Daugumos ultrafiltravimo membranų gamintojų techniniuose vadovuose pateiktos ultrafiltravimo cheminio valymo sąlygos apima „25 % standartizuoto vandens srauto sumažėjimą“. Ši sąlyga yra santykinė, o tai reiškia faktinės ultrafiltracijos vandens gamybos sumažėjimą, palyginti su vandens gamybos srautu standartinėmis sąlygomis. Tačiau daugelis vandens valymo operatorių nesupranta „standartinio vandens gamybos srauto“ sąvokos ir nežino, kaip apskaičiuoti šią vertę. Šis straipsnis pradedamas nuo veiksnių, turinčių įtakos ultrafiltravimo membranų vandens gamybos srautui, pateikiamas paprastas standartizuoto vandens gamybos srauto apskaičiavimo metodas ir naudojami tipiniai atvejai, iliustruojantys skirtumą tarp mokslinio skaičiavimo ir makrokomandos sprendimo, skirto vandens valymo personalui.
Veiksniai, turintys įtakos ultrafiltracijos membranos vandens gamybai
Eksploatuojant ultrafiltravimo membranas, stebint srauto pokyčius, kuriuos sukelia membranos tarša, galima nustatyti, kada reikia valyti. Kadangi srautą lemia slėgis ir vandens klampumas, nustatydami membranos užterštumo laipsnį, turėtume visapusiškai atsižvelgti į natūralius membranos srauto pokyčius, kuriuos sukelia slėgio ir temperatūros pokyčiai. Esant skirtingoms temperatūros sąlygoms, temperatūros skirtumas tarp vandens vasarą ir žiemą gali viršyti 20 laipsnių. Kadangi temperatūra lemia vandens klampumą, vasarą membranos srautas gali būti 70% didesnis nei žiemą.
Standartizuoto vandens gamybos skaičiavimo metodas
Daugumos ultrafiltravimo membranų gamintojų standartinė temperatūra yra 20 laipsnių arba 25 laipsniai, tačiau mūsų ultrafiltravimo temperatūra dažniausiai nėra standartinė. Tam reikia konvertuoti vandens gamybos srautą esant faktinei temperatūrai į vandens gamybos srautą standartizuotomis sąlygomis, kuriuos galima apskaičiuoti taip.
Formulėje: Js – vandens gamybos srautas esant standartinei temperatūrai, L/(m2·h); Jm – vandens gamybos srautas esant faktinei temperatūrai, L/(m2·h); Ts yra standartinės būklės temperatūra, laipsnis ; Tm yra tikroji įleidžiamo vandens temperatūra, laipsnis.
Aukščiau pateiktoje formulėje atsižvelgiama tik į temperatūros įtaką, tai yra į vandens klampumo įtaką, bet neatsižvelgiama į slėgio pokyčio įtaką membranos srautui, todėl ji nėra pakankamai tiksli. Įvedus slėgio pokyčio įtaką membranos srautui, gauname naują koncepcinį srautą, būdingą standartinei temperatūrai, o jo reikšmę galima apskaičiuoti taip.
Čia: Jsp yra specifinis srautas L/(m2·h·MPa) esant standartinei temperatūrai; Δp yra ultrafiltracijos transmembraninio slėgio skirtumas, MPa.
Taigi, kaip toks paprastas skaičiavimas kaip aukščiau pateikta formulė turėtų būti naudojamas faktinėje gamyboje? Žemiau mes naudojame tris tipinius atvejus, kad parodytume skirtumą ir atotrūkį tarp makroempirizmo metodo, sprendžiančio, ar ultrafiltracijai reikia cheminio valymo (ty pagal vandens gamybos ir slėgio skirtumo pasikeitimą), ir mokslinio skaičiavimo.
Pavyzdys
1 pavyzdys: Vandens valymo įrenginyje sumontuota ultrafiltravimo membranos standartizavimo temperatūra yra 25 laipsniai ir vienas ultrafiltracijos 40 77m2 membraninių elementų komplektas, pradinio veikimo metu vandens temperatūra yra 22 laipsniai, slėgio skirtumas yra {{ 4}}.05 MPa, o vandens gamybos debitas yra 155 m³/h; po pusės metų eksploatacijos vandens temperatūra yra 18 laipsnių, slėgio skirtumas yra 0,08 MPa, o vandens gamybos debitas yra 150 m³ / h. Nustatykite, ar membraną reikia valyti cheminiu būdu.
(1) Apskaičiuokite faktinį vandens gamybos srautą Jm1 pradinio membranos veikimo metu
(2) Apskaičiuokite standartizuotą vandens gamybos srautą Js1 pradinio membranos veikimo metu
(3) Apskaičiuokite specifinį srautą Jsp1 esant standartinei temperatūrai pradinio membranos veikimo metu
(4) Apskaičiuokite faktinį vandens gamybos srautą Jm2 po pusės metų veikimo
(5) Apskaičiuokite standartizuotą vandens gamybos srautą Js2 po pusės metų veikimo
(6) Apskaičiuokite savitąjį srautą Jsp2 esant standartinei temperatūrai po pusės metų veikimo
(7) Nustatykite, ar membraną reikia valyti cheminiu būdu
Iš aukščiau pateiktos formulės matyti, kad standartizuotas membranos vandens gamybos srautas sumažėjo 31,93%, viršijantis 25%. Membrana užteršta ir ją reikia valyti cheminiu būdu.
