מערכות membrane עמיד שיכולים להתמודד עם איכות מים משתנה לא רק רצוי - הם חיוניים עבור מתקני טיפול במים מודרניים.בין אם טיפול במים קרקעיים brackish, מים משטח מושפע על ידי ריצה עונתית, או פסולת מים לשימוש חוזר, תנודות בטמפרטורה, זעזוע, סלינה, ותוכן אורגני יכול לערער באופן חמור על ביצועי המוח.

הבנת מקורות והשפעות של איכות המים

איכות המים היא לעתים נדירות סטטית, להאכיל מים למערכת קרום עשויה להשתנות שעה, יום יום, או עונתית.

  • (ב) אירועים עונתיים:0 (עונות: 0) 1 בינואר, שלג האביב וגשמים כבדים מגבירים את הבלבול, חומר אורגני מומס, ועומסים מיקרוביאליים.
  • (FLT:0) פערים תעשייתיים או חקלאיים: ההרחבה 1 ( Upstream Activity) מציגה ספייקונים במושגים ספציפיים, pH או אומזהמים אורגניים.
  • (ב) ⁇ :0) מקורות מעבר: אנדרט 1 (מתקני ההרחבה) אשר חלופיים בין מים, מים בנהר, ואספקה עירונית חייבים להכיל כימאים שונים מאוד.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הבדלים אלה משפיעים ישירות על הפרמטרים הקריטיים של מערכת קרום: לחץ טרנסמברין, פלוקס ספציפי, דחיית מלח וקצב רעייה.מערכת המיועדת רק לתנאים הממוצעים לא תכשל במהלך אירועי שיא, מה שמוביל לעיכובים לא מתוכננים, ניקוי כימי מופרז, והחלפת קרום.

עקרונות עיצוב מרכזיים עבור מערכות Membrane

עיצוב טרום-Treatment

טיפול מראש הוא קו ההגנה הראשון נגד variability. רכבת קדם מעוצבת היטב מעכבת את התנודות הגרועות ביותר ומציגה מזון עקבי למזכרים.

  • (FLT:0) זיהום וריצוף: ריצוף 1: (For-tturbidity or Colorwater, ערבוב מהיר עם coagulants (alum, ferric chloride) ו פולימרים פולימרים מסירים מוצקים מושעה ו קולונואידים. משאבות כימיות מהירות שונות מאפשרות התאמות בזמן אמת בהתבסס על קדחתנות מקוונת או מדידות.
  • (FLT:0Media filtration:FLT:1 פילטרים כפולים (anthracite /sand) או מסננים ירוקים להסרת ברזל / מגנים. יכולת עקפה או בנקים פילטרים להבטיח כי יחידה אחת ניתן לשטוף ללא משבש זרימה במהלך תקופות עומס גבוה.
  • (FLT:0) הקרטרידג' מחלחל: FIRLT:1 ; A 5 מיקרון מחסנית מוחלטת מסנן מטה הזרם של סינון מדיה מגן על משאבת להאכיל בלחץ גבוה וחלמני מלברה מדטעים חד-משמעיים.
  • (FLT:0) מזרקת חומצה:FreaLT:1 דינמית dosing הוא קריטי למניעת גודל כאשר קשיחות, סיליקה, או רמות ברוium / strontium להשתנות. Online מוליכות, מנתחי קשיחות, או אינדקס משיכה לנגלר (LSI) יכולים לגרום התאמות אוטומטיות ל- pH אנטי-קלידנטי ו- pH.
  • (ב) תגמולי פיתוי:0) פיצויים: 1FLT:1 מחליפי חום או שילוב עם חום חם permeate עזרה לשמור על טמפרטורת מזון יציבה, להבטיח שטף עקבי ולמנוע משקעים.

