Az ultraszűrő rendszerüzemeltetők, mérnökök és vezetők egyik leginkább megdöbbentő kérdése a következő: "A mai ultraszűrő bemeneti nyomás ismét megnövekedett. A megnövekedett membránszennyezés miatt, vagy egyszerűen azért, mert a víz hőmérséklete ma alacsonyabb?"
Az adatok szabványosításának alapvető célja nem az eredeti adatok megváltoztatása. Ehelyett a számítások révén kiküszöbölni kell a működési körülmények között (például a vízhőmérséklet, az áramlási sebesség és a vízminőség) ingadozásának hatását, a "teljesítményadatokat" a "standard körülményekhez" visszaállítva, és ezáltal feltárni a membránrendszer teljesítményének valódi tendenciáját (elsősorban a szennyeződés mértékét).
I. Miért szükséges az ultraszűrés működési adatok a szabványosításhoz?
Az ultraszűrési membrán teljesítményét közvetlenül befolyásolja a következő kulcsfontosságú működési paraméterek:
1. Hőmérséklet: A víz hőmérséklete közvetlenül befolyásolja a víz viszkozitását. Minél alacsonyabb a vízhőmérséklet, annál nagyobb a viszkozitás, és annál nagyobb a víz elleni ellenállás a membránszálakon. Az állandó víztermelési sebesség (fluxus) fenntartása érdekében a rendszernek növelnie kell a bemeneti szivattyú frekvenciáját, ami a bemeneti nyomás növekedését eredményezi. Ezzel szemben a nyomás természetesen csökken a nyáron. A szabványosítás nélkül tévesen hiszed, hogy a membrán télen súlyosan eloszlik.
2. áramlás: A permeátum áramlási sebessége (fluxus) és a hátmás/légmosás áramlási sebessége közvetlenül befolyásolja a membrán felületén lévő nyíróerőt és a szennyező anyagok eltávolításának hatékonyságát. Az áramlási sebesség változásai szintén befolyásolják a nyomást.
3. Befolyó vízminőség: A szuszpendált szilárd anyagok és a nyers vízben a szerves anyag koncentrációjának változásai közvetlenül befolyásolják a szennyeződési sebességet.
Ha a nyers nyomást és az áramlási adatokat közvetlenül annak meghatározására használják, hogy a membránnak tisztításra van szüksége vagy a tisztítás hatékonyságának értékeléséhez, a következtetések gyakran tévesek és félrevezetőek. Az adatok normalizálása magában foglalja a különböző időszakokból származó adatok "kiegyenlítését" ugyanabba a kiindulási pontra az összehasonlításhoz.
Ii. Az adatok normalizálásának alapelvei és legfontosabb paraméterei
A normalizálás elméleti alapja a membránszűrés klasszikus ellenállási modellje:
Tmp=μ × r × j
TMP: transzmembrán nyomáskülönbség, a vízáteresztelés alapvető hajtóereje a membránon keresztül, és az alapvető teljesítménymutató, amelyre összpontosítunk.
μ: A víz dinamikus viszkozitása, a hőmérséklet függvénye.
R: A teljes ellenállás, beleértve a membrán velejáró ellenállását és a szennyeződés által okozott kiegészítő ellenállást. Ezt igazán szeretnénk tudni! Minél súlyosabb a szennyeződés, annál nagyobb az R érték.
J: A membrán fluxus, a membránonként előállított vízmennyiség egységenként.
Célunk az R. változásainak figyelemmel kísérése, amint a képlet megmutatja, még akkor is, ha a szennyeződés változatlan marad (r marad állandó), ha a vízhőmérséklet μ vagy a J fluxus megváltozik, a TMP is megváltozik.
Így a szabványosítás magja a J fluxus és a μ hőmérséklet rögzítése (a standard értékekre való kalibrálás) és a szabványosított transzmembrán nyomáskülönbség kiszámítása. A szabványosított TMP változásai tisztán tükrözik az R teljes ellenállás változásait, azaz a szennyeződés szintjének változásait.
3. Hogyan normalizáljuk az adatok normalizálását
Tegyük fel, hogy van egy ultraszűrő rendszer, amelyet állandó fluxusra terveztek.
1. lépés: Határozza meg a "Standard feltételeket"
Ezek az összes számítás referenciaértékei. Általában a rendszer kezdeti stabil működéséből származó adatokat (általában az üzembe helyezés utáni első 24–48 órát, mielőtt jelentős membrán-szennyeződést jelentenek) "standard feltételeknek" választják.
Standard hőmérséklet (T_STD): Például 20 vagy 25 fok (a helyszín klímájától és a tervezési értékektől függően).
