Ultrafiltrasi bukanlah obat mujarab. 70%-80% penyumbatan sistem ultrafiltrasi disebabkan oleh kegagalan pra-perawatan. Banyak proyek yang memperlakukan ultrafiltrasi sebagai "pilihan terakhir", menyederhanakan dan mengambil jalan pintas dalam perlakuan awal. Terlepas dari apakah membran serat berongga, lembaran datar, tubular, atau keramik digunakan, perbedaan tekanan yang cepat akan meningkat, pembersihan kimia yang sering, dan umur membran yang jauh lebih pendek akan terjadi.
Proses pra-perlakuan ultrafiltrasi umum yang umum meliputi: sedimentasi koagulasi, filtrasi multi-media, filtrasi karbon aktif, filter cakram, filter pembersih mandiri, pra-mikrofiltrasi ultrafiltrasi, karbon aktif biologis-ozon, dan pra-perlakuan pelunakan. Kombinasi pengolahan awal sangat bervariasi tergantung pada kualitas air yang masuk (air tambang, tailing kimia batubara, limbah sekunder perkotaan, air permukaan).
I. Perbandingan Terperinci dari Proses Pretreatment
1. Koagulasi-Sedimentasi (Klarifikasi Koagulasi)
Prinsip Proses: Penambahan PAC/PAM menyebabkan flokulasi koloid, padatan tersuspensi, sejumlah fosfor, dan molekul organik besar, sehingga menghasilkan pemisahan-cairan padat melalui sedimentasi.
Keuntungan: Menghilangkan padatan tersuspensi, koloid, dan kekeruhan dengan sangat baik; menghilangkan beberapa bahan organik hidrofobik; operasi yang matang, cocok untuk-proyek berskala besar; investasi yang relatif terkendali.
Kekurangan: Persyaratan tinggi untuk pengendalian dosis reagen; reagen yang berlebihan dapat memasukkan sisa garam aluminium dan flokulan polimer, yang secara langsung menyebabkan penyumbatan permanen pada sistem ultrafiltrasi; pembuangan lumpur dalam jumlah besar; tapak besar; efek flokulasi memburuk di-lingkungan bersuhu rendah.
Kompatibilitas pengaruh umum: Air permukaan, air tambang,-air limbah industri dengan kekeruhan tinggi.
Mencocokkan dengan ultrafiltrasi: Langkah pra-perawatan yang paling umum digunakan untuk ultrafiltrasi serat berongga bertekanan eksternal; penambahan PAM yang berlebihan sangat dilarang, karena sisa PAM merupakan pembunuh ultrafiltrasi.
Titik Desain & Operasi: Mengontrol kekeruhan limbah kurang dari atau sama dengan 5 NTU; mengontrol dosis PAM secara ketat, meminimalkan penggunaan PAM anionik; memperpanjang waktu flokulasi dengan tepat di musim dingin pada suhu rendah.
2. Filtrasi Multi-media (Pasir Kuarsa + Antrasit)
Prinsip Proses: Filtrasi tekanan gravitasi, mengandalkan lapisan media filter untuk menjebak padatan dan koloid tersuspensi halus.
Keuntungan: Menghilangkan partikel halus yang tersisa setelah sedimentasi; operasi yang stabil; akrab bagi personel pemeliharaan; cocok untuk volume air yang besar; dapat dicuci kembali dan diregenerasi.
Kekurangan: Ketahanan yang buruk terhadap beban kejut; fluktuasi besar dalam kekeruhan influen, rentan terhadap limpasan media; penggumpalan media, dan partikel pasir halus memasuki sistem ultrafiltrasi setelah penggumpalan, menggores serat membran; hampir nol kapasitas penghilangan bahan organik terlarut.
Kompatibilitas influen yang umum: Efluen setelah koagulasi dan sedimentasi; air tambang, air reklamasi kota.
Kompatibilitas ultrafiltrasi: Unit pra-filter standar untuk ultrafiltrasi tekanan-eksternal tipe tekanan; tidak dapat digunakan sebagai satu-satunya perlakuan awal untuk ultrafiltrasi.
