เหตุใดจึงต้องใช้ข้อมูลแหล่งน้ำเพื่อออกแบบระบบอัลตราฟิลเตรชั่น?

เหตุผลหลักในการกำหนดให้ต้องมีรายงานคุณภาพน้ำเข้าเมื่อออกแบบระบบอัลตราฟิลเตรชั่นขึ้นอยู่กับประเด็นต่อไปนี้:

1. เข้าใจลักษณะคุณภาพของน้ำ
การวิเคราะห์องค์ประกอบ: รายงานคุณภาพน้ำจะให้รายการโดยละเอียดของส่วนประกอบต่างๆ ที่มีอยู่ในน้ำ เช่น โลหะหนัก สารอินทรีย์ จุลินทรีย์ ฯลฯ ส่วนประกอบเหล่านี้มีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชัน
สารแขวนลอยและเนื้อหาของคอลลอยด์: เมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันมีผลอย่างมากในการกำจัดสารแขวนลอยและคอลลอยด์ที่แขวนลอย แต่สารแขวนลอยและคอลลอยด์ที่มีความเข้มข้นสูงอาจทำให้เมมเบรนเกิดการอุดตันและเกิดตะกรัน ส่งผลให้การซึมผ่านลดลง รายงานคุณภาพน้ำสามารถช่วยให้ผู้ออกแบบประเมินสารแขวนลอยและเนื้อหาของคอลลอยด์ในน้ำเข้า เพื่อเลือกมาตรการบำบัดเบื้องต้นที่เหมาะสม

2. มั่นใจถึงประสิทธิภาพการกรองระดับอุลตราฟิลเตรชั่น
การจับคู่ขนาดรูพรุนในการคัดกรอง: ขนาดรูพรุนของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันจะกำหนดช่วงของน้ำหนักโมเลกุลของสารละลายที่สามารถสกัดกั้นได้ การวิเคราะห์องค์ประกอบในรายงานคุณภาพน้ำสามารถช่วยให้นักออกแบบเลือกเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันที่มีขนาดรูพรุนที่เหมาะสมเพื่อให้มั่นใจว่าสามารถสกัดกั้นสารมลพิษเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การหลีกเลี่ยงการอุดตันของเมมเบรน: การทำความเข้าใจสถานการณ์ของจุลินทรีย์ สารอินทรีย์ และสิ่งเจือปนอื่นๆ ในคุณภาพน้ำที่เข้ามาจะช่วยออกแบบระบบบำบัดเบื้องต้นที่มีประสิทธิภาพ และลดมลพิษและความเสียหายของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันที่เกิดจากสิ่งเจือปนเหล่านี้ได้

3. ปกป้องระบบอัลตราฟิลเตรชั่น
การยืดอายุการใช้งานของเมมเบรน: การบำบัดเบื้องต้นอย่างสมเหตุสมผลและการเลือกเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชั่นที่เหมาะสม สามารถลดความเสี่ยงของการอุดตันของเมมเบรนได้ ส่งผลให้ยืดอายุการใช้งานของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชั่นและลดต้นทุนการดำเนินงานได้

การปรับปรุงเสถียรภาพของระบบ: ข้อมูลในรายงานคุณภาพน้ำช่วยให้ผู้ออกแบบเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและพารามิเตอร์การทำงานของระบบอัลตราฟิลเตรชั่นทั้งหมด ซึ่งจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของระบบ

4. เป็นไปตามข้อกำหนดทางกฎหมาย
มาตรฐานน้ำดื่ม: สำหรับโครงการบำบัดน้ำดื่ม รายงานคุณภาพน้ำเป็นพื้นฐานสำคัญในการประเมินว่าผลการบำบัดเป็นไปตามมาตรฐานน้ำดื่มระดับชาติและระดับท้องถิ่นหรือไม่

กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม: ในด้านการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรม การรายงานคุณภาพน้ำยังถือเป็นจุดสำคัญในการประเมินว่าผลการบำบัดเป็นไปตามข้อกำหนดของกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมหรือไม่

