הבנה של פילטר Media Fouling ו- Clogging

מסנן מדיה מפרה ו clogging הם בין האתגרים התפעוליים המתמשכים ביותר במערכות סינון תעשייתיות ועירוניות.בין אם טיפול במים, מים פסולת, או נוזלים מיוחדים, הצטברות של חלקיקים, מיקרואורגניזמים, או חומרים כימיים על סינון מדיה המסנן בהדרגה destras ביצועים.שמאל לא מחוספס, רע מוביל לצריכת אנרגיה מוגברת, מופחתת באמצעות, ובסופו של דבר, מאמר זה מספק מדריך מקיף כדי למנוע בעיות הנדסיות ביותר.

מערכות הפלשה מסתמכות על מדיום ⁇ - חול, אנתרקיט, מלמברין או בד - כדי ללכוד את מוצקים מושעה.כמדיום ללכוד חלקיקים, הלחץ יורד על פני המסנן עולה בהתחלה, זהו סימן של הסרה יעילה.עם זאת, כאשר הירידה בלחץ עולה על גבולות עיצוב יזום או שערי זרימה נופל, המסנן הוא עבירה קיצונית: חוסם כי לעצור את פעולתם ממוקדת, יש לטפל בתנאי עיצוב.

מכניזם של Fouling

הנפיחות נגרמת לעתים נדירות על ידי גורם יחיד.הבנת המנגנונים הבסיסיים היא חיונית לבחירת אסטרטגיות מניעה וניהול מתאימים.

המונחים: seiment Fouling

זהו הסוג הנפוץ ביותר. Suspended מוצקות כגון silt, חימר, חלקיקים חלודים, ו פסולת אורגנית מצטבר על פני השטח או בתוך הנקבוביות של התקשורת המסנן. in חול מסננים, חלקיקים יוצרים שכבת עוגה שמתנגדת לזרום. במערכות membrane, חלקיקים יכולים להטמיע בתוך משטח membrane, גרימת נזק בלתי הפיך.

⁇ ביולוגית (Biofouling)

מיקרואורגניזמים - חיידקים, פטריות, ואצה - להתחבר לסינון מדיה לייצר חומרים פולימרים נוספים (EPS) שיוצרים ביופילם רזה. ביופולינג הוא בעייתי במיוחד באקלים חם ומערכות עם רמות תזונתיות גבוהות.זה יכול לגרום כריתת מהירות, ריחות רע, ואפילו תמיכה בצמיחה פתוגנית.

⁇ כימית ו-Precipitative Fouling

מינרלים מפוכחים כגון סידן, מגנזיום, ברזל ומניגנים יכולים למנוע את הפתרון כאשר pH, טמפרטורה או שינויים ריכוז. זה קנה צורה קשה, פיקדונות גבישיים שקשה להסיר. Reverse osmosis membranes הם פגיעים במיוחד; סידן פחמן ו- silica סולמות הם עבריינים נפוצים.

אורגני וקולודיאל Fouling

חומר אורגני טבעי (NOM), חומצות לחות, וקולואידים תעשייתיים יכולים לפרסם מודעות על מדיה מסנן, יצירת סרט המקטין את גודל הבערה האפקטיבי.

מדדים מונעים: גישה מבנית

מניעת היא הרבה יותר יעילה מאשר הפעלה מחדש.הפרקטיקות הבאות צריכות להשתלב בעיצוב מערכת ופרוטוקולים תפעוליים.כל מדד מתייחס למנגנונים מסוימים של מנגנונים מרעיפים ויש להתאים לסוג המסנן ולאיכות המים.

המונחים: Influent Water

הסרת החלקיקים הגדולים והמפחידים ביותר לפני שהם מגיעים לסנן העיקרי הוא קו ההגנה הראשון.שיטות טיפול טרום-טיפול נפוצות כוללות:

  • (FLT:0) זיהום ו Flocculation: FIRLT:1) הוספת כימיקלים כמו אלומיניום או ferric chloride גורם חלקיקים בסדר לאסוף לתוך flocs גדול יותר כי להתיישב או ניתן לכבס באגן המשקעים הבאים.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ וקלרנס: היררכיה 1:1 , מזהמים Gravity או lamella מסירים אחוז גדול של מוצקים מושעה, צמצום העומס על מסננים במורד הזרם.
  • (ב) ,0) צפיפות: 1FLT (Coarse screens or זנים לתפוס פסולת גדולה (השליחים, סיבים, פלסטיק) שיכולה במהירות לגזול.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תואר של טיפול טרום נדרש תלוי סובלנות התקשורת המסנן.לדוגמה, מסננים גרניט עמוק עמוק יכול להתמודד עם זעזוע מתון, בעוד מיקרו-סינון membranes דורש מים עם מוצקות נמוכה מאוד (<5 מ"ג / L).

