超濾進(jìn)水水質(zhì)要求的操作參數(shù)

發(fā)布日期:2020-06-01 12:46
  正確的掌握和執(zhí)行操作參數(shù)對(duì)超濾系統(tǒng)的長(zhǎng)期和穩(wěn)定運(yùn)行是較為重要的,操作參數(shù)一般最重要的包含:流速、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。
  A、流速:
  流速是指原液(供給水)在膜表面上的流動(dòng)的線速度,是超濾系統(tǒng)中的超濾一項(xiàng)重要操作參數(shù)。流速較大時(shí),不但造成能量的浪費(fèi)和產(chǎn)生過(guò)大的壓力降而且加速超濾膜分裂性能的衰退。反之,如果流速較小,截留物在膜表面形成的邊界層厚度增大,引起濃度極化現(xiàn)象,既影響了透水速率,又影響了透水質(zhì)量。較佳流速是根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。中空纖維超濾膜,在進(jìn)水壓力維持在0.2MPa以下時(shí),內(nèi)壓膜的流速僅為0.1m/s,該流速的流型處在完全層流狀態(tài)。外壓膜可獲得較大的流速。毛細(xì)管型超濾膜,當(dāng)毛細(xì)管直徑達(dá) 3mm時(shí),其流速可適當(dāng)提高,對(duì)減少濃縮邊界層有利。必須指出兩方面問題,其一是流速不能任意確定,由進(jìn)口壓力與原液流量有關(guān),其二是對(duì)于中空纖維或毛細(xì)管膜而言,流速在進(jìn)口端是不一致的,當(dāng)濃縮水流量為原液的10%時(shí),出口端流速近似為進(jìn)口端的10%,此外提高壓力增加了透過(guò)水量,對(duì)流速的提高供獻(xiàn)較微。因此增加毛細(xì)管直徑,適當(dāng)提高濃縮水排量(回流量),可以使流速獲得提高,特別是在超濾濃縮過(guò)程中,如電泳漆的回收時(shí)可有效提高其超濾速率。
  在允許的壓力范圍內(nèi),提高供給水量,選擇較高流速,有利于中空纖維超濾膜性能的保證。
  B、壓力和壓力降:
  中空纖維超濾膜的工作所承受的壓力范圍為0.1~0.6MPa,是泛指在超濾的定義域內(nèi),處理溶液通常所使用的工作所承受的壓力。分離不同分子量的物質(zhì),需要選用相應(yīng)截留分子量的超濾膜,則操作壓力也不一樣。一般塑殼中空纖維內(nèi)壓膜,外殼耐壓強(qiáng)度小于0.3MPa,中空纖維耐壓強(qiáng)度一般也低于0.3MPa,因而工作所承受的壓力應(yīng)低于0.2MPa,而膜的兩側(cè)壓差應(yīng)不大于0.1MPa。外壓中空纖維超濾膜耐壓強(qiáng)度可達(dá)0.6MPa,但對(duì)于塑殼外壓膜組件,其工作所承受的壓力亦為0.2MPa。必須指出,由于內(nèi)壓膜直徑較大,當(dāng)用作外壓膜時(shí),易于壓扁并在粘結(jié)處切斷,引起損壞,因此內(nèi)外壓膜不能通用。
  當(dāng)需要超濾液具有一定壓力以供下一工序使用時(shí),應(yīng)采用不銹鋼外殼超濾膜組件,該中空纖維超濾膜組件,使用壓力達(dá)到0.6MPa,而提供超濾液的壓力可達(dá)30m水柱,即0.3MPa壓強(qiáng),但必須保持中空纖維超濾膜內(nèi)外兩側(cè)壓差不大于0.3MPa。
  在選擇工作所承受的壓力時(shí)除根據(jù)膜及外殼耐壓強(qiáng)度為依據(jù)外,必須考慮膜的壓密性,及膜的耐污染能力,壓力越高透水量越大,相應(yīng)被截留的物質(zhì)在膜表面積聚越多,阻力越大,會(huì)引起透水速率的衰減。此外進(jìn)入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。總之,在可能的情況下,選擇較低工作所承受的壓力,對(duì)膜性能的充分的發(fā)揮是有利的。
  中空纖維超濾膜組件的壓力降,是指原液進(jìn)口處壓力與濃縮液出口處壓力之差。壓力降與供水量,流速及濃縮水排放量有密切關(guān)系。特別對(duì)于內(nèi)壓型中空纖維或毛細(xì)管型超濾膜,沿著水流方向膜表面的流速及壓力是逐漸變化的。供水量,流速及濃縮水排量越大,則壓力降越大,形成下游膜表面的壓力不能達(dá)到所需的工作所承受的壓力。膜組件的總的產(chǎn)水量會(huì)受到一定影響。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)盡量控制壓力降值不要過(guò)大,隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng),由于污垢積累而增加了水流的阻力,使壓力降增大,當(dāng)壓力降高出初始值0.05MPa 時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗,疏通水路。
  C、回收比和濃縮水排放量:
  在超濾系統(tǒng)中,回收比與濃縮水排放量是一對(duì)相互制約的因素。回收比是指透過(guò)水量與供給量之比率,濃縮水排放量是指未透過(guò)膜而排出的水量。因?yàn)楣┙o水量等于濃縮水與透過(guò)水量之和,所以如果濃縮水排放量大,回收比較小。為了能夠更好的保證超濾系統(tǒng)的正常運(yùn)行,應(yīng)規(guī)定組件的較小濃縮水排放量及較大回收比。在一般水處理工程中,中空纖維超濾膜組件回收比約為50~90%。其選擇根據(jù)為進(jìn)料液的組成及狀態(tài),即能被截留的物質(zhì)的多少,在膜表面形成的污垢層厚度,及對(duì)透過(guò)水量的影響等多種因素決定回收比。在多數(shù)情況下,也能夠使用較小的回收比操作,而將濃縮液排放回流入原液系統(tǒng),用加大循環(huán)量來(lái)減少污垢層的厚度,從而提高透水速率,有時(shí)并不提高單位產(chǎn)水量的能耗。
  D、工作時(shí)候的溫度:
  超濾膜的透水能力隨著溫度的升高而增大,一般水溶液其粘度隨著溫度而降低,從而降低了流動(dòng)的阻力,相應(yīng)提高了透水速率。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮工作現(xiàn)場(chǎng)供給液的實(shí)際溫度。特別是季節(jié)的變化,當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)應(yīng)考慮溫度的調(diào)節(jié),否則隨著溫度的變化其透水率有可能變化幅度在50%左右,此外過(guò)高的溫度亦將影響膜的性能。通常情況下中空纖維超濾膜的工作溫度應(yīng)在25±5℃,需要在較高溫度狀態(tài)下工作則可選用耐高溫膜材料及外殼材料。

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