ความขุ่น:

สารแขวนลอยและคอลลอยด์ เช่น โคลน ทราย ฝุ่น อินทรียวัตถุละเอียด แพลงก์ตอน ฯลฯ ในน้ำ สามารถทำให้น้ำขุ่นและมีความขุ่นในระดับหนึ่งได้ โดยทั่วไป สารแขวนลอยและคอลลอยด์เหล่านี้ยังสามารถแพร่พันธุ์ของแบคทีเรียและไวรัสได้อีกด้วย

โดยทั่วไปความขุ่นจะวัดจากความเข้มของแสงที่ผ่านตัวอย่างน้ำ และหน่วยของความขุ่นมักจะแสดงเป็น NTU ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปแล้วความขุ่นของน้ำดื่มจะต้องไม่เกิน 1 NTU

TSS (สารแขวนลอยทั้งหมด):

สารของแข็งหมายถึงตัวอย่างน้ำที่ผ่านเมมเบรนกรองที่มีขนาดรูพรุน 0.45 μ m โดยถูกคงอยู่บนเมมเบรนกรองและทำให้แห้งจนมีน้ำหนักคงที่ที่อุณหภูมิ 103 องศา ~105 องศา

ปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมดเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญอย่างหนึ่งในการวัดระดับมลพิษทางน้ำ โดยมีหน่วยวัดเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร โดยทั่วไปพารามิเตอร์นี้จะมีความแม่นยำมากกว่าค่าความขุ่น (โดยปกติแล้วค่าความขุ่นไม่สามารถตรวจจับอนุภาคที่ละเอียดมากได้)

SDI (ดัชนีความหนาแน่นของการตกตะกอน):

ค่า SDI เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำที่สำคัญตัวหนึ่งสำหรับระบบบำบัดน้ำแบบออสโมซิสย้อนกลับ โดยแสดงถึงปริมาณของอนุภาค คอลลอยด์ และสารอื่นๆ ในน้ำที่สามารถอุดตันอุปกรณ์กรองน้ำต่างๆ ได้ พารามิเตอร์นี้มักใช้เพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ที่อนุภาค คอลลอยด์ และสารอื่นๆ จะอุดตันอุปกรณ์กรองน้ำต่างๆ ในน้ำ

การวัดค่า SDI เกี่ยวข้องกับการเพิ่มแรงดันคงที่ (30PSI เทียบเท่ากับ 2.1kg/cm) ของน้ำที่ทดสอบลงบนเมมเบรนกรองที่มีรูพรุนขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 47 มม. และขนาดรูพรุน 0.45 μm อย่างต่อเนื่อง บันทึกเวลาที่จำเป็นในการกรองน้ำ 500 มล., Ti (วินาที) และเวลาที่จำเป็นในการกรองน้ำ 500 มล. อีกครั้งหลังจากกรองต่อเนื่อง 15 นาที (T) จะถูกบันทึกไว้, Tf (วินาที) และสามารถคำนวณค่า SDI ได้โดยใช้สูตร

TOC (คาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด):

โดยทั่วไปแล้วพารามิเตอร์นี้ใช้เพื่อกำหนดเนื้อหาของสารอินทรีย์ในน้ำ โดยอ้างถึงปริมาณคาร์บอนทั้งหมดของสารอินทรีย์ที่ละลายและแขวนลอยอยู่ในน้ำ รวมทั้งสารอินทรีย์จากธรรมชาติ (NOM) และสารอินทรีย์สังเคราะห์ ซึ่งมักแสดงเป็น "TOC"

