Wchapéu é isso?

O tratamento por ultrafiltração é uma forma de filtração por membrana semelhante à osmose reversa, separando partículas sólidas da fonte de influentes líquidos. Esse processo está entre a microfiltração e a nanofiltração em termos de remoção do tamanho de captura de partículas. Possui aplicações como pré-filtro para outros processos de tratamento ou como filtro de polimento terciário em aplicações de tratamento de água potável e efluentes.

Como funciona:

Para simplificar, o tratamento de ultrafiltração funciona usando um gradiente de pressão para forçar a água através de uma membrana semi-permeável, deixando partículas e minerais maiores presos no outro lado.

Obviamente, esse filtro de membrana pode ser implementado de várias maneiras. Portanto, discutiremos e descreveremos as diferentes configurações potenciais para sistemas de ultrafiltração.

Configurações de fluxo:

Como a água bruta influente flui em relação à orientação da membrana pode afetar a operação deste processo do sistema. Cada configuração possui certas vantagens e desvantagens que precisam ser consideradas ao projetar o sistema de tratamento de ultrafiltração.

De fora para dentro

Para uma membrana cilíndrica, a água bruta flui da parte externa para dentro em direção ao eixo central, conforme ilustrado abaixo. Esse padrão de fluxo funciona bem em situações de sólidos suspensos totais mais altos (TSS), em oposição ao fluxo de dentro para fora.

De dentro para fora

A água bruta influente flui para o espaço central de um tubo de membrana e depois radialmente para fora, como visto abaixo. Quando uma hidrodinâmica uniforme é necessária, esse padrão de fluxo é melhor, mas não se sai bem em aplicações TSS mais altas.

Fluxo cruzado

O influente flui paralelamente ao comprimento da membrana, mas o gradiente de pressão através da membrana atrai a água para o outro lado e os sólidos se acumulam na membrana em uma camada fina. É necessária mais energia para gerar fluxo cruzado, mas a camada de sólidos pode ser mantida em uma camada mais fina por mais tempo.

Fluxo sem saída

O fluxo é perpendicular à superfície da membrana. A água filtrada passa através da membrana enquanto os sólidos permanecem no lado oposto, presos à superfície da membrana em uma camada espessa. A produção de fluxo sem saída não requer muita energia, mas a camada sólida se acumula muito mais rapidamente, tornando essa configuração mais útil para concentrações mais baixas de contaminantes da água na fonte.

Configurações do sistema

As duas principais considerações sobre como o sistema como um todo deve ser configurado são baseadas no tipo de vaso e como as membranas são arejadas.

Submerso

Tecnicamente, a maioria dos sistemas de tratamento de ultrafiltração é submersa no sentido de que a membrana é completamente cercada por fluido, mas, em particular, esse termo refere-se a sistemas que são compostos por grandes tanques cheios de água bruta e várias membranas são baixadas para dentro dela. O tanque possui as entradas e saídas necessárias.

Pressurizado

Quando uma membrana é fechada dentro de algum tipo de alojamento pressurizado. Os sistemas geralmente consistem em vários navios conectados em paralelo. Cada embarcação tem sua própria entrada e saída que se conectam a um cabeçalho que consolida o efluente tratado de todas as embarcações em um fluxo. Os vasos também tendem a ser cilíndricos, exceto no caso de uma configuração de placa e membrana da estrutura.

arejamento

Para impedir que as membranas coloquem sólidos em sua superfície constantemente, as unidades de ultrafiltração implementam sistemas de aeração que produzem bolhas que vasculham a superfície da membrana para remover os sólidos acumulados. Existem duas opções para a instalação de sistemas de aeração na unidade de filtro.

Integral

Em um sistema integrado, tudo está contido em uma única unidade. Por exemplo, um tanque submerso em que o aerador está localizado diretamente abaixo das membranas. Ou, um vaso de pressão com um aerador no fundo do vaso.

Separado

Aqui, o influente bruto é aerado em um tanque separado e depois bombeado para o tanque ou vaso que contém a membrana.

Tipos de membrana

Polimérico

Essas membranas são feitas de materiais poliméricos, como polissulfona, polipropileno, acetato de celulose e ácido polilático. As membranas poliméricas são mais comumente usadas devido à sua eficiência e custo-efetividade.

cerâmico

Existe uma grande variedade de materiais para membranas cerâmicas, desde óxido de alumínio e carboneto de silício a dióxido de titânio e dióxido de zircônio. Eles são bem conhecidos por sua resiliência diante de altas temperaturas ou produtos químicos corrosivos, mas também são muito mais caros.

Configurações de membrana

O tamanho e o formato da membrana têm muito a ver com a forma como o sistema irá operar. Cada configuração de membrana pode ter prós e contras específicos, portanto, é necessária uma seleção cuidadosa.

Tubular

Imagine um monte de canudos unidos por uma fina membrana enrolada dentro de cada canudo. Os próprios tubos são permeáveis; portanto, quando o influente é bombeado, ele começa dentro da membrana semi-permeável e a água passa através dele, depois através do tubo para a cavidade do vaso. O permeado resultante na cavidade é então enviado para o próximo estágio de tratamento. Os sistemas tubulares normalmente operam apenas em fluxos de dentro para fora, para que a membrana não entre em colapso dentro do tubo.

Fibra oca

Essa configuração é semelhante a um sistema tubular, mas sem a membrana suportada dentro de um vaso de tubo. Em vez disso, a própria membrana se parece mais com fios de espaguete cozidos ocos e é diretamente exposta à água bruta. Esses sistemas podem ser operados de dentro para fora ou de fora para dentro, mas as fibras finas e flexíveis podem ser suscetíveis à ruptura.

Placa e quadro

Mantendo as coisas na cozinha, imagine isso como um sanduíche. Faça um sanduíche de um espaçador entre duas membranas planas e empilhe vários desses em cima uns dos outros, com algum espaço entre eles. A água de alimentação viaja entre as membranas adjacentes e a água filtrada filtrada passa através das membranas para o espaçador, que possui canais que a transportam para a saída de água permeada (tratada).

Ferida em espiral

Para este, pegue o sanduíche que você fez para o prato e a moldura e envolva-o em um tubo perfurado. A água bruta viaja através do canal de alimentação e filtra através das membranas para o canal de permeado. O permeado então espirala para o centro na saída.

Esta tabela abaixo indica combinações possíveis para sistemas de tratamento por ultrafiltração. Por exemplo, uma configuração de membrana tubular com fluxo cruzado de dentro para fora através de uma membrana polimérica. Os X indicam que o tipo de fluxo ou o material da membrana é possível para a membrana especificada.

Deseja mais detalhes sobre alguma das informações apresentadas neste artigo? Para perguntas sobre o processo de ultrafiltração ou se um sistema de tratamento de ultrafiltração atenderá às necessidades de sua aplicação específica, entre em contato conosco! 

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