反滲透污水一體機(jī)處理設(shè)備生產(chǎn)廠家哪家好
反滲透系統(tǒng)污染是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要威脅,因此系統(tǒng)污染成為工程與學(xué)術(shù)界關(guān)注的重要課題。目前國(guó)內(nèi)外專家對(duì)于系統(tǒng)污染的分析研究主要有電鏡-能譜、超聲波、紅外光譜、氣相色譜-質(zhì)譜等方法,而這些方法多是針對(duì)系統(tǒng)中的局部或整體污染進(jìn)行分析研究,未能也很難對(duì)系統(tǒng)各個(gè)位置的污染進(jìn)行全境的掃描與分析。
系統(tǒng)的各類污染必將在元件表面存留具有相應(yīng)質(zhì)量的污染物,故通過(guò)系統(tǒng)中各個(gè)位置上污染物的質(zhì)量分布分析,可以清晰地得到系統(tǒng)中各膜段、各膜殼、各元件及元件內(nèi)部各位置膜片的污染分布。全面了解系統(tǒng)的污染程度分布及污染性質(zhì)分布對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管路結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行防治及元件結(jié)構(gòu)改進(jìn)均具有重要的指導(dǎo)意義。
筆者對(duì)典型有機(jī)污染系統(tǒng)中不同系統(tǒng)流程位置上的元件、不同高程膜殼中的元件、膜元件中不同高程位置膜片、不同曲率半徑膜片以及不同朝向膜片上的污染物進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量分析,從而較全面地剖析了膜系統(tǒng)全境中的有機(jī)污染物分布。
1特定系統(tǒng)的膜堆結(jié)構(gòu)與污染性質(zhì)
筆者研究對(duì)象為連續(xù)運(yùn)行期為1a的一級(jí)兩段6∶4膜殼排列,每殼裝6支LP22-8040元件的反滲透系統(tǒng),該60支膜元件系統(tǒng)的膜堆結(jié)構(gòu)如圖1所示(圖中i-j表示第i段第j個(gè)膜殼)。
系統(tǒng)水源為天津市政給水,典型的給水、濃水及產(chǎn)水的流量與水質(zhì)如表1所示。
由表1可見(jiàn),該系統(tǒng)以有機(jī)污染為主,且對(duì)有機(jī)物的系統(tǒng)截留率約為40%。對(duì)系統(tǒng)流程首端與末端兩元件中污染物進(jìn)行電鏡-能譜分析,數(shù)據(jù)如表2所示。
由表2可見(jiàn),此系統(tǒng)中的污染主要為有機(jī)性質(zhì)。
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2污染物(相對(duì))質(zhì)量的測(cè)定
由于特定系統(tǒng)在1a運(yùn)行期內(nèi)是*進(jìn)行離線清洗,各膜元件不存在流程位置的前后顛倒、膜堆高程中的上下調(diào)換以及安裝方位上的角度扭轉(zhuǎn)等變化,各位置元件及膜片的污染均為原始狀態(tài),不存在多次交叉污染現(xiàn)象,從而為污染物質(zhì)量分布的分析奠定了基礎(chǔ)。
膜元件中污染物的質(zhì)量即為清洗前后污染元件質(zhì)量的差值,但清洗前后元件的質(zhì)量均存在失水即失重過(guò)程。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,初始質(zhì)量為G0的濕膜元件質(zhì)量Gd,隨直立放置天數(shù)d的失重過(guò)程如式(1)所示,試驗(yàn)的元件質(zhì)量以直立放置8d后的數(shù)值為準(zhǔn)。
膜片上污染物的質(zhì)量與膜片的面積密切相關(guān),為消除測(cè)試用膜片面積的影響,衡量膜片上污染物質(zhì)量采用污染物相對(duì)質(zhì)量指標(biāo):