โดยทั่วไปคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมดจะใช้เพื่อประเมินความเป็นไปได้และแนวโน้มของการปนเปื้อนของสารอินทรีย์และสารชีวภาพในน้ำป้อนแบบอัลตราฟิลเตรชัน โดย TOC วัดเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร เมื่อ TOC ในของเหลวที่ไหลเข้าของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันมีค่ามากกว่า 2 มิลลิกรัมต่อลิตร แสดงว่ามีโอกาสสูงที่จะเกิดการปนเปื้อนของสารชีวภาพบนพื้นผิวของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชัน

DOC (คาร์บอนอินทรีย์ที่ละลายน้ำ) :

ส่วนของคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด (TOC) ที่สามารถละลายในน้ำได้โดยทั่วไปหมายถึงคาร์บอนอินทรีย์ที่สามารถผ่านเมมเบรนตัวกรองขนาด 0.45 ไมครอนได้และไม่ระเหยไปในระหว่างกระบวนการวิเคราะห์

นอกจากการทำความสะอาดน้ำแล้ว สัดส่วนของคาร์บอนอินทรีย์ที่ละลายน้ำ (DOC) ต่อคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด (TOC) ในแหล่งน้ำธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 80-95%

COD (ความต้องการออกซิเจนทางเคมี):

ปริมาณของสารรีดิวซ์ในตัวอย่างน้ำที่สามารถออกซิไดซ์ได้โดยสารออกซิไดซ์รุนแรง นั่นคือ ปริมาณออกซิเจนเทียบเท่าของสารที่สามารถออกซิไดซ์ได้โดยสารออกซิไดซ์รุนแรง

แม้ว่าไอออนอนินทรีย์บางชนิด เช่น ไอออนเหล็กที่มีประจุไฟฟ้าสองขั้ว อาจถูกออกซิไดซ์ในตัวอย่างน้ำได้เช่นกัน แต่สำหรับน้ำธรรมชาติและน้ำอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ สารที่ถูกออกซิไดซ์จะเป็นสารอินทรีย์ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์มลพิษอินทรีย์ที่สำคัญและวัดได้อย่างรวดเร็ว

BOD (ความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพ):

ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมีหรือการบริโภคออกซิเจนทางชีวเคมี (โดยทั่วไปหมายถึงความต้องการออกซิเจนทางเคมีในห้าวัน) เป็นตัวบ่งชี้ที่ครอบคลุมถึงเนื้อหาของสารมลพิษที่ใช้ออกซิเจน เช่น สารอินทรีย์ในน้ำ

ปริมาณรวมของออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำซึ่งถูกใช้ไปในระหว่างการออกซิเดชันและการสลายตัวของสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสภาพเป็นสารอนินทรีย์หรือก๊าซ แสดงเป็น ppm หรือ mg/L

เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบค่าการตรวจจับได้ โดยทั่วไปจะกำหนดช่วงเวลาที่สม่ำเสมอ ซึ่งระหว่างนั้นจุลินทรีย์จะได้รับการเพาะเลี้ยงด้วยตัวอย่างน้ำที่อุณหภูมิหนึ่งๆ และวัดการใช้ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ

โดยทั่วไป จะใช้ระยะเวลา 5 วัน ซึ่งเรียกว่า ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี 5 วัน หรือเรียกอีกอย่างว่า BOD5 ยิ่งค่า BOD สูงขึ้น แสดงว่าน้ำมีสารอินทรีย์อยู่มาก และมลพิษก็จะรุนแรงมากขึ้น

ค่าการดูดกลืนแสง UV254:

ค่า UV254 หมายถึงค่าการดูดกลืนแสงของสารอินทรีย์บางชนิดในน้ำภายใต้แสงอุลตราไวโอเลตความยาวคลื่น 254 นาโนเมตร ซึ่งสะท้อนถึงสารฮิวมิกและสารอะโรมาติกที่มีพันธะคู่คาร์บอนและพันธะคู่คาร์บอน-ออกซิเจนในน้ำตามธรรมชาติ หน่วยคือ cm-1 และสามารถใช้เป็นพารามิเตอร์ทดแทน TOC ได้