בחירת חומרים וידוי

לא כל קרומברנס שווים כאשר עומדים בפני מים מזין משתנים.בחר חומרים ותצורה המציעים את החלון המבצעי הרחב ביותר:

  • (FLT:0) פולימיד דיסרט מורכב (TFC) לעומת cetate cellulose:FLT:1 TFC membranes יש דחייה גבוהה יותר וסובלנות כימית אבל הם רגישים יותר לנזק chlorine.עבור מערכות העומדות בפני רמות chlorine או oxidant, לשקול membrane עם חומרים עתודות גבוהה chlorine (למשל, שינוי או פוליטרה).
  • (FLT:0) ציפויים עמידים בפני השטח: OVAFLT:1) כמה קרומברנס מסחרי כוללים שינויים משטח הידרופיליים או נמוכים המגבילים את הדבקות האורגנית והביו-פופולינג, במיוחד מועיל כאשר מתמוסס פחמן אורגני משתנה.
  • (FLT:0Spiral-wound לעומת סיבים חלולים:FLT) 1 בהפרעות גבוהות או יישומים עתירי פתורים גבוהים, סיבים חלולים UF / קרן המטבע (מחוץ לתצורה) הם יותר סובלניים של חלקיקים ויכולים להיות אוויר-מכסן במהלך שטיפת גב, אבל יש להם סובלנות נמוכה יותר.
  • (FLT:0) עיצוב מערך: FLT:1ir השתמש במספר גדול יותר של כלי לחץ קצרים יותר או מערך מוקרן (יותר כלי שיט בשלב הראשון) כדי לשמור על מהירות זרימת צלב נאותה אפילו כאשר ניזונים לחץ או שינויים סליציות.זה מונע ריכוז וסקאלה.

גמישות באמצעות עיצוב הידרוקולי

מערכת קרום מחדש חייבת להיות מסוגלת להתאים את הפרמטרים התפעוליים שלה בזמן אמת.תכונות עיצוב הידראולי כוללות:

  • (FLT:0) דחפים לתדירות גבוהה (VFDs) על משאבות מזון בלחץ גבוה:FLT:1 VFDs מאפשר למערכת להפחית את זרימת המים ולחץ כאשר להאכיל מים קשה, הגנה על הקרמונים מפני עבירה מופרזת, וכדי להגדיל את ההתאוששות כאשר איכות המים משתפרת.
  • (FLT:0) מכשירי שיקום (ERDs): ibph:1 במערכות עם סליצינות משתנה (למשל, מתפתל למים ים), A isobaric ERD (כמו החלפת לחץ) שומר יעילות על פני טווח לחץ רחב.עבודה עם ספק ERD כדי להבטיח שהמכשיר יכול להתמודד עם לחץ זמני.
  • (FLT:0)Modular staging and Train בידוד:031) עיצוב מספר רכבות במקביל, כל אחד מדורג עבור 50-70% של זרימת שיא.זה מאפשר רכבת אחת לנקות, לתקן או להציב בעמידה בעוד אחרים פועלים.
  • (FLT:0) עקיפה ושילוב הוראות:FLT:1 עבור יישומים שיכולים לסבול קצת וריאציות איכות (למשל, השקיה), קו עקף או מיזוג עם שסתום שליטה זרימה יכול להפחית את הנטל על קרום על קרום גבוה או נמוך.

מעקב בזמן אמת ובקרה הסתגלות

לוגיקה בקרת סטטית אינה יכולה לפצות על שינויים מהירים במים של מזון.מערכות מעקב מודרני מסתמכות על רשת חיישן משולבת ובקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs) עם אלגוריתמים מתקדמים:

  • (FLT:0) חיישנים של Online:FLT:1 מוליכות, pH, טמפרטורה, זעזוע, פוטנציאל הפחתה חמצון (ORP), וכלור חינם צריך להיות נמדד בזמן אמת באכילה, לאחר טיפול מוקדם, וב permeate.בנוסף, חישוב פלוקס נורמלי זרימה (tempture-Cortation ל 25 ° C) מספק מוקדם של אינדיקטורת עבירה.
  • (FLT:0) אינטגרציה של SCADA:FLT:1 מערכת הבקרה צריכה להזין נתונים היסטוריים, ליצור מגמות, ולקבוע באופן אוטומטי מינונים כימיים, חומרי ניקוי, ונקודות התאוששות.
  • (FLT:0) מודלים של חיזוי נתונים: FLT:103 מערכות מתקדמות להשתמש להאכיל רשתות עצביות או מודלים מונעים נתונים המשלבים פרמטרים של מים להאכיל (למשל, SDI, TDS, טמפרטורה) כדי לחזות את קצב הזיוף ולהמליץ על מרווחי ניקוי.זה הרבה יותר יעיל מאשר לוחות זמנים של ניקוי מבוסס זמן.
  • (FLT:0) ניקוי מטוהר:FLT:1 כאשר הלחץ השונה הנורמלי או זרם חד-משמעי טיפות מתחת לנקודת סטמנט, המערכת יכולה באופן אוטומטי להתחיל מחזור נקי (CIP) עבור יישומים בעלי יכולת גבוהה, ניקוי כימי קצר, תכוף (למשל, מדי יום נמוך-פעמי) עשוי להיות עדיפה על פני שבועי עמוק נקי.

