Dòng chảy màng là một trong những thông số được thảo luận thường xuyên nhất trong thiết kế nén sinh học (MBR).
Một dòng chảy cao hơn có thể xuất hiện hấp dẫn bởi vì nó có thể làm giảm diện tích màng cần thiết cho một công suất điều trị nhất định.Không phải tất cả các giá trị lưu lượng được trích dẫn đều đại diện cho cùng một lượng sản lượng nước thực tế..
Đây là nơi phân biệt giữaLưu lượng tổng và lưu lượng ròngtrở nên quan trọng
Đối với các kỹ sư, nhà thầu EPC, và chủ dự án, hiểu sự khác biệt này có thể cung cấp một cơ sở có ý nghĩa hơn cho việc so sánh kích thước và công nghệ màng.
Dòng chảy màng mô tả khối lượng của permeate được sản xuất thông qua một khu vực màng đơn vị trong một khoảng thời gian nhất định.
It is commonly expressed as: Nó thường được thể hiện như:
Ví dụ, một màng hoạt động tại25 LMHProduces approximately 25 liters of permeate per square meter of effective membrane area per hour during the relevant filtration period. Nó sản xuất khoảng 25 lít nước thông trên mỗi mét vuông của diện tích màng hiệu quả mỗi giờ trong thời gian lọc có liên quan.
Tuy nhiên, một hệ thống MBR không nhất thiết phải sản xuất thông tiếp tục trong suốt mỗi phút hoạt động.
Tùy thuộc vào chiến lược hoạt động, màng có thể đi qua:
- Bộ lọc
- Thư giãn
- Backwashing, nơi áp dụng
- Làm sạch
- Các giai đoạn hoạt động khác
Do đó, dòng chảy trong quá trình lọc hoạt động có thể không đại diện cho sản lượng trung bình trong suốt chu kỳ hoạt động.
Lưu lượng tổngGenerally refers to the membrane flux during active filtration (thông thường đề cập đến dòng chảy màng trong quá trình lọc hoạt động).
Ví dụ:
Một màng có thể hoạt động ở một lưu lượng lọc tổng thể của40 LMH.trong thời gian lọc hoạt động.
Đây có thể là một giá trị hoạt động hợp lệ.
Tuy nhiên, nó không tự động có nghĩa là mà các màng sản xuất thấm liên tục tại 40 LMH trong suốt toàn bộ thời gian hoạt động.
Nếu hệ thống bao gồm thư giãn hoặc các giai đoạn không sản xuất khác, tỷ lệ sản xuất trung bình sẽ thấp hơn.
This is why a quoted gross flux should always be evaluated along with its operating cycle. Đây là lý do tại sao một lưu thông tổng được trích dẫn nên luôn được đánh giá cùng với chu kỳ hoạt động của nó.
Lưu lượng ròngđại diện cho sản lượng màng trung bình hiệu quả sau khi tính toán các giai đoạn khi sản xuất thông thấm giảm hoặc dừng lại.
Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống, những khoảng thời gian này có thể bao gồm:
- Thư giãn
- Lửa ngược
- Làm sạch
- Bảo trì
- Các giai đoạn không sản xuất khác
Một mối quan hệ đơn giản là:
Ví dụ, nếu một màng hoạt động ở một dòng chảy tương đối cao trong quá trình lọc hoạt động nhưng dành một phần của chu kỳ trong thư giãn,the effective average production will be lower than the active filtration flux (tỷ lệ sản xuất trung bình hiệu quả sẽ thấp hơn dòng lọc hoạt động).
Tính toán chính xác phụ thuộc vào chiến lược hoạt động.
Two membrane suppliers may appear to offer significantly different flux values. Hai nhà cung cấp màng có thể cung cấp các giá trị luồng khác nhau.
Before concluding that one membrane has substantially better performance, engineers should ask: Trước khi kết luận rằng một màng có hiệu suất tốt hơn đáng kể, các kỹ sư nên hỏi:
- Is the quoted value gross or net? Giá trị được trích dẫn là tổng hoặc ròng?
- Nó tức thời hay trung bình?