2 pavyzdys: Vandens valymo įrenginiuose standartinė sumontuotos ultrafiltravimo membranos temperatūra yra 25 laipsniai, o viename ultrafiltracijos komplekte yra 40 membraniniai elementai, kurių talpa 77m2. Pradinio veikimo metu vandens temperatūra yra 18 laipsnių, slėgio skirtumas yra 0,05 MPa, o vandens gamybos debitas yra 155 m³/h; po pusės metų eksploatacijos vandens temperatūra yra 29 laipsniai, slėgio skirtumas vis dar yra 0,05 MPa, o vandens gamybos debitas yra 157 m³ / h. Nustatykite, ar membraną reikia valyti cheminiu būdu.
(1) Apskaičiuokite faktinį vandens gamybos srautą Jm1 pradinio membranos veikimo metu
(2) Apskaičiuokite standartizuotą vandens gamybos srautą Js1 pradinio membranos veikimo metu
(3) Apskaičiuokite specifinį srautą Jsp1 esant standartinei temperatūrai pradinio membranos veikimo metu
(4) Apskaičiuokite faktinį vandens gamybos srautą Jm2 po pusės metų veikimo
(5) Apskaičiuokite standartizuotą vandens gamybos srautą Js2 po pusės metų veikimo
(6) Apskaičiuokite savitąjį srautą Jsp2 esant standartinei temperatūrai po pusės metų veikimo
(7) Nustatykite, ar membraną reikia valyti cheminiu būdu
Iš aukščiau pateiktos formulės matyti, kad standartizuotas vandens gamybos savitasis membranos srautas sumažėjo 25,42%, viršijantis 25%. Membrana užteršta ir ją reikia valyti cheminiu būdu.
3 pavyzdys: Vandens valymo įrenginiuose standartinė sumontuotos ultrafiltravimo membranos temperatūra yra 25 laipsniai, o viename ultrafiltracijos komplekte yra 40 membraniniai elementai, kurių talpa 77m2. Pradinio veikimo metu vandens temperatūra yra 24 laipsniai, slėgio skirtumas yra 0,05 MPa, o vandens gamybos debitas yra 155 m³/h; po pusės metų eksploatacijos vandens temperatūra 17 laipsnių, slėgio skirtumas 0,07MPa, vandens gamybos debitas 150m³/h. Nustatykite, ar membraną reikia valyti cheminiu būdu.
(1) Apskaičiuokite faktinį vandens gamybos srautą Jm1 pradinio membranos veikimo metu
(2) Apskaičiuokite standartizuotą vandens gamybos srautą Js1 pradinio membranos veikimo metu
(3) Apskaičiuokite specifinį srautą Jsp1 esant standartinei temperatūrai pradinio membranos veikimo metu
(4) Apskaičiuokite faktinį vandens gamybos srautą Jm2 po pusės metų veikimo
(5) Apskaičiuokite standartizuotą vandens gamybos srautą Js2 po pusės metų veikimo
(6) Apskaičiuokite savitąjį srautą Jsp2 esant standartinei temperatūrai po pusės metų veikimo
(7) Nustatykite, ar membraną reikia valyti cheminiu būdu
Iš pateiktos formulės matyti, kad standartizuotas membranos vandens gamybos srautas sumažėjo 14,98%, o tai neviršijo 25%, o cheminio valymo nereikia.
Santrauka
Pirmiau minėti trys tipiniai atvejai turi savo ypatybes. 1 atveju dėl makroskopinių savybių sumažėjo ultrafiltravimo vandens gamyba ir padidėjo slėgio skirtumas. Po apskaičiavimo reikalingas cheminis valymas, kuris atitinka įprastą daugumos vandens valymo personalo vertinimo metodą, tačiau tai nėra esminė taisyklė; 2 atveju nuo makroskopinių charakteristikų ultrafiltracijos vandens gamyba padidėjo, o slėgio skirtumas nepasikeitė. Jei naudojamas įprastinis vertinimo metodas, cheminio valymo nereikia. Tačiau po skaičiavimo membranos standartizuotas vandens gamybos srautas sumažėjo 25,42%. Membrana buvo labai užteršta ir ją reikia valyti cheminiu būdu; 3 atveju dėl makroskopinių savybių sumažėjo ultrafiltravimo vandens gamyba ir padidėjo slėgio skirtumas. Jei naudojamas įprastinis vertinimo metodas, reikalingas cheminis valymas. Tačiau paskaičiavus, membranos standartizuoto vandens gamybos srautas sumažėjo tik 14,98%, o cheminio valymo nereikia. Tai daugiausia lemia vandens temperatūros sumažėjimas. Šiuo metu reikia padidinti ultrafiltravimo įleidimo slėgį, kad būtų užtikrinta pakankama vandens gamyba.
Apibendrinant galima teigti, kad makroskopiškai stebint vandens gamybos srauto ir slėgio skirtumo pokyčius, spręsti, ar ultrafiltravimui reikalingas cheminis valymas, yra nemoksliška. Tai lems pernelyg didelį valymą ir reagentų švaistymą arba nesavalaikį valymą, dėl kurio bus sunku pašalinti teršalus. Mokslinis ultrafiltracinio vandens gamybos srauto pokyčių apskaičiavimas yra pagrindas užtikrinti efektyvų ir savalaikį ultrafiltracinių membranų cheminį valymą.