A legtöbb ultraszűrő membrángyártó műszaki kézikönyvében az ultraszűrő vegyszeres tisztítás feltételei között szerepel "a szabványosított vízáram 25%-os csökkentése". Ez a feltétel relatív, ami az ultraszűrés tényleges víztermelésének csökkenését jelenti a standard feltételek melletti víztermelési fluxushoz képest. Sok vízkezelő azonban nem érti a "szabványosított víztermelési fluxus" fogalmát, és nem tudja, hogyan kell kiszámítani ezt az értéket. Ez a cikk az ultraszűrő membránok víztermelési fluxusát befolyásoló tényezőkből indul ki, egyszerű számítási módszert ad a szabványosított víztermelési fluxushoz, és tipikus eseteket használ a tudományos számítási és a makromeghatározás közötti különbség szemléltetésére, a vízkezelő személyzet számára.
Az ultraszűrő membrán víztermelését befolyásoló tényezők
Az ultraszűrő membránok működése során a membránszennyezés okozta fluxusváltozások figyelésével meghatározható, hogy mikor van szükség tisztításra. Mivel a fluxust a nyomás és a víz viszkozitása határozza meg, a membránszennyezettség mértékének meghatározásakor átfogóan figyelembe kell venni a membránfluxus nyomás- és hőmérsékletváltozások által okozott természetes változásait. Különböző hőmérsékleti viszonyok között a víz hőmérséklet-különbsége nyáron és télen meghaladhatja a 20 fokot. Mivel a hőmérséklet határozza meg a víz viszkozitását, a membrán fluxusa nyáron 70%-kal nagyobb lehet, mint télen.
Szabványosított víztermelés számítási módszere
A legtöbb ultraszűrő membrángyártó szabványos hőmérséklete 20 fok vagy 25 fok, de az ultraszűrésünk legtöbbször nem a szabványos hőmérsékleten történik. Ez megköveteli, hogy a tényleges hőmérsékletű víztermelési fluxust szabványos körülmények között alakítsuk át víztermelési fluxussá, amely a következőképpen számolható.
A képletben: Js a víztermelési fluxus standard hőmérsékleten, L/(m2·h); Jm a víztermelési fluxus tényleges hőmérsékleten, L/(m2·h); Ts a standard állapot hőmérséklete, foka ; Tm a belépő víz tényleges hőmérséklete, fok.
A fenti képlet csak a hőmérséklet hatását, azaz a víz viszkozitásának hatását veszi figyelembe, de nem veszi figyelembe a nyomásváltozás hatását a membrán fluxusára, így nem elég pontos. A nyomásváltozás membránfluxusra gyakorolt hatásának bevezetése után egy új, koncepció-specifikus fluxust kapunk standard hőmérsékleten, melynek értéke az alábbiak szerint számítható.
ahol: Jsp a fajlagos fluxus L/(m2·h·MPa) standard hőmérsékleten; Δp az ultraszűrés transzmembrán nyomáskülönbsége, MPa.
Tehát hogyan kell egy ilyen egyszerű számítást, mint a fenti képlet, használni a tényleges gyártásban? Az alábbiakban három tipikus esetet használunk annak bemutatására, hogy az ultraszűrés vegyszeres tisztítást igénylő (azaz a víztermelés és a nyomáskülönbség változása alapján) megítélésének makroempirikus módszere és a tudományos számítás közötti különbség és különbség van.
Példa
1. példa: Vízkezelő üzemben a telepített ultraszűrő membrán szabványosítási hőmérséklete 25 fok, és egyetlen készlet ultraszűrő 40 77m2 membránelem, a kezdeti működés során a víz hőmérséklete 22 fok, a nyomáskülönbség {{ 4}}.05 MPa, és a víztermelés áramlási sebessége 155 m³/h; fél év üzemelés után a víz hőmérséklete 18 fok, a nyomáskülönbség 0,08 MPa, a víztermelés áramlási sebessége 150 m³/h. Határozza meg, hogy szükséges-e a membrán vegyszeres tisztítása.
(1) Számítsa ki a tényleges víztermelési fluxust Jm1 a membrán kezdeti működése során
(2) Számítsa ki a Js1 szabványos víztermelési fluxust a membrán kezdeti működése során
(3) Számítsa ki a Jsp1 fajlagos fluxust standard hőmérsékleten a membrán kezdeti működése során
(4) Számítsa ki a tényleges víztermelési fluxust Jm2 fél év üzemelés után!
(5) Számítsa ki a Js2 szabványos víztermelési fluxust fél év üzemelés után!
(6) Számítsa ki a Jsp2 fajlagos fluxust normál hőmérsékleten fél év üzemelés után!
(7) Határozza meg, hogy szükséges-e a membrán vegyszeres tisztítása
A fenti képletből látható, hogy a membrán standardizált víztermelési fluxusa 31,93%-kal csökkent, meghaladva a 25%-ot. A membrán szennyezett és vegyszeres tisztítást igényel.
