De blokkeringsindex is een belangrijke indicator voor het beoordelen van de vervuilings- en blokkeringsneiging van membranen in watertechnologietoepassingen. Vooral bij omgekeerde osmose (RO) en nanofiltratie (NF) geeft deze index belangrijke informatie over de kwaliteit van het voedingswater en het risico op membraanschade door vervuiling, kalkaanslag of andere afzettingen. Door de verstoppingsindex regelmatig te controleren, kunnen beheerders van installaties proactieve maatregelen nemen om de prestaties en de levensduur van hun membranen te optimaliseren.
Inhoudsopgave
Definitie en basisprincipes van de blokkeringsindex
De blokkade-index beschrijft de snelheid waarmee membraanporiën worden geblokkeerd door deeltjes, colloïden of organische stoffen. De index wordt bepaald aan de hand van een gestandaardiseerde test waarbij het voedingswater onder gecontroleerde omstandigheden door een testmembraan wordt geleid. De stroomsnelheid en het drukverlies over een bepaalde periode worden gemeten om de neiging tot verstopping te kwantificeren.
Typische invloedsfactoren:
Deeltjesgrootte: Grote deeltjes kunnen het membraan snel blokkeren, terwijl kleinere deeltjes de poriën binnendringen en langdurige blokkades veroorzaken.
Colloïdale stoffen: Deze kunnen zich door elektrostatische interacties aan het membraanoppervlak hechten.
Organische verbindingen: Biofilms of opgeloste organische stoffen kunnen de doorlaatbaarheid van het membraan aanzienlijk aantasten.
Meting van de blokkeringsindex
De blokkeringsindex wordt in verschillende stappen bepaald:
Voorbereiding van de test: Een gestandaardiseerd membraan wordt in het testsysteem geplaatst en het voedingswater wordt onder constante druk door het membraan geleid.
Meting van de stroomsnelheid: De initiële stroomsnelheid (Q1) en de uiteindelijke stroomsnelheid (Q2) na een bepaalde tijd worden geregistreerd.
Berekening van de blokkeringsindex:
Een hoge verstoppingsindex duidt op een sterke neiging tot verstopping en vereist waterbehandelingsmaatregelen.
Typische waarden en hun betekenis:
BI < 10: Wasser ist gut geeignet für Membranprozesse.
BI 10-30: Verhoogd risico, voorbehandeling vereist.
BI > 30: Water is niet geschikt, uitgebreide voorbehandeling noodzakelijk.
Betekenis in de praktijk
De verstoppingsindex is vooral relevant voor membraansystemen, omdat verstopte membranen leiden tot hogere bedrijfskosten en productieverliezen. Typische gevolgen van een hoge verstoppingsneiging zijn
Drukverhoging: Verstopte membranen vereisen een hogere werkdruk, waardoor het energieverbruik toeneemt.
Prestatieverlies: Het waterdebiet neemt af, waardoor de efficiëntie van het systeem vermindert.
Frequente reiniging: Frequente chemische reiniging van de membranen verkort hun levensduur.
Methode voor het verlagen van de blokkeringsindex
1. mechanische filtratie
Multimediale poriënfilters: verwijderen grove deeltjes en verminderen de belasting van de membranen aanzienlijk. Ze zijn bijzonder effectief bij hoge concentraties zwevende deeltjes.
Fijn filter: Filters met een poriegrootte van 1-5 µm bieden een extra beschermingsniveau.
2. grind- of meerlagenfiltratie
Grindfiltratie of meerlagige filtratie is een effectief proces voor het verwijderen van deeltjes, zwevende deeltjes en troebelheid.
Structuur: Het filter bestaat uit verschillende lagen, waaronder grof grind, zand en antraciet. Door deze configuratie kunnen zwevende deeltjes van verschillende grootte worden verwijderd.
Hoe het werkt: Het water passeert de lagen, waarbij grove deeltjes eerst worden opgevangen door de bovenste laag, terwijl fijnere deeltjes dieper in het filterbed worden verwijderd.
Toepassing: Dit proces is ideaal om de verstoppingsindex te verlagen en wordt vaak gebruikt als voorbehandeling in combinatie met andere technologieën zoals omgekeerde osmose.