- How long is the active filtration period? Thời gian lọc hoạt động là bao lâu?
- Are relaxation periods included? Các khoảng thời gian thư giãn được bao gồm?
- Is backwashing included?
- Are cleaning periods included? Thời gian dọn dẹp bao gồm?
- Nước thải được sử dụng ở nhiệt độ nào?
- Mức nồng độ MLSS nào được sử dụng?
- Chất lượng nước thải được sử dụng là gì?
- Thử nghiệm được tiến hành trong bao lâu?
Nếu không có thông tin này, so sánh dòng chảy trực tiếp có thể gây nhầm lẫn.
A higher quoted operating flux from one supplier may not necessarily result in a higher. Một nguồn vận hành được trích dẫn cao hơn từ một nhà cung cấp có thể không nhất thiết dẫn đến một nguồn vận hành cao hơn.Năng lực sản xuất hàng ngày ròng.
Membrane area is commonly estimated using:
This makes the definition of flux particularly important. Điều này làm cho định nghĩa của dòng chảy đặc biệt quan trọng.
If a gross filtration flux is used as though it were a continuous net production flux, the theoretical membrane area may be underestimated. Nếu một luồng lọc tổng được sử dụng như thể nó là luồng sản xuất ròng liên tục, thì diện tích màng lý thuyết có thể bị đánh giá thấp.
Ví dụ, xem xét một hệ thống đòi hỏi:
1,000 m3/ngày
If the design basis is: Nếu cơ sở thiết kế là:
20 LMH net flux
the theoretical membrane area is approximately:
Nhưng nếu sản lượng ròng bền vững thực tế thấp hơn giá trị được sử dụng để kích thước, thì có thể cần thêm diện tích màng.
This is why membrane sizing should be based on a clearly defined design flux rather than simply the highest number shown on a specification sheet. Đây là lý do tại sao kích cỡ màng nên dựa trên một luồng thiết kế được xác định rõ ràng hơn là chỉ đơn giản là số cao nhất được hiển thị trên một trang tính kỹ thuật.
For a detailed calculation:
→Làm thế nào để tính toán diện tích màng cần thiết cho một hệ thống MBR
A membrane capable of achieving a high active filtration flux may also require: Một màng có khả năng đạt được một luồng lọc hoạt động cao may also require:
- Thời gian thư giãn
- More intensive aeration (Tăng cường thông gió)
- Làm sạch thường xuyên hơn
- Different filtration cycles Các chu kỳ lọc khác nhau
- Các điều khiển hoạt động bổ sung
Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến sản lượng thực tế hàng ngày.
Vì vậy, câu hỏi:
¢ What is the maximum membrane flux? ¢ Lượng màng tối đa là gì?
may be less useful than:
What net production can the membrane reliably maintain under the intended operating conditions? (Bản sản xuất ròng nào mà màng màng có thể duy trì đáng tin cậy trong điều kiện hoạt động mong muốn?)
Đối với các dự án MBR quy mô đầy đủ, câu hỏi thứ hai thường có liên quan hơn.
Ba khái niệm này nên được phân biệt.
Dòng chảy trong quá trình lọc hoạt động.
Mức sản lượng trung bình hiệu quả sau khi tính các giai đoạn không sản xuất.
A realistic long-term design value selected according to:
- Đặc điểm nước thải
- Nhiệt độ
- MLSS
- Hành vi phạm tội
- Chiến lược làm sạch
- Chu kỳ hoạt động
- Mức lợi nhuận hoạt động bắt buộc
Một màng có thể đạt được một lưu lượng tổng thể cao trong khi có một lưu lượng thiết kế lâu dài bền vững thấp hơn.
Điều này không nhất thiết cho thấy hiệu suất màng kém.
Thay vào đó, nó có thể phản ánh một cách tiếp cận thực tế hơn cho hoạt động MBR dài hạn.
For ceramic flat sheet membrane applications, sustainable design flux should be evaluated together with the actual MBR operating conditions. Đối với các ứng dụng mà các membrane được thiết kế bằng ván gốm phẳng, lưu lượng thiết kế bền vững nên được đánh giá cùng với các điều kiện hoạt động thực tế của MBR.