Optimal Flow Rate and hydroulic Design

הפעלה בשערי זרימה העולה על מפרט העיצוב מאיצה את המהירויות הגבוהות לדחוף חלקיקים עמוק יותר לתוך התקשורת, שבו הם הופכים לכודים וקשה יותר לפסול במהלך שטיפת גב.בדרך כלל, שיעורי זרימה נמוכים מאוד עשויים לא לייצר מספיק פעולות scouring כדי לשמור על פני השטח נקי.עבור מדיה הידראולית, שיעור של 5-15 מ"ר הוא טיפוסי; עבור membranes, זה בדרך כלל 20-50 לדחפים אופטימליים (D) בהתאם לתדירות אופטימלית (אונקבובות).

חלוקת זרימה אחידה על פני המיטה המסנן חשובה באותה מידה.הפצה המסכן גורמת למהירויות גבוהות מקומיות שמובילות לתקשור – מצב שבו זרימה מעופפת את התקשורת, צמצום אזור סינון יעיל ולגרום להתפרצות מוקדמת של האזורים הפעילים.

שטף קבוע ויעיל

שטיפת גב היא המנגנון העיקרי לניקוי מסננים מחסניות רבות.זה הופך לזרום דרך המיטה, נוזל התקשורת והסרת מוצקים מצטברים.

  • (FLT:0) שקיפות: 1FLT:1 רוב הצמחים חוזרים כאשר הלחץ שונה מגיע לנקודה מוגדרת (למשל, 0.5-1.0 בר) או לאחר מרווח זמן קבוע (למשל, 24 שעות). אוטומציה מומלץ להימנע משגיאה אנושית.
  • (FLT:0) והתרחבות:FLT:1 עבור מסננים חול, מהירות שטיפת גב של 30-50 מ' /h צריך להשיג התרחבות מיטה 20-40%.
  • (FLT:0) Air Scouring: 1FLT (הידוע אוויר דחוס לפני או בזמן שטיפת גב מזיז את התקשורת, שובר קלומפסים וניתוק ביופילים מקליים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור מערכות membrane, שטיפת גב מוחלפת לעתים קרובות על ידי שטיפת גב מוגברת או כימית משופרת (CEB) באמצעות chlorine או חומצה כדי לשחזר את flux.

בחירת רשת Fouling-Resistant Media

לא כל תקשורת סינון שווה להתנגדותם למהנדסים רעועים, צריך להתאים את התכונות התקשורתיות לכימיה של מים ומאפיינים חלקיקים:

  • (FLT:0)Granular הפעיל פחמן (GAC): ibph:1 מעולה להסרת חומר אורגני וכלורין, אשר יכול לגרום ביו-fouling.עם זאת, שטח פני השטח הגבוה שלו יכול גם ללכוד חלקיקים בסדר, הדורש שטיפת גב תכופה יותר.
  • (ב) אנטרקיט: 1) צפיפות נמוכה יותר מאשר חול, המאפשר חדירה עמוקה יותר של מוצקים וניקוי גב קל יותר בשימוש לעתים קרובות במסננים דו-מנטליים.
  • (FLT:0) חומרים מנברנים: 1FLT:1reaic membranes (למשל, PVDF, PES) יש משטחים חלק יותר מאשר תאים, צמצום החזקה חיידקית.
  • (FLT:0) Mixed Mediaeur: 1FLT 1 , שכבת מדיה שונה (למשל, קבר, חול, אנתרקיט) יוצר מבנה פואר בוגר שלוכד חלקיקים לאורך כל העומק, קיבולת הולכת וגוברת וצמצום בניית העוגה על פני השטח.

מצבים כימיים ואנטי-סקאירים

עבור מים התורמים לסקאלה או ביו-fouling, תוספת כימית יכולה להרחיב באופן דרמטי את חיי המסנן.אנטי-קלנטים (polyphos, phosphonates) למנוע סידן וסיליקה משקעים על ידי סטיות ניתוק.מינונים נמוכים של chlorine או monochloramine יכולים לשלוט בצמיחה ביופילמטית, בעוד מערכות membrane יכול להשתמש כלור מתמשך ואחריו dechlorine, כי הם נזק כי הם כלור לפני כמה נזק כי הם קרום.

הסתגלות pH היא גם קריטית.לדוגמה, שיבוש ברזל מופחת ב- pH מתחת ל-6.5, בעוד שמדפי הסיליקה מצטמצם ב- pH מעל 8.5.

