חישוב ויישום מעשי של תנאי ניקוי כימיים של ממברנות אולטרה-פילטרציה

התנאים לניקוי כימי אולטרה סינון הניתנים במדריכים הטכניים של רוב יצרני ממברנות האולטרה סינון כוללים "ירידה של 25% בשטף המים הסטנדרטי". מצב זה הוא יחסי, המתייחס לירידה בהפקת המים בפועל של סינון אולטרה בהשוואה לשטף הפקת המים בתנאים סטנדרטיים. עם זאת, מפעילי טיפול במים רבים אינם מבינים את המושג "שטף ייצור מים מתוקנן" ואינם יודעים כיצד לחשב ערך זה. מאמר זה מתחיל מהגורמים המשפיעים על שטף ייצור המים של ממברנות סינון אולטרה, נותן שיטת חישוב פשוטה לשטף ייצור מים סטנדרטי, ומשתמש במקרים טיפוסיים כדי להמחיש את ההבדל בין שיקול דעת חישוב מדעי לשיפוט מאקרו, לעיון אנשי טיפול במים.

גורמים המשפיעים על ייצור מי ממברנת אולטרה סינון

בהפעלת ממברנות אולטרה סינון, על ידי ניטור שינויי השטף הנגרמים מזיהום הממברנה, ניתן לקבוע מתי יש צורך בניקוי. מכיוון שהשטף נקבע על ידי לחץ וצמיגות מים, בעת קביעת מידת זיהום הממברנה, עלינו לשקול באופן מקיף את השינויים הטבעיים בשטף הממברנה הנגרמים משינויי לחץ וטמפרטורה. בתנאי טמפרטורה שונים, הפרש הטמפרטורות בין המים בקיץ לחורף עשוי לעלות על 20 מעלות. מכיוון שהטמפרטורה קובעת את צמיגות המים, השטף של הממברנה עשוי להיות גבוה ב-70% בקיץ מאשר בחורף.

שיטת חישוב של ייצור מים מתוקנן

טמפרטורת המצב הסטנדרטית של רוב יצרני ממברנות האולטרה-סינון היא 20 מעלות או 25 מעלות, אך הסינון האולטרה-סינון שלנו אינו בטמפרטורה הסטנדרטית רוב הזמן. זה מחייב אותנו להמיר את שטף הפקת המים בטמפרטורה בפועל לשטף הפקת המים בתנאים סטנדרטיים, שניתן לחשב באופן הבא.

בנוסחה: Js הוא שטף ייצור המים בטמפרטורה סטנדרטית, L/(m2·h); Jm הוא שטף ייצור המים בטמפרטורה בפועל, L/(m2·h); Ts הוא טמפרטורת המצב הסטנדרטי, תואר; Tm הוא טמפרטורת מי הכניסה בפועל, תואר.
הנוסחה לעיל מתייחסת רק להשפעת הטמפרטורה, כלומר את השפעת צמיגות המים, אך אינה מתייחסת להשפעת שינוי הלחץ על שטף הממברנה, ולכן היא אינה מדויקת מספיק. לאחר הצגת השפעת שינוי הלחץ על שטף הממברנה, אנו מקבלים שטף חדש ספציפי למושג בטמפרטורה סטנדרטית, וניתן לחשב את ערכו באופן הבא.

איפה: Jsp הוא השטף הספציפי L/(m2·h·MPa) בטמפרטורה סטנדרטית; Δp הוא הפרש הלחץ הטרנסממברני של סינון אולטרה, MPa.
אז איך צריך להשתמש בחישוב פשוט כמו הנוסחה לעיל בייצור בפועל? להלן אנו משתמשים בשלושה מקרים טיפוסיים כדי להמחיש את ההבדל והפער בין שיטת המאקרו-אמפיריציזם לשיפוט האם אולטרפילטרציה זקוקה לניקוי כימי (כלומר, על ידי שינוי ייצור המים והפרש הלחץ) לבין חישוב מדעי.

דוּגמָה

דוגמה 1: במפעל לטיפול במים, טמפרטורת התקינה של ממברנות האולטרה-פילטרציה המותקנות היא 25 מעלות, ומערכת יחידה של אלמנטי ממברנה אולטרה-סינון 40 77m2, במהלך הפעולה הראשונית, טמפרטורת המים היא 22 מעלות, הפרש הלחצים הוא {{ 4}}.05MPa, וקצב ייצור המים הוא 155m³/h; לאחר חצי שנה של פעולה, טמפרטורת המים היא 18 מעלות, הפרש הלחץ הוא 0.08MPa, וקצב זרימת ייצור המים הוא 150m³/h. קבע אם הממברנה זקוקה לניקוי כימי.

(1) חשב את שטף ייצור המים בפועל Jm1 במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(2) חשב את שטף ייצור המים הסטנדרטי Js1 במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(3) חשב את השטף הספציפי Jsp1 בטמפרטורה הסטנדרטית במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(4) חשב את שטף הפקת המים בפועל Jm2 לאחר חצי שנת פעילות

(5) חשב את שטף ייצור המים המתוקנן Js2 לאחר חצי שנת פעילות

(6) חשב את השטף הספציפי Jsp2 בטמפרטורה הסטנדרטית לאחר חצי שנה של פעולה

(7) קבע אם הממברנה זקוקה לניקוי כימי

מהנוסחה לעיל, ניתן לראות ששטף ייצור המים המתוקנן של הממברנה ירד ב-31.93%, ועולה על 25%. הממברנה מזוהמת וצריכה ניקוי כימי.