2. példa: Víztisztító telepen a telepített ultraszűrő membrán szabványos hőmérséklete 25 fok, és egyetlen ultraszűrő készletben 4 0 membránelem található, kapacitása 77 m2. A kezdeti működés során a víz hőmérséklete 18 fok, a nyomáskülönbség 0,05 MPa, a víztermelés áramlási sebessége 155 m³/h; fél év üzemelés után a víz hőmérséklete 29 fok, a nyomáskülönbség továbbra is 0,05 MPa, a víztermelés áramlási sebessége 157 m³/h. Határozza meg, hogy szükséges-e a membrán vegyszeres tisztítása.
(1) Számítsa ki a tényleges víztermelési fluxust Jm1 a membrán kezdeti működése során
(2) Számítsa ki a Js1 szabványos víztermelési fluxust a membrán kezdeti működése során
(3) Számítsa ki a Jsp1 fajlagos fluxust standard hőmérsékleten a membrán kezdeti működése során
(4) Számítsa ki a tényleges víztermelési fluxust Jm2 fél év üzemelés után!
(5) Számítsa ki a Js2 szabványos víztermelési fluxust fél év üzemelés után!
(6) Számítsa ki a Jsp2 fajlagos fluxust normál hőmérsékleten fél év üzemelés után!
(7) Határozza meg, hogy szükséges-e a membrán vegyszeres tisztítása
A fenti képletből látható, hogy a membrán standardizált víztermelési fajlagos fluxusa 25,42%-kal csökkent, meghaladva a 25%-ot. A membrán szennyezett és vegyszeres tisztítást igényel.
3. példa: Víztisztító telepen a telepített ultraszűrő membrán szabványos hőmérséklete 25 fok, és egyetlen ultraszűrő készletben 4 0 membránelem található, kapacitása 77 m2. A kezdeti működés során a víz hőmérséklete 24 fok, a nyomáskülönbség 0,05 MPa, a víztermelés áramlási sebessége 155 m³/h; fél év üzemelés után a víz hőmérséklete 17 fok, a nyomáskülönbség 0,07 MPa, a víztermelés áramlási sebessége 150 m³/h. Határozza meg, hogy szükséges-e a membrán vegyszeres tisztítása.
(1) Számítsa ki a tényleges víztermelési fluxust Jm1 a membrán kezdeti működése során
(2) Számítsa ki a Js1 szabványos víztermelési fluxust a membrán kezdeti működése során
(3) Számítsa ki a Jsp1 fajlagos fluxust standard hőmérsékleten a membrán kezdeti működése során
(4) Számítsa ki a tényleges víztermelési fluxust Jm2 fél év üzemelés után!
(5) Számítsa ki a Js2 szabványos víztermelési fluxust fél év üzemelés után!
(6) Számítsa ki a Jsp2 fajlagos fluxust normál hőmérsékleten fél év üzemelés után!
(7) Határozza meg, hogy szükséges-e a membrán vegyszeres tisztítása
A fenti képletből látható, hogy a membrán standardizált víztermelési fluxusa 14,98%-kal csökkent, ami nem haladta meg a 25%-ot, és nincs szükség vegyszeres tisztításra.
Összegzés
A fenti három tipikus esetnek megvannak a maga sajátosságai. Az 1. esetben a makroszkopikus teljesítményből az ultraszűrő víztermelés csökkent és a nyomáskülönbség nőtt. A számítás után vegyszeres tisztításra van szükség, ami összhangban van a legtöbb vízkezelő személyzet hagyományos megítélési módszerével, de ez nem lényeges szabály; a 2. esetben a makroszkopikus teljesítményből az ultraszűrő víztermelés nőtt és a nyomáskülönbség változatlan maradt. Ha a hagyományos értékelési módszert alkalmazzuk, nincs szükség vegyszeres tisztításra. Számítás után azonban a membrán standardizált víztermelési fluxus 25,42%-kal csökkent. A membrán súlyosan szennyezett és vegyszeres tisztítást igényel; a 3. esetben a makroszkopikus teljesítményből csökkent az ultraszűrő víztermelés és nőtt a nyomáskülönbség. Ha a hagyományos értékelési módszert alkalmazzuk, vegyszeres tisztítás szükséges. A számítás után azonban a membrán standardizált víztermelési fluxus csak 14,98%-kal csökkent, vegyszeres tisztításra nincs szükség. Ennek oka elsősorban a víz hőmérsékletének csökkenése. Ekkor az ultraszűrő bemeneti nyomását növelni kell a megfelelő víztermelés biztosítása érdekében.
Összefoglalva, tudománytalan annak megítélése, hogy az ultraszűrésnek szüksége van-e vegyszeres tisztításra, a víztermelési áramlás és a nyomáskülönbség változásának makroszkópos megfigyelésével. Ez túlzott tisztításhoz és a reagensek elpazarolásához vagy idő előtti tisztításhoz vezet, ami megnehezíti a szennyeződések eltávolítását. Az ultraszűrő víztermelési fluxus változásainak tudományos számítása az alapja az ultraszűrő membránok hatékony és időben történő kémiai tisztításának.