Pertimbangan Desain & Perawatan: Periksa media filter secara teratur untuk mencegah limpasan; memastikan intensitas backwash yang wajar; segera selidiki peningkatan kekeruhan limbah secara tiba-tiba untuk mencegah pasir memasuki wadah membran ultrafiltrasi.
3. Filtrasi Karbon Aktif (Granular Activated Carbon GAC)
Prinsip Proses: Adsorpsi menghilangkan sebagian asam humat, warna, dan beberapa bahan organik hidrofobik.
Keuntungan: Mengurangi beban organik, mengurangi pengotoran organik pada sistem ultrafiltrasi; menghilangkan sisa klorin.
Kekurangan: Tidak dapat menghilangkan padatan tersuspensi; rentan terhadap pertumbuhan mikroba pada tahap akhir operasi, dengan limbah yang membawa bakteri dan sisa biologis dalam jumlah besar, menyebabkan biofouling yang parah pada sistem ultrafiltrasi; karbon aktif memerlukan regenerasi atau penggantian secara teratur; pengaruh berminyak dapat dengan mudah menyebabkan kerusakan karbon aktif dan penggumpalan.
Kompatibilitas pengaruh yang umum: Air permukaan, beberapa air limbah kimia, air dengan kandungan organik tinggi.
Penggunaan dengan ultrafiltrasi: Ultrafiltrasi tekanan eksternal dapat ditingkatkan dengan pretreatment; tidak direkomendasikan untuk air limbah dengan minyak tinggi atau SS tinggi.
Pertimbangan desain dan pemeliharaan: Pencucian balik secara teratur; mengontrol waktu kontak tempat tidur kosong; waspada terhadap wabah mikroba di tangki karbon aktif; segera ganti karbon aktif jika sudah tidak efektif.
4. Filter-pembersih mandiri
Prinsip proses: Layar filter logam, filtrasi sikat/hisap otomatis online, umumnya dengan presisi 50-200μm.
Keuntungan: Operasi berkelanjutan yang sepenuhnya otomatis; tapak kecil; tidak perlu mengganti media filter; cocok untuk laju aliran tinggi; beban kerja pemeliharaan yang rendah.
Kekurangan: Hanya mencegat pengotor partikulat besar, sama sekali tidak efektif melawan koloid dan padatan tersuspensi halus; tidak dapat mengurangi kekeruhan; layar filter yang rusak memungkinkan kotoran langsung masuk ke proses hilir.
Kompatibilitas air masuk yang umum: Melindungi peralatan hilir; pra-penyaringan untuk tujuan keselamatan.
Mencocokkan dengan ultrafiltrasi: Hanya untuk perlindungan, bukan sebagai{0}}perawatan awal utama untuk ultrafiltrasi; umumnya ditempatkan setelah filter multi-media dan sebelum filter keamanan ultrafiltrasi.
Poin desain dan pemeliharaan: Memungkinkan margin aliran saat memilih model; periksa integritas layar filter secara teratur.
5. Filter Disk (Filter Disk Bertumpuk)
Prinsip proses: Filtrasi kompresi cakram plastik, akurasi 5-100μm, pencucian balik otomatis.
Keuntungan: Akurasi filtrasi lebih tinggi dibandingkan-filter pembersihan otomatis biasa; pencucian balik yang cepat; tapak kecil; otomatisasi tingkat tinggi.
Kekurangan: Tidak efektif melawan koloid dan bahan organik terlarut; air berminyak dapat dengan mudah menyebabkan cakram menempel dan tersumbat; seringnya backwashing pada kondisi SS tinggi.
Kompatibilitas air masuk pada umumnya: Air reklamasi, air tambang, setelah-filtrasi pra-sedimentasi.
Cocok dengan ultrafiltrasi: Sering digunakan sebagai pra-filter dalam sistem ultrafiltrasi tekanan eksternal, menggantikan beberapa-filter multi-media; tidak dapat digunakan sendiri untuk air masuk dengan kekeruhan tinggi.
Pertimbangan Desain dan Pemeliharaan: Gunakan dengan hati-hati untuk air limbah berminyak; bongkar secara teratur dan periksa adhesi cakram filter.