หากค่าการดูดกลืน UV254 ของน้ำไหลจากกระบวนการอัลตราฟิลเตรชันสูงกว่า 0.5 ซม.-1 แสดงว่าเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันมีแนวโน้มที่จะเกิดคราบจุลินทรีย์

SUVA (ค่าการดูดกลืนรังสี UV เฉพาะ):

อัตราส่วนของ UV254 ต่อ DOC หาก SUVA มากกว่า 4 แสดงว่าสารอินทรีย์ในน้ำเป็นสารฮิวมิกเป็นหลัก หาก SUVA น้อยกว่า 2 แสดงว่าสารอินทรีย์ในน้ำเป็นสาหร่ายเป็นหลัก

O&G (น้ำมัน ไฮโดรคาร์บอน):

ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเหลวหนึ่งชนิดหรือมากกว่า หากน้ำที่ไหลเข้าจากการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันมีน้ำมันอยู่ แม้ว่าจะมีปริมาณน้อยมาก (เช่น<0.05mg/L), it will accelerate membrane fouling.

เหล็กและแมงกานีส:

ระบบเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันสามารถสกัดกั้นรูปแบบออกซิเดชันของเหล็กและแมงกานีสได้ แต่ในขณะเดียวกันก็อาจทำให้เมมเบรนเกิดการเปรอะเปื้อนได้เช่นกัน โดยทั่วไปไอออนของเหล็กจะพบได้ตามธรรมชาติ (เช่น ในน้ำใต้ดิน) หรือเกิดจากการกัดกร่อนของท่อหรืออุปกรณ์ที่อยู่เหนือน้ำ หรือจากสารเคมีตกค้างจากกระบวนการบำบัดและการตกตะกอนที่อยู่เหนือน้ำ

แคลเซียมและแมกนีเซียม:

ความกระด้างของน้ำส่วนใหญ่มาจากไอออนแคลเซียมและไอออนแมกนีเซียม เมื่อพิจารณาจากความกระด้างที่แตกต่างกันแล้ว น้ำสามารถจำแนกได้เป็น น้ำอ่อน (ไม่เกิน 60 มก./ลิตรในรูปของ CaCO3) น้ำกระด้าง (ไม่เกิน 180 มก./ลิตรในรูปของ CaCO3) และน้ำกระด้างมาก (เกิน 180 มก./ลิตรในรูปของ CaCO3)

ความกระด้างไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่ความกระด้างที่มากเกินไปในน้ำอาจทำให้เกิดตะกรันบนท่อ อุปกรณ์ หรือพื้นผิวเมมเบรนในระหว่างการบำบัดน้ำ

ค่าการนำไฟฟ้า:

ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำสัมพันธ์เชิงเส้นกับปริมาณของแข็งทั้งหมดในสารละลาย (TDS) ซึ่งบ่งบอกถึงค่าการนำไฟฟ้าของน้ำที่วัดเป็น μ S/cm

ค่า pH:

ใช้ระบุความเป็นกรดหรือด่างของน้ำ น้ำที่มีค่า pH ต่ำกว่า 7 ถือเป็นกรด ส่วนน้ำที่มีค่า pH มากกว่า 7 ถือเป็นด่าง ค่า pH ของน้ำบริสุทธิ์คือ 7 ซึ่งเป็นกลาง

ค่า pH ที่สูงอาจทำให้มีรสขมในน้ำและอาจทำให้เกิดตะกรันในท่อน้ำและอุปกรณ์ต่างๆ ได้ น้ำที่มีค่า pH ต่ำอาจกัดกร่อนหรือละลายโลหะและอุปกรณ์อื่นๆ ได้

ซิลิกอนไดออกไซด์:

แบ่งเป็นซิลิกาที่ใช้งาน (ซิลิกาละลาย) หรือซิลิกาที่ไม่ใช้งาน (ซิลิกาคอลลอยด์) โดยทั่วไปซิลิกาคอลลอยด์สามารถทำให้เมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันเกิดการเปรอะเปื้อนและอุดตันได้