัดไวรัสหรือสารที่ละลายได้

• Ultrafiltration (UF): มีรูขุมขนที่เล็กกว่าโดยทั่วไปจาก 0.01 ถึง 0.1 ไมครอน UF เป็นขั้นตอนที่สำคัญขึ้นสามารถกำจัดสารปนเปื้อนทั้งหมดที่ MF สามารถรวมทั้งไวรัสโปรตีนบางชนิดและโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่อื่น ๆ

• Nanofiltration (NF): ทำงานด้วยขนาดรูขุมขนประมาณ 0.001 ไมครอน NF มักจะเรียกว่า "เมมเบรนที่อ่อนนุ่ม" เพราะสามารถกำจัดไอออนที่ทำให้เกิดความแข็งเช่นแคลเซียมและแมกนีเซียมรวมถึงไวรัสและโมเลกุลอินทรีย์ส่วนใหญ่

• Reverse Osmosis (RO): นี่เป็นรูปแบบการกรองเมมเบรนที่ทันสมัยที่สุดโดยมีขนาดรูขุมขนประมาณ 0.0001 ไมครอน RO สามารถกำจัดสารปนเปื้อนทั้งหมดรวมถึงเกลือละลายโลหะหนักและไวรัสทำให้เกิดน้ำบริสุทธิ์สูง

การกรองเมมเบรนทำงานอย่างไร

หลักการสำคัญที่อยู่เบื้องหลังการกรองเมมเบรนคือ การยกเว้นขนาด - น้ำถูกผลักผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้แรงดันสูงในขณะที่สารปนเปื้อนที่มีขนาดใหญ่กว่ารูขุมขนของเมมเบรนถูกบล็อกทางร่างกายและ "ถูกปฏิเสธ" โดยพื้นผิวของเมมเบรน กระแสที่ถูกปฏิเสธหรือที่รู้จักกันในชื่อ สมาธิ หรือน้ำเกลือมีสิ่งสกปรกในขณะที่น้ำบริสุทธิ์เรียกว่า ซึม ผ่าน

ความท้าทายที่สำคัญสำหรับระบบเมมเบรนคือ การเปรอะเปื้อน ที่สารปนเปื้อนเกิดขึ้นบนพื้นผิวเมมเบรนลดประสิทธิภาพและอัตราการไหล สิ่งนี้จำเป็นต้องทำความสะอาดหรือเปลี่ยนเยื่อหุ้มเซลล์เป็นประจำ เพื่อลดการเปรอะเปื้อนระบบเมมเบรนมักจะต้องมีประสิทธิภาพ การรักษาล่วงหน้า ซึ่งเป็นที่ที่การกรองสื่อมักจะใช้

แอปพลิเคชันของการกรองเมมเบรน

เนื่องจากความสามารถในการกำจัดอนุภาคขนาดเล็กมากและสารที่ละลายได้จึงใช้ตัวกรองเมมเบรนในการใช้งานที่ต้องการความบริสุทธิ์ของน้ำสูงมาก แอปพลิเคชันของพวกเขารวมถึง:

• การทำให้น้ำเสียน้ำดื่ม: UF และ RO ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตน้ำดื่มที่ปลอดภัยกำจัดแบคทีเรียที่เป็นอันตรายไวรัสและของแข็งที่ละลายในวงกว้าง

• น้ำกระบวนการอุตสาหกรรม: อุตสาหกรรมเช่นการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการผลิตพลังงานต้องใช้น้ำบริสุทธิ์เพื่อป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน

• เภสัชกรรม: อุตสาหกรรมยาใช้การกรองเมมเบรนเพื่อผลิตน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงสุดสำหรับการกำหนดยาและกระบวนการปลอดเชื้อ

• การกลั่นน้ำทะเล: RO เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ใช้ในการแปลงน้ำเค็มให้เป็นน้ำสดและดื่มได้ในขนาดใหญ่

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสื่อและการกรองเมมเบรน

การกรองสื่อ

ข้อดี:

• คุ้มค่า: เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่มีต้นทุนต่ำสำหรับการบำบัดน้ำปริมาณมากที่มีของแข็งแขวนลอยในระดับสูง

• อัตราการไหลสูง: สามารถจัดการกับอัตราการไหลที่สูงทำให้เหมาะสำหรับการรักษาล่วงหน้าและแอปพลิเคชันขนาดใหญ่

• ความเรียบง่าย: กระบวนการนี้ค่อนข้างง่ายต่อการใช้งานและบำรุงรักษา

ข้อเสีย:

• การลบ จำกัด : ไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารปนเปื้อนขนาดเล็กเช่นแบคทีเรียไวรัสหรือแร่ธาตุที่ละลาย

• ศักยภาพในการอุดตัน: สามารถอุดตันได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องรักษาไว้ล่วงหน้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับน้ำที่มีความสุขสูง

การกรองเมมเบรน

ข้อดี:

• น้ำบริสุทธิ์สูง: ผลิตน้ำที่มีความบริสุทธิ์เป็นพิเศษกำจัดสารปนเปื้อนที่หลากหลายรวมถึงเชื้อโรคและของแข็งที่ละลาย

• อุปสรรคทางกายภาพ: เมมเบรนทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางกายภาพเพื่อให้มั่นใจว่าการกำจัดสารปนเปื้อนที่สอดคล้องกัน

ข้อเสีย:

• ราคาที่สูงขึ้น: การลงทุนเบื้องต้นที่สำคัญและต้นทุนการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการใช้พลังงานและการเปลี่ยนเมมเบรน