מערכות קדם-פליטרציה ו- Multi-Stage

התקנת מחסנית טרום-filter עם גודל גדול יותר (למשל, 1-5 מיקרון) לפני הפילטר הראשי (למשל, 0.1 אולטרה-חדירה מיקרון) לוכד את עיקר מוצקים ולהגן על התקשורת הקנס יותר. גישה זו שלבד מאפשר לסינון הראשי לפעול יותר בין ניקוי ולהפחית את הסיכון של רעם בלתי הפיך.

אסטרטגיות ניהול קיימות

למרות המאמצים המונעים הטובים ביותר, ההונאה תתרחש בסופו של דבר.המפתח הוא גילוי מוקדם ותגובה מהירה.אסטרטגיות להלן מסודרים לפחות עד רוב פולשני.

מעקב בזמן אמת ואבחון

המתנה עד טיפות זרימה או לחץ ספייקים הוא reactive ניטור רציף מספק אזהרה מוקדמת. הפרמטרים חיוניים כוללים:

  • (ב) לחץ דם (DP): עלייה הדרגתית של 1:1 עולה מעידה על עבירה מתקדמת; קפיצה פתאומית מציעה פגיעה או פגיעה בתקשורת.
  • (FLT:0) תחלואה וספירות חלקיקים: ⁇ 1) עלייה בפוכות רכה פירושה שהפילטר כבר לא תופס חלקיקים ביעילות – לעתים קרובות סימן של פריצת דרך או ערוץ.
  • (ב) ,0) שיעור נמוך: 1 בינואר, ירידה בזרימת לחץ מתמדת בסימנים של לחץ קבוע מופחתת.
  • (ב) ראטרה ו- pH: FLT:1ure Fluctuations יכול להאיץ את הסקאלה או פעילות ביולוגית.

מערכות SCADA מודרניות יכולות לייצב נתונים אלה ולגרום אזעקה כאשר הסףים הם מעלים.ניתוח מתקדם, כולל למידת מכונה, יכול לחזות אירועים מזעזעים בימים מראש, המאפשרים למפעילים לקבוע תחזוקה לפני הסגירה.

ניקוי כימי (CIP ו- CEB)

כאשר ביצועי סינון טיפות מתחת לגבולות מקובלים, ניקוי כימי הוא לעתים קרובות הפעולה התיקון הראשון.בחירה של כימיקלים תלויה במגבלה:

  • (FLT:0) טיהורים א-סיסיים: 1FLT:1 hydrochloric, citric, או חומצות זרחניות מתמוססות פיקדונות קשקשים (פחמיאטים, תחמוצות ברזל) אופייניים ל- pH 2-3, זמן מגע 30-60 דקות.
  • (FLT:0) טיהורים אוטונומיים: FLT:1 Sociodium hydroxide (pH 11-1212) saponifies חומר אורגני ו emulsifies שמנים.
  • (FLT:0) אוקסידנטים: FLT:1lorine (סויום hypochlorite), מימן peroxide, או חומצה peracetic להרוג חיידקים ו-oxidize עבירות אורגניות בשימוש ב 50-500 ppm, בהתאם לסובלנות.
  • (ב) ,0) , חומרים וגירושים: חליל 1 (ב) סייעו להפיץ שמנים ונזילות שמתנגדים למים לבד.

מערכות ניקוי נקיות (CIP) עבור membranes להפיץ פתרון ניקוי בלחץ נמוך למשך 1-2 שעות, ואחריו שרטוט. עבור מסננים גרניט, המסנן הוא ספוג בפתרון ניקוי ולאחר מכן שטוף בחזרה.תמיד לעקוב אחר הנחיות היצרן כדי למנוע נזק תקשורתי.

טכניקות כביסה משופרות

כאשר שטיפת גב סטנדרטית אינה מחזירה את הביצועים, ניתן להשתמש בשיטות משופרות:

  • (FLT:0) משך הזמן וההתמדה הגבוהה יותר של Velocity:03: 1) הגדלת זמן שטיפת גב מ 10 עד 20 דקות ומהירות על ידי 20% יכול להתפזר פיקדונות עקשנים.
  • (FLT:0)Combined Air-water Backwash:cioFLT:1) , זרימת אוויר ומים סימולטנית יוצרת פעולה סוערת, מתפתלת.זה יעיל מאוד להסרת ביופילים ופלופי ברזל.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ 1 (ה) , פיזור של חלקיקים משוחררים ושפל ללא התפוצצות יתר על המידה של המיטה.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור מערכות membrane, שטיפת גב עם מים טהורים ב pH גבוה (למשל, pH 10) יכול להסיר מפגעים אורגניים.חלק מפעילי לשלב נוזל קצר קדימה כדי לגרש מוצקים מלוטשים.

