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设计膜过滤设施的主要参数有膜通量、水温、压力(膜压差)以及回收率等。这些参数都是互相密切相关的,在设计时要充分虑。
1.膜通量
膜通量是决定膜过滤设施的初期成本、运行成本以及所需占地面积的最重要因素。在设定膜通量时,要考虑膜的种类、原水水质、预处理等各种条件以及最DI水温。还有,采用的过滤方式(死端过滤方式、错流过滤方式)不同,膜通量也相异。
如果采用错流过滤方式,用加大膜面流速的方法可以在一定程度上提高膜通量,但是动力费也相应增加。通常,膜面流速的值多设定在几十厘米每秒到1m/s左右的范围内。
日本《小规模供水系统膜过滤设施指南》要求,长期运行的平均膜通量大致为单位膜压差(98.1kPa)时在0.5m3/(m2·d)以上。
2.水温
水的黏度随水温而变化,膜通量受水温的影响很大(水温越低,水的黏度就越大,膜通量也越小)。所以在设计膜过滤设施时,要充分考虑一年内的最DI水温、最DI水温时的需水量以及膜的温度特性(水温和膜通量的关系)。也就是说,不同控制方式在设计上重视不同的参数:用恒压控制运行,最DI水温时的膜通量最为重要;用恒流量控制运行,最DI水温时的膜压差最为重要。
水温是设计上的重要参数。
3.压力(膜压差)
如果将膜通量值设定得较高,膜过滤设施可以安排得比较紧凑,但是需要加大膜压差。理论上膜通量和膜压差成正比,但是实际上随着膜压差的增大,膜通量的上升程度逐渐变小,不成正比了。
如果使用泵加压方式,一般来说,用MF膜时,保持膜压差在200kPa以下,用UF膜时,保持在300kPa以下的状态下运行。
另外,如果是用抽吸过滤方式,虽然理论上最大能达到100kPn以上(绝对值1004Pa以下),但是,如果抽吸压的绝对值过大,膜过滤出水里的溶解气体变成气泡可能产生空气堵塞现象,所以一般在一60kP以上(绝对值60kPa以下)的状态下运行。
4.回收率
回收率分为整个膜过滤设施的回收率和膜过滤设施的回收率两种,膜过滤设施的回收率受物理清洗次数的影响很大,而物理清洗次数又受原水水质和膜通量的影响。膜过滤设施的回收率根据膜组件的形式不同,一般设计为90%以上。
将物理清洗污水再次经膜过滤,或者将污水处理设备的处理水再送回原水侧等措施,可以提高整个膜过滤设施的回收率。但是,要回收物理清洗污水还需要有其他设备,运行管理也稍微复杂一些因此,回收物理清洗污水时,必须考虑其效率性和经济性等因素。
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