6. Filter Keamanan (Mikrofiltrasi, elemen filter 5-10μm)
Prinsip Proses: Elemen filter mencegat partikel keras dan serpihan media filter yang bocor, melindungi elemen membran ultrafiltrasi.
Keuntungan: Mencegah pasir dan kotoran keras yang dibawa oleh media yang bocor, melindungi serat membran dari goresan fisik.
Kekurangan: Tidak mengolah koloid atau bahan organik; elemen filter adalah barang habis pakai; elemen filter harus diganti ketika tekanan diferensial meningkat; elemen filter yang rusak akan secara langsung memungkinkan kotoran masuk ke sistem ultrafiltrasi.
Kompatibilitas Air Masuk pada Umumnya: Penting untuk semua sistem ultrafiltrasi tipe tekanan.
Kompatibilitas Ultrafiltrasi: Diperlukan untuk sistem ultrafiltrasi tekanan eksternal dan internal tipe tekanan; umumnya tidak diperlukan untuk MBR terendam, sistem tubular, dan membran keramik.
Pertimbangan Desain & Perawatan: Atur alarm tekanan diferensial; melarang keras pengoperasian ketika tekanan diferensial melebihi batas; jangan pernah menggunakan elemen filter yang rusak atau di bawah standar.
7. Ozon-Karbon Aktif Biologis (O₃-BAC)
Prinsip Proses: Ozon mengoksidasi molekul organik besar, diikuti dengan degradasi beberapa bahan organik oleh karbon aktif biologis.
Keuntungan: Secara signifikan mengurangi bahan organik yang masuk, secara signifikan mengurangi pengotoran organik dan biologis pada membran ultrafiltrasi; menghilangkan warna.
Kekurangan: Investasi tinggi; konsumsi bahan kimia yang tinggi selama operasi; dosis ozon yang berlebihan dapat merusak membran ultrafiltrasi organik PVDF; kontrol proses yang kompleks; persyaratan tinggi untuk operasi dan manajemen.
Kompatibilitas Air Influen yang Khas: Air permukaan, air reklamasi kota dengan kandungan bahan organik tinggi.
Kompatibilitas Ultrafiltrasi: Pretreatment mendalam ultrafiltrasi tekanan eksternal; sisa ozon harus dikontrol, karena sisa ozon yang masuk ke dalam membran akan mengoksidasi serat membran PVDF.
Pertimbangan Desain & Pemeliharaan: Degassing yang memadai harus diterapkan setelah pengolahan ozon untuk memastikan tidak ada sisa ozon yang masuk ke sistem ultrafiltrasi.
8. Perlakuan Awal Pelunakan (Resin/Kapur-Pelunakan Natrium Karbonat)
Prinsip Proses: Menghilangkan kekerasan kalsium dan magnesium serta silikon, mengurangi kecenderungan kerak.
Keuntungan: Mengurangi kerak anorganik pada permukaan membran ultrafiltrasi sekaligus melindungi sistem RO berikutnya.
Kekurangan: Sistem yang kompleks; konsumsi reagen yang tinggi; resin membutuhkan regenerasi; peningkatan salinitas dalam permeat.
Kompatibilitas pengaruh umum: Air tambang-kekerasan tinggi, air reklamasi industri-kekerasan tinggi.
Mencocokkan dengan ultrafiltrasi: Perlakuan awal dapat dipilih di bagian hulu ultrafiltrasi, sebagian besar digunakan untuk-air dengan kesadahan tinggi; bukan konfigurasi universal.
II. Kombinasi pra-perlakuan yang direkomendasikan untuk berbagai sumber air baku
1. Limbah biologis sekunder perkotaan (air reklamasi)
Direkomendasikan: Sedimentasi koagulasi → Filtrasi multi-media → Filter keamanan → Ultrafiltrasi tekanan eksternal
Poin kendali utama: Padatan tersuspensi dan mikroorganisme dalam limbah biologis; PAM berlebihan sangat dilarang.