所謂潔凈膜片是將污染膜片在濕潤(rùn)條件下擦除表面污染物后得到的膜片,而潔凈或污染干膜片質(zhì)量均是將相應(yīng)濕膜片烘干后的檢測(cè)值。膜片質(zhì)量檢測(cè)采用Sartorius品牌BP221S型電子天平。
3沿流程的元件污染物質(zhì)量分布
測(cè)定系統(tǒng)中沿流程的各污染元件質(zhì)量與各潔凈元件質(zhì)量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)的潔凈元件平均質(zhì)量為15.37kg,*段與第二段系統(tǒng)中污染元件的平均質(zhì)量分別為15.98kg與16.38kg,即*段元件污染物平均質(zhì)量為0.61kg,而第二段為1.01kg。
沿系統(tǒng)流程各元件的膜通量x1、回收率x2及給水有機(jī)物濃度x3,構(gòu)成了元件污染物質(zhì)量G的三大主要因素〔4〕。其中,有機(jī)物濃度是污染源,膜通量決定了污染速度,而回收率影響了污染效果。污染系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù):給水溫度25℃,給水pH7.5,濃水pH7.9,系統(tǒng)工作壓力0.75MPa。系統(tǒng)運(yùn)行1a時(shí)沿系統(tǒng)流程各膜元件的運(yùn)行參數(shù)如表3所示。
如設(shè)膜元件污染物質(zhì)量Gx與各污染因素xi的獨(dú)立函數(shù)關(guān)系均可表示為二次多項(xiàng)式,則系統(tǒng)流程中元件的污染物質(zhì)量Gx與各污染因素xi的函數(shù)關(guān)系可表示為zui高二次冪函數(shù)多項(xiàng)式:
表3中沿系統(tǒng)流程共有12組數(shù)據(jù),而式(3)中共計(jì)10個(gè)待求系數(shù)ai,采用數(shù)學(xué)回歸方法可求解式(3)各系數(shù)。為使式(3)解中各系數(shù)的相對(duì)數(shù)值能夠表征各系數(shù)對(duì)應(yīng)污染因素的影響權(quán)重,可將式(3)中各變量進(jìn)行歸一化處理:如變量xi的定義域?yàn)椋▁imin,ximax),則定義歸一化變量xi*為:
在式(4)中以歸一化變量xi*替代原始變量xi并進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸時(shí),所得多項(xiàng)式系數(shù)的數(shù)值差異就表征了相應(yīng)變量或變量組合對(duì)于污染物質(zhì)量的影響程度。歸一化變量對(duì)應(yīng)式(3)方程的解如表4所示。
由表4可見(jiàn),因a3值遠(yuǎn)大于a1與a2,沿系統(tǒng)流程的污染物質(zhì)量主要與給水中污染物濃度線性相關(guān);且因a8值遠(yuǎn)大于a7與a9,元件回收率上升時(shí)的污染物質(zhì)量加速增長(zhǎng);污染物質(zhì)量與膜通量成負(fù)相關(guān)關(guān)系應(yīng)理解為污染物濃度與元件回收率兩個(gè)主要因素作用之下的現(xiàn)象。
4依高程的元件污染物質(zhì)量分布
在圖1所示膜堆結(jié)構(gòu)中,相鄰膜殼的安裝高程相差0.36m。系統(tǒng)前后兩段膜殼的不同安裝高程與膜殼內(nèi)各膜元件的污染物平均質(zhì)量的關(guān)系曲線如圖2所示(其中各段安裝位置zui低膜殼的高程為0)。
由圖2可見(jiàn),因第二段的給水污染物濃度高于*段,故第二段元件中污染物質(zhì)量大于*段;且無(wú)論*段或第二段,安裝位置越低,膜殼中的污染物質(zhì)量越大。
因同段各膜殼的給水污染物濃度相同且各膜殼收率基本相等,故同段各殼污染物質(zhì)量的差異源于各殼產(chǎn)水通量Fp的差異。如設(shè)各膜殼的給濃水滲透壓πfc、產(chǎn)水滲透壓πp及產(chǎn)水壓力Pp均相等,則各殼產(chǎn)水通量的差異只源于各殼給濃水平均工作壓力Pfc的差異(參見(jiàn)反滲透膜過(guò)程模型Fp=A•{(Pfc-Pp)-(πfc-πp)}〔1〕)。