דוגמה 2: במפעל לטיפול במים, הטמפרטורה הסטנדרטית של ממברנת האולטרה-סינון המותקנת היא 25 מעלות, ולסט יחיד של אולטרה-סינון יש 40 אלמנטים ממברניים בנפח של 77m2. במהלך הפעולה הראשונית, טמפרטורת המים היא 18 מעלות, הפרש הלחץ הוא 0.05MPa, וקצב זרימת המים הוא 155m³/h; לאחר חצי שנה של פעולה, טמפרטורת המים היא 29 מעלות, הפרש הלחץ עדיין 0.05MPa, וקצב זרימת ייצור המים הוא 157m³/h. קבע אם הממברנה זקוקה לניקוי כימי.

(1) חשב את שטף ייצור המים בפועל Jm1 במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(2) חשב את שטף ייצור המים הסטנדרטי Js1 במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(3) חשב את השטף הספציפי Jsp1 בטמפרטורה הסטנדרטית במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(4) חשב את שטף הפקת המים בפועל Jm2 לאחר חצי שנת פעילות

(5) חשב את שטף ייצור המים המתוקנן Js2 לאחר חצי שנת פעילות

(6) חשב את השטף הספציפי Jsp2 בטמפרטורה הסטנדרטית לאחר חצי שנה של פעולה

(7) קבע אם הממברנה זקוקה לניקוי כימי

מהנוסחה לעיל, ניתן לראות כי השטף הספציפי של ייצור המים המתוקנן של הממברנה ירד ב-25.42%, ועולה על 25%. הממברנה מזוהמת וצריכה ניקוי כימי.

דוגמה 3: במפעל לטיפול במים, הטמפרטורה הסטנדרטית של ממברנת האולטרה-סינון המותקנת היא 25 מעלות, ולסט יחיד של אולטרה-סינון יש 40 אלמנטים ממברניים בנפח של 77m2. במהלך הפעולה הראשונית, טמפרטורת המים היא 24 מעלות, הפרש הלחץ הוא 0.05MPa, וקצב זרימת המים הוא 155m³/h; לאחר חצי שנה של פעולה, טמפרטורת המים היא 17 מעלות, הפרש הלחץ הוא 0.07MPa, וקצב זרימת ייצור המים הוא 150m³/h. קבע אם הממברנה זקוקה לניקוי כימי.

(1) חשב את שטף ייצור המים בפועל Jm1 במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(2) חשב את שטף ייצור המים הסטנדרטי Js1 במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(3) חשב את השטף הספציפי Jsp1 בטמפרטורה הסטנדרטית במהלך הפעולה הראשונית של הממברנה

(4) חשב את שטף הפקת המים בפועל Jm2 לאחר חצי שנת פעילות

(5) חשב את שטף ייצור המים המתוקנן Js2 לאחר חצי שנת פעילות

(6) חשב את השטף הספציפי Jsp2 בטמפרטורה הסטנדרטית לאחר חצי שנה של פעולה

(7) קבע אם הממברנה זקוקה לניקוי כימי

מהנוסחה לעיל, ניתן לראות ששטף ייצור המים המתוקנן של הממברנה ירד ב-14.98%, שלא עלה על 25%, ואין צורך בניקוי כימי.

תַקצִיר

לשלושת המקרים האופייניים לעיל יש מאפיינים משלהם. במקרה 1, מהביצועים המקרוסקופיים, ייצור המים האולטרה-פילטרוני ירד והפרש הלחצים גדל. לאחר החישוב, נדרש ניקוי כימי, התואם את שיטת השיפוט המקובלת של רוב אנשי טיפול במים, אך אין זה כלל מהותי; במקרה 2, מהביצועים המקרוסקופיים, ייצור המים האולטרה-פילטרוני גדל והפרש הלחצים נותר ללא שינוי. אם נעשה שימוש בשיטת השיפוט המקובלת, אין צורך בניקוי כימי. עם זאת, לאחר חישוב, שטף ייצור המים המתוקנן בממברנה ירד ב-25.42%. הממברנה זוהמה מאוד וזקוק לניקוי כימי; במקרה 3, מהביצועים המקרוסקופיים, ייצור המים האולטרה-פילטרוני ירד והפרש הלחצים גדל. אם נעשה שימוש בשיטת השיפוט המקובלת, נדרש ניקוי כימי. עם זאת, לאחר חישוב, שטף ייצור המים המתוקנן של הממברנה ירד רק ב-14.98%, ואין צורך בניקוי כימי. זה נגרם בעיקר על ידי ירידה בטמפרטורת המים. בשלב זה, יש להגביר את לחץ כניסת האולטרה סינון כדי להבטיח ייצור מים מספק.

לסיכום, זה לא מדעי לשפוט אם סינון אולטרה מצריך ניקוי כימי על ידי התבוננות מקרוסקופית בשינויים בזרימת ייצור המים ובהפרשי הלחץ. זה יוביל לניקוי מוגזם ובזבוז של ריאגנטים או ניקוי בטרם עת, מה שיקשה על הסרת מזהמים. חישוב מדעי של שינויים בשטף ייצור מים בסינון אולטרה הוא הבסיס להבטחת ניקוי כימי יעיל ובזמן של ממברנות אולטרה סינון.