Foto: Onze ALMA FIL meerlaagse filters met downstream ALMA ION ionenwisselaars
3. ultrafiltratie (UF) en microfiltratie (MF)
Membraanprocessen zoals ultrafiltratie (UF) en microfiltratie (MF) spelen een belangrijke rol bij het verminderen van de verstoppingsindex:
Ultrafiltratie (UF):
Technologie: UF-membranen verwijderen deeltjes, colloïden en micro-organismen met een poriegrootte van 0,01 tot 0,1 µm.
Toepassing: Vaak gebruikt als een voorloper van omgekeerde osmose om de membranen te beschermen tegen vervuiling.
Voordelen: verlaagt de verstoppingsindex tot waarden onder 10 en minimaliseert de belasting van nageschakelde systemen.
Foto: Ons ALMA MEM UF ultrafiltratiesysteem in roestvrij stalen uitvoering geïnstalleerd in de ALMA Modul technische ruimte container
4. coagulatie en flocculatie
Dit proces maakt gebruik van chemische voorbehandeling om colloïdale stoffen te destabiliseren en om te zetten in grotere vlokken. Deze kunnen vervolgens worden verwijderd door bezinking of filtratie.
Coagulatie: Aluminium- of ijzerverbindingen destabiliseren de elektrische oppervlaktelading van de deeltjes.
Flocculatie: Flocculatiehulpmiddelen zoals polymeren versterken de coalescentie van de gedestabiliseerde deeltjes tot grotere vlokken.
Efficiëntie: Dit proces is bijzonder effectief bij hoge colloïdconcentraties en verlaagt de blokkeringsindex op lange termijn.
Afbeelding: Ons CP-systeem met neutralisatie en actieve koolfiltratie voor de voorbehandeling van afvalwater dat zware metalen bevat vóór omgekeerde osmose
5. biofiltratie
Biofiltratie combineert fysieke filtratie met biologische afbraakprocessen:
Hoe het werkt: Biofilms op filtermaterialen zoals actieve kool of zand verwijderen biologisch beschikbare organische stoffen en verminderen de vorming van biofouling.
Toepassing: Bijzonder geschikt voor de behandeling van afvalwater met een hoog organisch gehalte, zoals dat voorkomt in de voedingsmiddelen- of chemische industrie.
Voordelen: Het dubbele effect van fysieke en biologische reiniging maakt biofiltratie tot een van de meest effectieve methodes om het risico op verstoppingen te verminderen.
Afbeelding: Onze biofiltratie voor de voorbehandeling van organisch verontreinigd afvalwater stroomopwaarts van een omgekeerd osmosesysteem
Uitdagingen en alternatieven
Uitdagingen:
De verstoppingsindex geeft geen gedetailleerde uitsplitsing van de oorzaken van verontreiniging (bijv. organisch, anorganisch, microbieel).
Verschillende watersamenstellingen kunnen het moeilijk maken om de meetresultaten te vergelijken.
Aanvullende analysemethoden:
Gemodificeerde aangroei-index (MFI): Houdt rekening met de deeltjesgrootteverdeling.
TOC-meting: Toont organische onzuiverheden die kunnen leiden tot biofouling.
Troebelheidsmeting: Geeft continu informatie over de concentratie van gesuspendeerde vaste stoffen.
Conclusie
De verstoppingsindex is een essentiële parameter om de geschiktheid van water voor membraansystemen te beoordelen. Door regelmatige controle en geschikte voorbehandelingsprocessen zoals biofiltratie, precipitatie & flocculatie of ultrafiltratie kunnen operators het risico op membraanverstopping minimaliseren. Een geoptimaliseerde waterbehandeling helpt niet alleen om de levensduur van membranen te verlengen, maar verhoogt ook de energie-efficiëntie en verlaagt de onderhoudskosten aanzienlijk.
Bovendien zorgt de gerichte vermindering van de verstoppingsindex voor stabielere prestaties van de installatie en lagere bedrijfskosten, aangezien de reinigingscycli van de membranen aanzienlijk worden verlengd. Het gebruik van aanvullende analysemethoden zoals de Modified Fouling Index (MFI) of TOC-meting levert belangrijke aanvullende informatie op om de waterkwaliteit en de effectiviteit van de voorbehandelingsprocessen verder te optimaliseren.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
