滲透膜指高分子材料制成具有選擇性的半滲透性薄膜,這種膜在壓力作用下,能夠?qū)⑷芤褐械乃推渌}類、微生物、有機(jī)物等進(jìn)行過濾,從而達(dá)到分離、純化的目的。滲透膜具有耗能低、工藝簡單、操作方便、耗能低等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用。近年來,膜產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展迅速,已經(jīng)滲透到環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)、新能源開發(fā)、水資源、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)改造節(jié)能減排具有重要意義。
1 膜設(shè)備設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
1. 1 設(shè)備需滿足客戶處理要求
不同行業(yè)對(duì)膜的要求也不同,所以膜設(shè)備在設(shè)計(jì)的時(shí)候,要根據(jù)膜的用途和類型進(jìn)行設(shè)計(jì)金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì),讓膜設(shè)備能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。
1. 2 占地面積非常優(yōu)化
膜設(shè)備一般用來處理工業(yè)廢水,要經(jīng)過污水池、格柵、調(diào)節(jié)池、清水池等,在設(shè)計(jì)的時(shí)候,一定要結(jié)合工廠實(shí)際情況,降低膜設(shè)備的占地面積,提高設(shè)備的運(yùn)行效率。
1. 3 主要配件的合理性選擇
膜系統(tǒng)的承壓設(shè)備受到主體部件的影響,承壓設(shè)備壁厚受到軸向應(yīng)力、環(huán)向壓力等影響,在選擇的時(shí)候,根據(jù)用戶生產(chǎn)產(chǎn)品的類型、生產(chǎn)工藝、處理流量等要求,選擇合理的配件。
1. 4 節(jié)能
工業(yè)膜設(shè)計(jì)的時(shí)候,不僅要滿足用戶需求、優(yōu)化占地面積、選擇合適的配件,而且還要具備節(jié)能優(yōu)勢。在設(shè)計(jì)的時(shí)候,提高設(shè)備的滲透性能。根據(jù)反滲透處理設(shè)備性能指標(biāo),膜處理設(shè)備的脫鹽率≥95%,原水回收率見表 1。
原水回收率
原水回收率
1. 5 外型大氣美觀
設(shè)備設(shè)計(jì)要合理,外觀結(jié)構(gòu)要美觀、大氣,設(shè)備主機(jī)架安裝牢固、接縫處平整,水平和垂直方向的公差符合國家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)外層要保持均勻、美觀、牢固、沒有劃痕。
2 膜設(shè)備配件選用
工業(yè)膜系統(tǒng)由滲透膜、反應(yīng)器、水泵、膜組件等多個(gè)元件構(gòu)成,在設(shè)計(jì)工業(yè)膜系統(tǒng)時(shí),要根據(jù)工業(yè)膜的生產(chǎn)工藝、除鹽率等要求,合理配置系統(tǒng)各個(gè)配件,才能有效的提供膜系統(tǒng)工作效率。
2. 1 水泵
--,工業(yè)膜選擇水泵的性能必須滿足裝置流量、壓力、溫度、吸程、揚(yáng)程等工藝參數(shù)要求。第二,要滿足介質(zhì)特性的要求。第三,機(jī)械方面可靠性、噪聲低、振動(dòng)小。按照計(jì)量要求,選擇計(jì)量泵;揚(yáng)程要求比較高,如果流量小且沒有合適的小流量揚(yáng)程離心泵,則選擇復(fù)合泵;如果揚(yáng)程要求比較低,流量比較小,則選擇軸流泵和混流泵;如果介質(zhì)大于 650—1000m ㎡/s 時(shí),則可以選擇轉(zhuǎn)子泵和螺桿泵;介質(zhì)含氣量在75%左右,則可以選擇旋渦泵。
2. 2 閥門