Standard fluxus (J_STD): A rendszer tervezési fluxusának, például 50 LMH (L/M² · H).
Szabványosított TMP (TMP_STD): A rendszer kezdeti TMP -értéke stabil működés közben standard hőmérsékleten és termelési fluxuson. Ez az érték a jövőbeli összehasonlítások referenciaértékeként szolgál.
2. lépés: Adatgyűjtés és szervezés
Gyűjtse össze a következő nyers adatokat a PLC/DCS rendszerből rendszeresen (pl. Óránként vagy műszakonként):
Bemeneti nyomás (P_IN) és terméknyomás (P_OUT): A tényleges TMP=(P_IN + P_OUT)/2-P_OUT kiszámításához használják (külső nyomásmembránokhoz).
Termelési áramlási sebesség (Q): A tényleges J=Q/teljes membrán terület kiszámításához használják.
Bemeneti hőmérséklet (T).
Működési mód: Adja meg a termelési, hátmosás vagy öblítő fázis során rögzített adatokat. A normalizációt általában csak a stabil termelési szakaszban végzik.
3. lépés: Számítsa ki a normalizált transzmembrán nyomást (TMP)
Ez a legkritikusabb számítási lépés. A képlet a következő:
Normalizált TMP=tmp_meased × (μ_std / μ_meased) × (J_STD / J_Measured)
Ahol:
TMP_Meased: A tényleges transzmembrán nyomás a 2. lépésben mért.
μ_std: A víz viszkozitása a standard hőmérsékleten (T_STD) (a táblázatból kapható).
μ_meased: A víz viszkozitása a tényleges bemeneti vízhőmérsékleten (T).
J_STD: A standard fluxus.
J_Meased: A tényleges fluxus.
Ahol:
(μ_std / μ_meased): A hőmérséklet -korrekciós tényező. Ha a tényleges vízhőmérséklet alacsonyabb, mint a standard hőmérséklet (μ_meased> μ_std), akkor ez a tényező kevesebb, mint 1, ami azt jelenti, hogy a korrigált TMP alacsonyabb lesz, kiküszöbölve az alacsony hőmérséklet által okozott hamis magas nyomást.
(J_STD/J_Meased): Flux korrekciós tényező. Ha a tényleges permeátum fluxus alacsonyabb, mint a tervezési fluxus (J_Meased 4. lépés: Trend elemzése és döntése - Készítés Döntse el a napi számított normalizált TMP -t egy trendtáblára. Ez a "műszerfal" a rendszer egészségének értékeléséhez. Az állandó, lassú növekedés azt jelzi, hogy a szennyeződés lassan felhalmozódik, ez egy normál folyamat. A hirtelen ugrás azt jelzi, hogy hirtelen szennyeződés történt (pl. Sikertelen kémiai adagolás, a vízminőség hirtelen változása), amely azonnali vizsgálatot igényel. A tartós, gyors növekedés azt jelzi, hogy a hagyományos visszamosás már nem hatékony a szennyeződés szabályozásában, és a fokozott kémiai visszamosás vagy a helyreállító kémiai tisztítás előkészítése szükséges. A tisztítás utáni jelentős csepp azt jelzi, hogy a tisztítás hatékony volt. A közelben való visszatérés elmulasztása a - kezdeti értékek tisztítás után a lehetséges visszafordíthatatlan szennyeződést vagy a membrán öregedését jelzi. Példa: Téli "hamis riasztások" egy vízmű ultraszűrő rendszerben Szabványos feltételek: t_std=25 fok, j_std=60 lmh, kezdeti tmp_std=30 KPA. Adatok egy téli napból: Vízhőmérséklet t=10 fok, tényleges J=60 lmh fluxus, mért tmp=45 kPa. Normalizált számítás: Táblázat: A víz viszkozitása 25 fokon, μ_std=0.890 MPA · S; A víz viszkozitása 10 fokon, μ_meased=1.307 MPA · S. Flux arány: J_STD/J_Meased=60/60=1. Viszkozitási arány: μ_std/μ_meased=0.890/1,307 ≈ 0,681. Normalizált TMP=45 KPA × 0,681 × 1 ≈ 30,6 kPa. Következtetés: A normalizált nyomás majdnem 30 kPa volt, összhangban a kezdeti értékkel. Ez azt jelzi, hogy a nyomásnövekedés pusztán a vízhőmérséklet csökkenése miatt volt. A membrán gyakorlatilag nem volt új szennyeződése, és a kémiai tisztítás teljesen felesleges volt. Kerülték a tisztítás felesleges leállítását, a költségek megtakarítását és a membrán élettartamának meghosszabbítását.