החלפת מדיה והתחדשות

כאשר התקשורת המסנן הגיעה לסוף החיים השימושיים שלה – בשל שיבושים בלתי הפיכים, התשה או הסקאלה – החלפת היא בלתי נמנעת.

  • עלייה קבועה ב-DP לאחר ניקוי.
  • אובדן מדיה (עומק שטוח ירד על ידי יותר מ 10%).
  • ריחות Foul (sulfur, חרדל) מצביעים על ביופופולציה עמוקה.
  • ירידה בתקשורת (צבע לא אחיד או לא אחיד).

חידוש אפשרי עבור מדיה מבוססת שרף מסוימים (למשל, ion Exchange resins) באמצעות חומצה חזקה או אלקלי, אבל עבור חול, אנתרקיט, ומזכר, החלפת היא הנורמה. שיקולים בעדות טובה להחליף רק לאחר כל האפשרויות האחרות מותשות.

אסטרטגיות בקרה והתאמה

צמחים מודרניים יותר ויותר להסתמך על אוטומציה כדי לאזן ביצועים ותחזוקה.

  • (FLT:0)Timer- Based לעומת ,Deepteau:FLT 1:1- דורש מבוסס (מופץ על ידי DP) מחסירים מים ואנרגיה בהשוואה למרווחים קבועים.
  • (FLT:0Chemical Dosing Automation: FIRLT:1 , pH ו- Anti-scalant dosing מותאם על ידי מנתחים מקוונים למנוע קשקשים בזמן אמת.
  • (ב) תחזוקת קדם: 1FLT: שימוש בנתונים היסטוריים כדי לצפות בעת ניקוי נדרש, המאפשר תזמון בשעות ה-Fak.

אוטומציה מפחיתה את השגיאה האנושית ומבטיחה הפעלה עקבית, אך היא דורשת חיישנים אמינים ו calibration תקופתי.

דוגמאות: Fouling in Practice

ברזל ומנגאן מופלים במערכות מים

שדה באר עירוני במערב התיכון חווה רעיית חול חמורה לאחר שנתיים של ניתוח, עם DP עולה מ- 0.2 עד 1.5 בר בתוך שלושה חודשים. ניתוח מים חשף 3 מ"ג / L ברזל ו- 0.5 מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / L מ"ג / למרות שטיפת גב סדירה, התקשורת פיתחה קרום קשה של תחמוצף עם 5.4, כפול, כפול, כפול, כפול, כפול, עם 5.4, כפול, כפול, כפול, 5.4, כפול, 0.4 מייצב, כפול, כפול, כפול, כפול, כפול, עם 5.4, כפול, עם 5.4, להכפיל את חיי דלקת ריאות, עם 5.4, 000, 000, עם 5.4, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ייצוב, עם ייצוב, 000, 000 מטושטשת עם מטושטשת דם מנקה, 000 5.4, 000 5.4, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 5.4.

מערכת ה-Ulfiltration Membrane

צמח עיבוד מזון באמצעות UF membranes עבור מים תהליך נתקל ירידה פלוקס מהירה, ירידה 50% קיבולת בתוך 30 ימים. Autopsies חשפה EPS ביופילם עבה.הסיבה השורש הייתה רמות תזונתיות גבוהות במים להאכיל (TOC > 15 מ"ג / L) הצמח המיושם שבועי chlorine-enhanced back (CEB) עם 200m sodium hypochlorite במשך 30 דקות, בתוספת ערך ראשוני של 18 000 חודשים מ-F.

מסקנה: גישה משולבת

מניעת וניהול סינון מדיה רעיעה וכריתת דרישות נקודת מבט ברמת מערכות.אין מדד אחד מספיק; במקום זאת, המפעילים חייבים לשלב טיפול נכון, בחירת מדיה זהירה, הידראולית, ניטור ערני.כאשר מתרחשת, התערבויות מובנות - החל משטיפת גב מוגברת לניקוי כימי והחלפת מדיה בסופו של דבר - לספק דרך יעילה לשיקום ביצועים.

על ידי השקעה בהבנת הכימיה המקומית של מים, שמירה על נהלים תפעוליים קפדניים, ומינוף אוטומציה מודרנית, מתקנים יכולים למזער את עלויות התחזוקה, ולהבטיח איכות סינון עקבית (לקריאה נוספת על יסודות סינון ופתרון בעיות מתקדם, להתייעץ עם ה-FLT:0 American Water Works Association TobaccoFLT:1, the FLT2s: EPAsfilrated Watersuality Treatment, 3Ftermation Management) ו-Flastation הוא: 3.