Uvjeti za ultrafiltracijsko kemijsko čišćenje navedeni u tehničkim priručnicima većine proizvođača ultrafiltracijskih membrana uključuju "25% smanjenje standardiziranog protoka vode". Ovaj uvjet je relativan, što se odnosi na smanjenje stvarne proizvodnje vode ultrafiltracijom u usporedbi s protokom proizvodnje vode u standardnim uvjetima. Međutim, mnogi operateri za obradu vode ne razumiju koncept "standardiziranog toka proizvodnje vode" i ne znaju kako izračunati tu vrijednost. Ovaj članak počinje od čimbenika koji utječu na protok vode ultrafiltracijskih membrana, daje jednostavnu metodu izračuna za standardizirani protok vode i koristi tipične slučajeve za ilustraciju razlike između znanstvene procjene proračuna i makro procjene, za referencu osoblja za obradu vode.
Čimbenici koji utječu na proizvodnju vode ultrafiltracijske membrane
U radu ultrafiltracijskih membrana, praćenjem promjena protoka uzrokovanih onečišćenjem membrane, može se odrediti kada je potrebno čišćenje. Budući da je tok određen tlakom i viskoznošću vode, pri određivanju stupnja onečišćenja membrane treba sveobuhvatno razmotriti prirodne promjene u protoku membrane uzrokovane promjenama tlaka i temperature. Pod različitim temperaturnim uvjetima, temperaturna razlika između vode ljeti i zimi može premašiti 20 stupnjeva. Budući da temperatura određuje viskoznost vode, protok membrane može biti 70% veći ljeti nego zimi.
Metoda proračuna standardizirane proizvodnje vode
Standardna temperatura kod većine proizvođača ultrafiltracijskih membrana je 20 ili 25 stupnjeva, ali naša ultrafiltracija većinu vremena nije na standardnoj temperaturi. To zahtijeva da pretvorimo fluks proizvodnje vode na stvarnoj temperaturi u fluks proizvodnje vode pod standardiziranim uvjetima, koji se može izračunati na sljedeći način.
U formuli: Js je proizvodni tok vode na standardnoj temperaturi, L/(m2·h); Jm je proizvodni tok vode pri stvarnoj temperaturi, L/(m2·h); Ts je standardna uvjetna temperatura, stupanj; Tm je stvarna ulazna temperatura vode, stupanj.
Gornja formula uzima u obzir samo utjecaj temperature, odnosno utjecaj viskoznosti vode, ali ne uzima u obzir utjecaj promjene tlaka na protok membrane, pa nije dovoljno točna. Nakon uvođenja utjecaja promjene tlaka na protok membrane, dobivamo novi koncept specifičan protok na standardnoj temperaturi, a njegova vrijednost se može izračunati na sljedeći način.
Gdje je: Jsp specifični tok L/(m2·h·MPa) pri standardnoj temperaturi; Δp je ultrafiltracijska transmembranska razlika tlaka, MPa.
Dakle, kako bi se tako jednostavan izračun kao što je gornja formula trebao koristiti u stvarnoj proizvodnji? U nastavku koristimo tri tipična slučaja kako bismo ilustrirali razliku i jaz između makroempirijske metode prosuđivanja treba li ultrafiltracija kemijsko čišćenje (tj. promjenom proizvodnje vode i razlike u tlaku) i znanstvenog izračuna.
Primjer
Primjer 1: U postrojenju za obradu vode, temperatura standardizacije instalirane ultrafiltracijske membrane je 25 stupnjeva, a jedan set ultrafiltracijskih 40 77m2 membranskih elemenata, tijekom početnog rada, temperatura vode je 22 stupnja, razlika tlaka je {{ 4}}.05MPa, a protok vode je 155m³/h; nakon pola godine rada, temperatura vode je 18 stupnjeva, razlika tlaka je 0,08MPa, a protok vode je 150m³/h. Odredite treba li membrani kemijsko čišćenje.
(1) Izračunajte stvarni tok proizvodnje vode Jm1 tijekom početnog rada membrane
(2) Izračunajte standardizirani tok proizvodnje vode Js1 tijekom početnog rada membrane
(3) Izračunajte specifični tok Jsp1 na standardnoj temperaturi tijekom početnog rada membrane
(4) Izračunajte stvarni tok proizvodnje vode Jm2 nakon pola godine rada
(5) Izračunajte standardizirani tok proizvodnje vode Js2 nakon pola godine rada
(6) Izračunajte specifični tok Jsp2 pri standardnoj temperaturi nakon pola godine rada
(7) Odredite treba li membrani kemijsko čišćenje
Iz gornje formule može se vidjeti da se standardizirani protok vode kroz membranu smanjio za 31,93%, premašujući 25%. Membrana je kontaminirana i potrebno ju je kemijsko čišćenje.