• ต้องมีการรักษาล่วงหน้า: มีความอ่อนไหวต่อการเปรอะเปื้อนสูงซึ่งจำเป็นต้องมีการรักษาล่วงหน้าที่มีประสิทธิภาพเพื่อปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์และยืดอายุการใช้งาน

• น้ำเสีย: ในกระบวนการเช่น reverse Osmosis น้ำจำนวนมากจะถูกส่งไปยังท่อระบายน้ำเป็นกระแสสมาธิ

แอปพลิเคชัน: การเลือกวิธีการกรองที่ถูกต้อง

ทางเลือกระหว่างสื่อและการกรองเมมเบรนในที่สุดขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำที่ต้องการและลักษณะของน้ำแหล่งที่มา

เมื่อใดควรใช้การกรองสื่อ:

• น้ำขุ่นสูง: เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำที่มีความเข้มข้นสูงของของแข็งแขวนลอยเช่นน้ำในแม่น้ำหรือน้ำเสีย

• ก่อนการรักษาสำหรับการกรองเมมเบรน: เป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญในการปกป้องระบบเมมเบรนที่ละเอียดอ่อนจากการเปรอะเปื้อน

• แอปพลิเคชันที่ไม่ต้องการความบริสุทธิ์สูง: ใช้เมื่อเป้าหมายคือการกำจัดตะกอนและอนุภาคขนาดใหญ่สำหรับการระบายความร้อนในอุตสาหกรรมการชลประทานหรือเป็นขั้นตอนการชี้แจงหลัก

เมื่อใดควรใช้การกรองเมมเบรน:

• ต้องใช้น้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง: เมื่อการใช้งานสิ้นสุดต้องการน้ำที่มีของแข็งที่ละลายน้อยที่สุดแบคทีเรียหรือไวรัสเช่นในน้ำดื่มการผลิตยาหรือการผลิตอิเล็กทรอนิกส์

• การกำจัดสารปนเปื้อนเฉพาะ: ใช้เมื่อเป้าหมายหลักคือการลบเชื้อโรคเกลือหรือสารอื่น ๆ ที่ละลายอื่น ๆ ที่ตัวกรองสื่อไม่สามารถจัดการได้

• นำน้ำกลับมาใช้ใหม่และกลั่นน้ำทะเล: จำเป็นสำหรับโครงการนำกลับมาใช้น้ำขนาดใหญ่และแปลงน้ำเค็มเป็นน้ำจืด

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการกรอง

เทคโนโลยีการกรองมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยมุ่งเน้นที่การปรับปรุงประสิทธิภาพลดต้นทุนและทำให้ระบบยั่งยืนมากขึ้น นี่คือความก้าวหน้าล่าสุดที่โดดเด่น:

• ระบบไฮบริด: หนึ่งในแนวโน้มที่สำคัญที่สุดคือการพัฒนาของ ระบบไฮบริด ที่รวมแง่มุมที่ดีที่สุดของทั้งสื่อและการกรองเมมเบรน การตั้งค่าทั่วไปเกี่ยวข้องกับการใช้การกรองสื่อเป็นขั้นตอนการบำบัดล่วงหน้าที่แข็งแกร่งเพื่อลบของแข็งส่วนใหญ่ที่ถูกระงับซึ่งจะขยายอายุการใช้งานและลดความถี่ทำความสะอาดของเยื่อหุ้มเซลล์ที่อ่อนไหวและมีราคาแพงมากขึ้น สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโดยรวม แต่ยังช่วยลดต้นทุนการดำเนินงาน

• สื่อนวนิยายและเมมเบรน: นักวิจัยกำลังพัฒนาสื่อตัวกรองขั้นสูงและเยื่อหุ้มเซลล์ใหม่พร้อมคุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุง ตัวอย่างเช่นสื่อบางอย่างกำลังถูกฝังอยู่ในอนุภาคนาโน (เช่นซิลเวอร์หรือไทเทเนียมไดออกไซด์) เพื่อให้คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียในขณะที่เยื่อหุ้มรุ่นต่อไปกำลังถูกออกแบบมาเพื่อให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

• เทคโนโลยีเซ็นเซอร์และระบบอัตโนมัติ: ระบบการกรองที่ทันสมัยได้รับการรวมเข้ากับเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์และการควบคุมอัตโนมัติมากขึ้น ระบบเหล่านี้สามารถตรวจสอบคุณภาพน้ำอัตราการไหลและส่วนต่างของแรงดันเพื่อเริ่มต้นการล้างย้อนกลับหรือรอบการทำความสะอาดทางเคมีโดยอัตโนมัติ ระบบอัตโนมัติอัจฉริยะนี้เพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพลดการแทรกแซงด้วยตนเองและป้องกันความล้มเหลวของระบบ

บทสรุป

การเลือกระหว่างสื่อและการกรองเมมเบรนไม่ได้เกี่ยวกับการ "ดีกว่า" โดยเนื้อแท้ ค่อนข้างเกี่ยวกับการเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับงาน

• การกรองสื่อ เป็นวิธีการบำบัดน้ำที่ทำหน้าที่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้และคุ้มค่าสำหรับการกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่และความขุ่น มันเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำที่ซับซ้อนที่สุด

• การกรองเมมเบรน เป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำซึ่งสามารถส่งมอบความบริสุทธิ์ที่ตัวกรองสื่อไม่สามารถจับคู่ได้ มันเป็นเทคโนโลยีไปสู่เมื่อกำจัดสารปนเปื้อนด้วยกล้องจุลทรรศน์เชื้อโรคและสารที่ละลายเป็นสิ่งสำคัญ