Условията за ултрафилтрационно химическо почистване, дадени в техническите ръководства на повечето производители на ултрафилтрационни мембрани, включват "намаляване с 25% на стандартизирания воден поток". Това условие е относително, което се отнася до намаляването на действителното производство на вода при ултрафилтрация в сравнение с потока на производство на вода при стандартни условия. Въпреки това, много оператори за пречистване на вода не разбират концепцията за „стандартизиран производствен поток на вода“ и не знаят как да изчислят тази стойност. Тази статия започва от факторите, влияещи върху водния поток на ултрафилтрационните мембрани, дава прост метод за изчисление за стандартизиран воден поток и използва типични случаи, за да илюстрира разликата между научна изчислителна преценка и макро преценка, за справка от персонала за пречистване на вода.
Фактори, влияещи върху производството на вода от ултрафилтрационна мембрана
При работата на ултрафилтрационните мембрани, чрез наблюдение на промените в потока, причинени от замърсяване на мембраната, може да се определи кога е необходимо почистване. Тъй като потокът се определя от налягането и вискозитета на водата, когато определяме степента на замърсяване на мембраната, трябва да разгледаме изчерпателно естествените промени в мембранния поток, причинени от промени в налягането и температурата. При различни температурни условия температурната разлика между водата през лятото и зимата може да надвишава 20 градуса. Тъй като температурата определя вискозитета на водата, потокът на мембраната може да бъде 70% по-висок през лятото, отколкото през зимата.
Метод за изчисляване на стандартизираното производство на вода
Стандартната температура на повечето производители на ултрафилтрационни мембрани е 20 градуса или 25 градуса, но нашата ултрафилтрация не е на стандартната температура през повечето време. Това изисква от нас да преобразуваме водния поток при действителната температура в водния поток при стандартизирани условия, който може да се изчисли по следния начин.
Във формулата: Js е водният поток при стандартна температура, L/(m2·h); Jm е водният поток при действителна температура, L/(m2·h); Ts е температурата на стандартните условия, градуси; Tm е действителната температура на входящата вода, градуси.
Горната формула отчита само влиянието на температурата, тоест влиянието на вискозитета на водата, но не отчита влиянието на промяната на налягането върху мембранния поток, така че не е достатъчно точна. След като въведем влиянието на промяната на налягането върху мембранния поток, получаваме нов специфичен за концепцията поток при стандартна температура и неговата стойност може да бъде изчислена по следния начин.
Където: Jsp е специфичният поток L/(m2·h·MPa) при стандартна температура; Δp е разликата в трансмембранното налягане при ултрафилтрация, MPa.
И така, как трябва да се използва такова просто изчисление като горната формула в действителното производство? По-долу използваме три типични случая, за да илюстрираме разликата и празнината между макроемпиричния метод за преценка дали ултрафилтрацията се нуждае от химическо почистване (т.е. чрез промяната на производството на вода и разликата в налягането) и научното изчисление.
Пример
Пример 1: В пречиствателна станция за вода инсталираната стандартизираща температура на ултрафилтрационната мембрана е 25 градуса и един комплект ултрафилтрационни 40 77m2 мембранни елементи, по време на първоначалната работа температурата на водата е 22 градуса, разликата в налягането е {{ 4}}.05MPa, а дебитът на водата е 155m³/h; след половин година работа температурата на водата е 18 градуса, разликата в налягането е 0,08 MPa, а дебитът на водата е 150 m³/h. Определете дали мембраната се нуждае от химическо почистване.
(1) Изчислете действителния воден поток Jm1 по време на първоначалната работа на мембраната
(2) Изчислете стандартизирания воден поток Js1 по време на първоначалната работа на мембраната
(3) Изчислете специфичния поток Jsp1 при стандартна температура по време на първоначалната работа на мембраната
(4) Изчислете действителния воден поток Jm2 след половин година работа
(5) Изчислете стандартизирания воден поток Js2 след половин година работа
(6) Изчислете специфичния поток Jsp2 при стандартна температура след половин година работа
(7) Определете дали мембраната се нуждае от химическо почистване
От горната формула може да се види, че стандартизираният воден поток на мембраната е намалял с 31,93%, надхвърляйки 25%. Мембраната е замърсена и се нуждае от химическо почистване.