2. Air tambang (padatan tersuspensi tinggi, kesadahan tinggi)
Direkomendasikan: Klarifikasi koagulasi → Filtrasi multi-media → Filter cakram → Filter keamanan → Ultrafiltrasi tekanan eksternal
Poin pencegahan dan pengendalian utama: Menyaring kebocoran media ke dalam wadah membran; unit pelunakan dapat ditambahkan untuk kekerasan tinggi.
3. Air Permukaan (Air Waduk, Tinggi Asam Humat dan Bahan Organik)
Direkomendasikan: Koagulasi dan Sedimentasi → Multi-media → Filtrasi Karbon Aktif → Filter Keamanan → Ultrafiltrasi Tekanan Eksternal; Untuk kandungan bahan organik yang sangat tinggi, ozon-BAC dapat ditambahkan.
4. Tinggi Minyak dan Tinggi Air Limbah Padat (Ultrafiltrasi Pipa/T-MBR)
Direkomendasikan: Pemisahan Minyak-Flotasi → Koagulasi dan Sedimentasi → Ultrafiltrasi Pipa; Membran pipa sangat tahan terhadap pengotoran dan dapat menghilangkan kebutuhan akan penyaringan halus multi-tahap, namun pemisahan minyak dan flotasi sangat penting.
5. Air Limbah Kota Langsung Masuk MBR Terendam
Tangki pengolahan biologis MBR sendiri merupakan proses pra-perawatan, dengan bagian depan sebagian besar terdiri dari layar dan tangki sedimentasi primer; penyaringan pasir dan karbon aktif tidak diperlukan.
AKU AKU AKU. Kesalahpahaman yang Sering Digunakan Selama Implementasi Proyek
1. Memperlakukan-filter pembersih otomatis dan filter cakram sebagai satu-satunya perlakuan awal untuk ultrafiltrasi, tanpa koagulasi dan sedimentasi atau multi-media, yang memungkinkan koloid langsung memasuki membran, sehingga mengakibatkan lonjakan perbedaan tekanan.
2. Penambahan PAM yang berlebihan pada sistem koagulasi mungkin tidak terlihat dengan mata telanjang, tetapi hal ini menyebabkan pengotoran organik yang tidak dapat diubah pada membran ultrafiltrasi, dan perbedaan tekanan awal tidak dapat dipulihkan tidak peduli berapa banyak pembersihan kimia yang dilakukan.
3. Penggumpalan dan kebocoran media filter multi-memungkinkan partikel pasir masuk ke dalam wadah membran dan merusak serat membran, mengakibatkan SDI abnormal pada permeat.
4. Kurangnya-pencucian balik tangki karbon aktif dalam jangka panjang menyebabkan pertumbuhan sejumlah besar mikroorganisme, menyebabkan biofouling terus menerus pada membran ultrafiltrasi.
5. Dalam proses ozon-BAC, sisa ozon tidak dihilangkan seluruhnya, sehingga mengoksidasi membran PVDF dan melemahkan kekuatan serat membran.
6. Menambahkan filter pasir dan karbon aktif ke sistem MBR merupakan investasi yang tidak perlu dan meningkatkan risiko penyumbatan.
Tujuan dari pengolahan awal bukan untuk mengolah air agar memenuhi standar influen ultrafiltrasi, namun untuk memenuhinya secara konsisten dan stabil. Kepatuhan sesekali tidak ada artinya; Nilai pretreatment terletak pada kemampuannya menahan fluktuasi kualitas air. Ultrafiltrasi dapat mentolerir sejumlah kontaminan, namun tidak dapat menahan kegagalan pra-perawatan secara berkala.
Perlakuan awal adalah garis pertahanan pertama dalam sistem ultrafiltrasi. Membran ultrafiltrasi yang berbeda memiliki tingkat ketahanan yang berbeda-beda: membran tubular dan keramik adalah yang paling tahan terhadap guncangan; berikutnya adalah membran serat berongga bertekanan eksternal; dan membran serat berongga bertekanan internal adalah yang paling rentan.
Saat memilih membran, pertama-tama Anda harus menentukan kombinasi pra-perlakuan berdasarkan kualitas air baku, lalu memilih konfigurasi membran ultrafiltrasi, daripada hanya memilih membran ultrafiltrasi lalu menambahkan sistem pra-perawatan.