Primjer 2: U postrojenju za obradu vode standardna temperatura instalirane ultrafiltracijske membrane je 25 stupnjeva, a jedan set ultrafiltracije ima 40 membranska elementa kapaciteta 77m2. Tijekom početnog rada, temperatura vode je 18 stupnjeva, razlika tlaka je 0.05MPa, a protok vode je 155m³/h; nakon pola godine rada, temperatura vode je 29 stupnjeva, razlika tlaka je još uvijek 0,05MPa, a protok vode je 157m³/h. Odredite treba li membrani kemijsko čišćenje.
(1) Izračunajte stvarni tok proizvodnje vode Jm1 tijekom početnog rada membrane
(2) Izračunajte standardizirani tok proizvodnje vode Js1 tijekom početnog rada membrane
(3) Izračunajte specifični tok Jsp1 na standardnoj temperaturi tijekom početnog rada membrane
(4) Izračunajte stvarni tok proizvodnje vode Jm2 nakon pola godine rada
(5) Izračunajte standardizirani tok proizvodnje vode Js2 nakon pola godine rada
(6) Izračunajte specifični tok Jsp2 pri standardnoj temperaturi nakon pola godine rada
(7) Odredite treba li membrani kemijsko čišćenje
Iz gornje formule može se vidjeti da se standardizirani specifični protok membrane za proizvodnju vode smanjio za 25,42%, premašujući 25%. Membrana je kontaminirana i potrebno ju je kemijsko čišćenje.
Primjer 3: U postrojenju za obradu vode standardna temperatura instalirane ultrafiltracijske membrane je 25 stupnjeva, a jedan set ultrafiltracije ima 40 membranska elementa kapaciteta 77m2. Tijekom početnog rada, temperatura vode je 24 stupnja, razlika tlaka je 0.05MPa, a protok vode je 155 m³/h; nakon pola godine rada, temperatura vode je 17 stupnjeva, razlika tlaka je 0,07MPa, a protok vode je 150m³/h. Odredite treba li membrani kemijsko čišćenje.
(1) Izračunajte stvarni tok proizvodnje vode Jm1 tijekom početnog rada membrane
(2) Izračunajte standardizirani tok proizvodnje vode Js1 tijekom početnog rada membrane
(3) Izračunajte specifični tok Jsp1 na standardnoj temperaturi tijekom početnog rada membrane
(4) Izračunajte stvarni tok proizvodnje vode Jm2 nakon pola godine rada
(5) Izračunajte standardizirani tok proizvodnje vode Js2 nakon pola godine rada
(6) Izračunajte specifični tok Jsp2 pri standardnoj temperaturi nakon pola godine rada
(7) Odredite treba li membrani kemijsko čišćenje
Iz gornje formule može se vidjeti da se standardizirani protok vode kroz membranu smanjio za 14,98%, što nije premašilo 25%, te nije potrebno kemijsko čišćenje.
Sažetak
Gornja tri tipična slučaja imaju svoje karakteristike. U slučaju 1, iz makroskopske izvedbe, proizvodnja ultrafiltracijske vode se smanjila, a razlika u tlaku povećala. Nakon izračuna, potrebno je kemijsko čišćenje, što je u skladu s konvencionalnom metodom prosudbe većine osoblja za obradu vode, ali to nije bitno pravilo; u slučaju 2, iz makroskopske izvedbe, proizvodnja vode ultrafiltracije se povećala, a razlika tlaka ostala je nepromijenjena. Ako se koristi konvencionalna metoda prosudbe, kemijsko čišćenje nije potrebno. Međutim, nakon izračuna, membranski standardizirani tok proizvodnje vode smanjio se za 25,42%. Membrana je ozbiljno onečišćena i potrebno ju je kemijsko čišćenje; u slučaju 3, iz makroskopske izvedbe, proizvodnja ultrafiltracijske vode se smanjila, a razlika u tlaku povećala. Ako se koristi konvencionalna metoda prosudbe, potrebno je kemijsko čišćenje. Međutim, nakon izračuna, membranski standardizirani tok proizvodnje vode smanjio se samo za 14,98%, a kemijsko čišćenje nije potrebno. To je uglavnom uzrokovano padom temperature vode. U to vrijeme treba povećati ulazni tlak ultrafiltracije kako bi se osigurala dovoljna proizvodnja vode.
Ukratko, neznanstveno je prosuđivati treba li ultrafiltracija kemijsko čišćenje makroskopskim promatranjem promjena u protoku proizvodnje vode i razlici tlaka. To će dovesti do pretjeranog čišćenja i rasipanja reagensa ili nepravovremenog čišćenja, što će otežati uklanjanje onečišćenja. Znanstveni izračun promjena toka proizvodnje ultrafiltracijske vode osnova je za osiguranje učinkovitog i pravovremenog kemijskog čišćenja ultrafiltracijskih membrana.