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng khác khi so sánh dữ liệu luồng màng.
A flux value measured at a relatively high wastewater temperature may not represent actual winter operating conditions. Một giá trị luồng được đo ở nhiệt độ nước thải tương đối cao có thể không đại diện cho điều kiện hoạt động mùa đông thực tế.
Nhiệt độ thấp hơn thường làm tăng độ nhớt nước và khả năng lọc.
Vì vậy, các nhóm dự án nên xem xét:
- Nhiệt độ nước thải trung bình
- Nhiệt độ nước thải tối thiểu
- Sự thay đổi theo mùa
- Yêu cầu điều trị mùa đông
- Temperature used for membrane performance testing nhiệt độ được sử dụng để kiểm tra hiệu suất màng
Đối với các dự án có sự thay đổi theo mùa đáng kể, nhiệt độ hoạt động tối thiểu có thể là một điều kiện thiết kế quan trọng.
Để thảo luận chi tiết hơn:
Hãy xem xét hai hệ thống màng giả.
- Higher gross filtration flux (tỷ lệ lọc lớn hơn)
- Thời gian thư giãn thường xuyên
- Lower effective production time Thời gian sản xuất hiệu quả thấp
- Dòng lọc hoạt động thấp hơn
- Thời gian sản xuất hiệu quả lâu hơn
- Stable operating cycle
Nhìn vào dòng chảy tiêu đề chỉ có thể cho thấy hệ thống A cung cấp hiệu suất tốt hơn.
Tuy nhiên, hai hệ thống có thể có sản lượng hàng ngày ròng tương tự.
The comparison therefore needs to consider:
Gross Flux → Operating Cycle → Net Flux → Membrane Area → Daily Production
thay vì chỉ nhìn vào dòng chảy tổng thể.
Khi đánh giá hiệu suất màng, các câu hỏi sau đây có thể giúp thiết lập một cơ sở so sánh chung:
- Is the quoted flux gross, net, or instantaneous? Có phải dòng chảy được trích dẫn là tổng, ròng, hoặc tức thời?
- What is the active filtration time? Thời gian lọc hoạt động là bao nhiêu?
- What relaxation periods are included? Những khoảng thời gian thư giãn nào được bao gồm?
- What cleaning periods are included? Những thời gian làm sạch nào được bao gồm?
- Nước thải được sử dụng ở nhiệt độ nào?
- MLSS range được sử dụng ở đâu?
- Chất lượng nước thải được sử dụng là gì?
- Thử nghiệm hiệu suất dài bao lâu?
- What operating cycle was used? Chu kỳ hoạt động nào được sử dụng?
- What net design flux is recommended for long-term operation?
Những câu hỏi này có thể làm cho so sánh giữa các công nghệ màng khác nhau có ý nghĩa hơn nhiều.
Gross flux và net flux không thể thay thế.
Một luồng nước cao được đo trong quá trình lọc hoạt động không nhất thiết đại diện cho lượng nước trung bình được sản xuất trong một chu kỳ hoạt động hoàn chỉnh.
For MBR system design, the more meaningful basis is often theCapacity sản xuất ròng bền vững under realistic project conditions.
Do đó, các kỹ sư nên nhìn xa hơn các giá trị luồng tiêu đề và đánh giá:
Flux + Operating Cycle + Temperature + MLSS + Characteristics nước thải + Fouling Control
Mục tiêu không nên chỉ đơn giản là chọn màng với dòng chảy được quảng cáo cao nhất.
Mục tiêu là chọn một hệ thống màng có khả năng cung cấpsản xuất nước đáng tin cậy và bền vững trong suốt thời gian hoạt động dự kiến của dự án.
For preliminary evaluation, useful project information includes: Đối với đánh giá sơ bộ, thông tin dự án hữu ích bao gồm:
- Khả năng xử lý
- Đặc điểm nước thải
- MLSS
- Nhiệt độ trung bình và tối thiểu
- Chu kỳ hoạt động
- Target Production
- Khu vực màng cần thiết
Những thông số này có thể giúp thiết lập một cơ sở hoạt động và kích thước màng thực tế hơn.
