超滤膜化学清洗条件判定计算及实际应用方法

2024-12-19 13:41 宁夏

大部分超滤膜制造商的技术手册中给出的超滤需要化学清洗的条件都包括“标准化产水通量下降25%”，这个条件是相对性的，其是指超滤实际产水量与标准条件下产水通量相比的下降幅度，但很多水处理运营人员不理解“标准化产水通量”这个概念，也不知道如何计算这个数值，本文从影响超滤膜产水通量的因素出发，给出标准化产水通量的简捷计算方式，并采用典型案例说明科学计算判断与宏观判断的区别，供水处理人士参考。

一、超滤膜产水量影响因素

在超滤膜运行中，通过监测膜污染导致的通量变化就可以确定何时需要清洗。因为通量是由压力和水黏度决定的，所以确定膜污染的程度时，我们应综合考虑压力和温度变化引起的膜通量自然变化。在不同气温条件下,水在夏季和冬季的温差可能会超过20℃。由于温度决定了水的黏度，膜的通量夏季比冬季可能高70%。

二、标准化产水量计算方法

大部分超滤膜制造商的标准条件温度为20℃或25℃，而我们的超滤在运行水温大部分时间不是在标准温度下，这就需要我们将实际温度下的产水通量换算成标准化条件下的产水通量，可按下式计算。

式中：Js为标准温度下的产水通量，L/(m2·h)；Jm为实际温度下的产水通量，L/(m2·h)；Ts为标准条件温度，℃；Tm为实际进水温度，℃。

上式只考虑了温度的影响，即水的黏度的影响，而没有考虑压力变化对膜通量的影响，所以并不够准确，引入压力变化对膜通量的影响后，我们得到一个新的概念——标准温度下比通量，其值可按下式计算。

式中：Jsp为标准温度下比通量L/(m2·h·MPa)；Δp为超滤跨膜压差，MPa。

那么，上式这样简单的计算在实际生产中该如何使用呢？下面我们用三个典型案例来说明宏观经验主义判断超滤是否需要化学清洗的方法（即通过产水量和压差的变化）与科学计算的区别和差距。

三、举例说明

例1：某水处理厂，安装的超滤膜标准化温度为25℃，单套超滤40支77m2的膜元件，初始运行时，水温22℃，压差0.05MPa，产水流量为155m³/h；运行半年后，水温为18℃，压差为0.08MPa，产水流量为150m³/h，判断膜是否需要化学清洗。

（1）计算膜初始运行时的实际产水通量Jm1

（2）计算膜初始运行时的标准化产水通量Js1

（3）计算膜初始运行时的标准温度下比通量Jsp1

（4）计算运行半年后的实际产水通量Jm2

（5）计算运行半年后标准化产水通量Js2

（6）计算运行半年后的标准温度下比通量Jsp2

（7）判断膜是否需要化学清洗

从上式可见，膜标准化产水比通量下降了31.93%，超过了25%，膜受到污染，需要进行化学清洗。

例2：某水处理厂，安装的超滤膜标准化温度为25℃，单套超滤40支77m2的膜元件，初始运行时，水温18℃，压差0.05MPa，产水流量为155m³/h；运行半年后，水温为29℃，压差仍为0.05MPa，产水流量为157m³/h，判断膜是否需要化学清洗。

（1）计算膜初始运行时的实际产水通量Jm1

（2）计算膜初始运行时的标准化产水通量Js1

（3）计算膜初始运行时的标准温度下比通量Jsp1

（4）计算运行半年后的实际产水通量Jm2

（5）计算运行半年后标准化产水通量Js2

（6）计算运行半年后的标准温度下比通量Jsp2

（7）判断膜是否需要化学清洗

从上式可见，膜标准化产水比通量下降了25.42%，超过了25%，膜受到污染，需要进行化学清洗。

例3：某水处理厂，安装的超滤膜标准化温度为25℃，单套超滤40支77m2的膜元件，初始运行时，水温24℃，压差0.05MPa，产水流量为155m³/h；运行半年后，水温为17℃，压差为0.07MPa，产水流量为150m³/h，判断膜是否需要化学清洗。

（1）计算膜初始运行时的实际产水通量Jm1

（2）计算膜初始运行时的标准化产水通量Js1

（3）计算膜初始运行时的标准温度下比通量Jsp1

（4）计算运行半年后的实际产水通量Jm2

（5）计算运行半年后标准化产水通量Js2

（6）计算运行半年后的标准温度下比通量Jsp2

（7）判断膜是否需要化学清洗

从上式可见，膜标准化产水比通量下降了14.98%，并没有超过25%，不需要进行化学清洗。

总结

以上三个典型案例各具特点，例1从宏观表现来看，超滤产水量下降、压差升高，经计算需要化学清洗，这与大部分水处理人员常规的判断方法相吻合，但这并不是实质性的规律；例2从宏观表现来看，超滤产水量升高，压差不变，如采用常规判断方法，则不需要化学清洗，但是经计算，膜标准化产水比通量下降了25.42%，膜已经受到较为严重的污染，需要化学清洗；例3从宏观来看，超滤产水量下降、压差升高，如采用常规判断方法，则需要化学清洗，但是经计算，膜标准化产水比通量仅下降了14.98%，不需要化学清洗，这主要是水温降低导致的，此时应该提高超滤的进水压力，来保证足够的产水量。

综上所述，通过宏观观察产水流量、压差的变化来判断超滤是否需要进行化学清洗是不科学的，这将导致过度清洗浪费药剂或清洗不及时而使污染物淤积难以剥离，科学的计算超滤产水通量变化，是保证超滤膜有效及时进行化学清洗的基础。

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