אסטרטגיות לאתגרים ספציפיים

המונחים: high and Variable Turbidity

עבור מקורות מים פני השטח נוטה לסערות או אצות עונתיות פורחים, להתקין יחידת הפלוט אוויר מבוזר (DAF) לפני סינון מדיה. DAF מצטיין בהסרת מוצקים חד-צדדיים נמוכים ונפט / גראז.שלב עם מערכת סינון משתנה-rate-rate-rate-rate שיכול להגביר את תדירות ההנקה במהלך אירועים עומס גבוה.

החלפת סלינס (TDS)

מקורות מים צריפים עשויים להשתנות מ 500 מ"ג / L TDS בעונה רטובה ל-5,000 מ"ג / L TDS בצורת.עיצוב מערכת RO עם התאוששות משתנה (50-85%) נשלט על ידי שסתום ריכוז ממונע או throttle. השתמש התאוששות נמוכה יותר כאשר TDS הוא גבוה להגביל את הסקאלה. התקנת הרגולטור על מנת להימנע מלחץ שונה מדי.

טמפרטורה קיצונית

מים קרים (ראה FLT:035 ° C), להבטיח את הגבלת הטמפרטורה של membrane (בדרך כלל 45 מעלות צלזיוס) אינם עולים; לשלב מערכת קירור או תערובת עם permeate קריר.טמפרטורה גבוהה גם מאיצה צמיחה ביולוגית - להתקין חיטוי UV או chloramine בשלב למעלה הזרם.

המונחים: Organic and Biological Loading

אצילות עונתיות פורחות, דלקת מים פסולת, או שפך אורגני תעשייתי יכול להעלות את פחמן אורגני הכולל (TOC) ופעילות ביולוגית. A חזק טרום-טיפול ביולוגי (למשל, מסננים ביולוגיים מופעלים או מסננים חול איטיים) יכול לייצב את העומס האורגני. עבור RO במורד הזרם, כלור מתמשך ברמות נמוכות (1-2 מ"ג / L) מדכאים ביופיל ללא פגיעה בתכונות של נוגדנים (gin) עם נוגדנים).

pH Variations

effluents תעשייתי או חומצה ריצוף יכול לשלוח את ה- pH מתחת 4 או מעל 10. רוב פולימיד membranes לפעול הטוב ביותר בטווח pH 3-11.טיפול עם חומצה או הזריקה סיבתית ומערבבים סטטיים קולין להבטיח להאכיל pH נשאר ליד 6.0-7.5, אשר גם אופטימלי עבור בקרת סולם חיישנים עם תגובה מהירה (משקפיים) ו כפול אדום-puund כדי למנוע כימיקלים מתחת ל-Double-Dolodmpancy.

תחזוקה וניקוי אופטימיזציה

הנפיחות היא בלתי נמנעת כאשר איכות המים משתנה.המפתח הוא לנקות ביעילות ללא קרום מזיק.ליישם את התרגילים האלה:

  • (FLT:0) פרוטוקולי CIP: ההרחבה 1 (Stric or hydrochloric acid) ו-pH (Sodium hydroxide) מתואמים עבור המזיקים הדומיננטיים (המדונים לעומת אורגנים לעומת biofilms).
  • (FLT:0) פלואוט וננומטרה: קיד 1 (יום ליום permeate flush (או permeate + Air scour for UF) מסייע להסיר מפגעים רופפת לפני שהם מבססים.
  • (FLT:0) חומרי ניקוי מונעים נתונים: FLT:1 במקום מרווחים קבועים, השתמש בנתונים רגילים: נקי כאשר הלחץ השונה הנורמלי גדל ב 15%, או ירידה של permeate permeate ב-10% מהבסיס שלה לאחר ניקוי היסטורי.
  • (FLT:0) מעקב אחר: FLT:1 Log membrane מספרים סידוריים, שעות הפעלה מצטברות, מספר החשיפה הכימית, והיסטוריית איכות מסמנת נתונים אלה מסייעת לחזות סוף החיים ולזהות אילו אלמנטים רגישים ביותר לאירוע איכות משתנה מסוים.

מקרה מחקר: מערכת ROCKINGS משתנה עבור מקור מים

צמח עירוני בקליפורניה עיצב במקור מערכת RO עבור 2,500 מ"ג / L TDS מים טובים. בתוך שנתיים, שדה חדש היטב הראה TDS משתנה בין 1,000 ל-4,500 מ"ג / L בשל זיקה אקוויפר עם נהר רדודה.המערכת המקורית של דיכוי קבוע סבל מסקאנות מהירה ונדרש חומצה שבועית נקייה.לאחר התחדשות עם השינויים הבאים, המערכת פועלת כעת ב -90% ו -12 שבועות:

  • התקנת מסנן אוטומטית של 5 מיקרון ויחידת DAF כדי לטפל בהפרעות משתנות מאירועי סערה.
  • החלפת משאבות מזון חד פעמיות עם VFDs והוספת מחליף לחץ אנאברוריקי לשיקום אנרגיה.
  • מוליכות מקוונת משולבת, pH וחיישנים טמפרטורה להאכיל PLC אשר מאמת את המינון האנטיקלי ואת נקודת ההתאוששות (55-80%).
  • משמש 34-mil Spacer, אלמנטים membrane נמוך לאורך כל.
  • תוספת מחזור פלוש permeate כל 24 שעות ו-pH נמוך לנקות פעם בחודש ללא קשר לשפעת.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

הדור הבא של מערכות membrane Resilient יכיל אפילו הסתגלות גדולה יותר:

  • (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה: FLT:1 מודלים מבוססי ענן יכולים לזרז את נתוני ההזנה ההיסטוריים ביותר ואת נתוני הביצועים כדי לחזות אירועים מרתיעים עתידיים ולהציע פרמטרים תפעוליים אופטימליים.
  • מחקר חדש (FLT:0) מזכרים חכמים עם חיישנים מובנה: אנדרופט (FLT) 1 מחקר הוא בדרך להטמיע מוליכות או מיקרוסנסנסנטים טמפרטורה ישירות לתוך אלמנטים של membrane, המאפשר ניטור מקומי של רעיה ומדורג ברמה של האלמנט.
  • (FLT:0) מוליכים מדי פעם מזכרים: ⁇ 1 (FLT:1) ניתן לייחס את אלה באופן זמני חזרה לזרם חשמלי מתון כדי להדוף ביופוחיות וקשקשים, להפחית את הצורך לניקוי כימי.
  • מערכות לוחמה:0 (Hybrid): פיזור תהליכי מלמברנה עם פיזור אלקטרודיאליזה (EDR) או פיזור קיבולי (CDI) מאפשר מתקן לעבור בין טכנולוגיות במהלך אירועים איכותיים קיצוניים.

(ב) לעיין ב[[המאה ה-20]], ב[[1924]], ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]

מסקנה

תכנון מערכת קרום שיכולה להתמודד עם איכות מים משתנה אינו על מנת למקסם את הביצועים בתנאים אידיאליים - זה על שמירה על פעולה חזקה, אמינה במהלך האירועים הצפויים הגרועים ביותר.עמודי עיצוב כאלה הם טיפול גמישים לפני התופס תנודות, חומרים ממוחנים ותצורה שנבחרו לסובלנות ולא להישגים גבוהים, ומערכות בקרה שמתאימות בזמן אמת, ותחזוקת על ידי מהנדסים קבועים, ולא יכולות לשרוד רק על ידי עקרונות איכותיים, אלא לא צפויים.