Пример 2: В станция за пречистване на вода стандартната температура на инсталираната ултрафилтрационна мембрана е 25 градуса, а един комплект ултрафилтрация има 40 мембранни елемента с капацитет от 77m2. По време на първоначалната работа температурата на водата е 18 градуса, разликата в налягането е 0.05MPa, а дебитът на водата е 155m³/h; след половин година работа температурата на водата е 29 градуса, разликата в налягането все още е 0,05MPa, а дебитът на водата е 157m³/h. Определете дали мембраната се нуждае от химическо почистване.
(1) Изчислете действителния воден поток Jm1 по време на първоначалната работа на мембраната
(2) Изчислете стандартизирания воден поток Js1 по време на първоначалната работа на мембраната
(3) Изчислете специфичния поток Jsp1 при стандартна температура по време на първоначалната работа на мембраната
(4) Изчислете действителния воден поток Jm2 след половин година работа
(5) Изчислете стандартизирания воден поток Js2 след половин година работа
(6) Изчислете специфичния поток Jsp2 при стандартна температура след половин година работа
(7) Определете дали мембраната се нуждае от химическо почистване
От горната формула може да се види, че стандартизираният специфичен поток за производство на вода на мембраната е намалял с 25,42%, надвишавайки 25%. Мембраната е замърсена и се нуждае от химическо почистване.
Пример 3: В станция за пречистване на вода стандартната температура на инсталираната ултрафилтрационна мембрана е 25 градуса, а един комплект ултрафилтрация има 40 мембранни елемента с капацитет от 77m2. По време на първоначалната работа температурата на водата е 24 градуса, разликата в налягането е 0.05MPa, а дебитът на водата е 155m³/h; след половин година работа температурата на водата е 17 градуса, разликата в налягането е 0,07MPa, а дебитът на водата е 150m³/h. Определете дали мембраната се нуждае от химическо почистване.
(1) Изчислете действителния воден поток Jm1 по време на първоначалната работа на мембраната
(2) Изчислете стандартизирания воден поток Js1 по време на първоначалната работа на мембраната
(3) Изчислете специфичния поток Jsp1 при стандартна температура по време на първоначалната работа на мембраната
(4) Изчислете действителния воден поток Jm2 след половин година работа
(5) Изчислете стандартизирания воден поток Js2 след половин година работа
(6) Изчислете специфичния поток Jsp2 при стандартна температура след половин година работа
(7) Определете дали мембраната се нуждае от химическо почистване
От горната формула може да се види, че стандартизираният воден поток на мембраната е намалял с 14,98%, което не е надвишило 25% и не е необходимо химическо почистване.
Резюме
Горните три типични случая имат свои собствени характеристики. В случай 1, от макроскопичните характеристики, производството на ултрафилтрационна вода намалява и разликата в налягането се увеличава. След изчислението се изисква химическо почистване, което е в съответствие с конвенционалния метод за преценка на повечето персонал за пречистване на вода, но това не е съществено правило; в случай 2, от макроскопичните показатели, производството на ултрафилтрационна вода се увеличава и разликата в налягането остава непроменена. Ако се използва конвенционалния метод за преценка, не е необходимо химическо почистване. Въпреки това, след изчисление, мембранният стандартизиран воден поток намаля с 25,42%. Мембраната е силно замърсена и се нуждае от химическо почистване; в случай 3, от макроскопичните характеристики, производството на ултрафилтрационна вода намалява и разликата в налягането се увеличава. Ако се използва конвенционалния метод за преценка, е необходимо химическо почистване. Въпреки това, след изчислението, мембранният стандартизиран воден поток е намалял само с 14,98% и не е необходимо химическо почистване. Това се дължи главно на понижаването на температурата на водата. По това време входящото налягане на ултрафилтрацията трябва да се увеличи, за да се осигури достатъчно производство на вода.
В обобщение, не е научно да се прецени дали ултрафилтрацията се нуждае от химическо почистване чрез макроскопско наблюдение на промените в производствения поток на водата и разликата в налягането. Това ще доведе до прекомерно почистване и загуба на реагенти или ненавременно почистване, което ще затрудни отстраняването на замърсителите. Научното изчисляване на промените в потока на ултрафилтрационната вода е основата за осигуряване на ефективно и навременно химическо почистване на ултрафилтрационните мембрани.