工業(yè)生產(chǎn)過程中,被調(diào)節(jié)的介質(zhì)不同,有的壓力比較大、有的流量大、有的具有腐蝕性,因此必須根據(jù)介質(zhì)的類型、流量大小、生產(chǎn)工藝條件和控制要求選擇調(diào)節(jié)閥門。如果是大口徑、大流量、濃濁漿或者懸浮顆粒的介質(zhì),則選擇氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥門;如果介質(zhì)為高粘度、含有懸浮顆粒的介質(zhì),并且需要直角進(jìn)行連接時(shí),則選擇流路簡單、阻力小、易沖洗的氣動(dòng)薄膜角型調(diào)節(jié)閥;如果介質(zhì)中含有低濃度的鹽酸,對(duì)金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)備具有一定的腐蝕性,則選擇球閥,可以延長設(shè)備的使用時(shí)間。
2. 3 管路
膜設(shè)備各個(gè)部件的連接管路應(yīng)該保持平滑、平整、嚴(yán)密、不滲透,管道安裝走向合理、平直,符合生產(chǎn)工藝的要求,接縫處沒有滲漏,塑料管道、閥門連接處、金屬管道的安裝和焊接都應(yīng)該符合 HG2050 安裝規(guī)定。
2. 4 電控
電控系統(tǒng)設(shè)備必須符合國家工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),便于安裝和操作。電控裝置比較靈敏,如果系統(tǒng)遇到故障立即停止,并且立即啟動(dòng)安全保護(hù)裝置。所有配備的儀器、儀表精度必須符合膜處理設(shè)備的生產(chǎn)需求,操作盤、電控柜、泵等設(shè)備必須設(shè)置一定的安全措施,確保電氣安全。
2. 5 溫控、壓力控制
溫控器選擇的時(shí)候首先考慮到溫控器的輸出功率,溫控器的輸出功率,就是輸出電壓乘以輸出電流??紤]到控制設(shè)備的運(yùn)行功率,溫控器的運(yùn)行功率必須大于設(shè)備運(yùn)行的功率,否則會(huì)造成溫控器溫度升高,引起起火。一般來說被控設(shè)備的功率占溫控器輸出功率的 90%,不能滿額運(yùn)行。比如溫控器的輸出電壓為 220V,輸出電流 10A,那么溫控器的輸出功率就是 2200W,那么被控設(shè)備的功率要≤2200W。
2. 6 膜組件
膜組件就是在一定技術(shù)要求下,將膜組件組裝在一起的組合構(gòu)件。常見的膜組件形式為:管式膜和板式膜。膜組件設(shè)備可以直接放置在處理池中,有利于原廠或者新廠的改建和擴(kuò)建,并經(jīng)過**的計(jì)算和設(shè)計(jì),降低膜污染并延長膜使用時(shí)間。后期可以根據(jù)客戶的需求,對(duì)膜組件機(jī)進(jìn)行擴(kuò)建,降低企業(yè)初期建設(shè)成本。同時(shí)通過膜組件的優(yōu)化,讓用戶隨時(shí)可以調(diào)節(jié)水量,這種膜組件的安裝方式簡單、施工周期短。能非常大限度節(jié)約資金。
2. 7 清洗系統(tǒng)
膜處理設(shè)備通過 PCL 控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)線上清洗,并結(jié)合膜材料的特性,通過氣水反沖洗技術(shù)和錯(cuò)流技術(shù),延長 RO、NF 等的清洗周期,這種清洗方式將清洗周期從傳統(tǒng)的 3 個(gè)月,延長到 3 年以上,大大提高了清洗效率,延長了設(shè)備的使用時(shí)間,而且這種線上清洗系統(tǒng)占地面積小。
3 膜設(shè)備設(shè)計(jì)方法
工業(yè)膜設(shè)備設(shè)計(jì)要根據(jù)工廠每天生產(chǎn)量、需要處理的污水量、平均流量、控溫方式、壓力等各項(xiàng)數(shù)值,設(shè)計(jì)工業(yè)膜的面積。
3. 1 設(shè)計(jì)依據(jù)
膜設(shè)備設(shè)計(jì)依據(jù)是根據(jù)工廠每天的處理量(m 3 /d),平均流通量(L·m-2 ·h -1 ),PH 值,處理溫度、控溫方式、濃縮倍數(shù)、清洗方法和時(shí)間以及壓力和壓差設(shè)計(jì)。
3. 2 產(chǎn)能計(jì)算
計(jì)算工業(yè)生產(chǎn)所需膜的總面積公式為:A 總 = W/T·J·K;其中:W 表示產(chǎn)量(m 3 /d),T 代表工作時(shí)間(h/d),J 代表膜通量(m 3 /h·㎡),k 表示系數(shù)(K =0. 7—0. 8)。假如設(shè)計(jì)產(chǎn)量為 10m 3 /d,生產(chǎn)時(shí)間為 16 小時(shí),膜通量為 0. 15,那么所需膜的總面積則為 10/16 × 0. 15 ×0. 8 =5. 2m 3 。
4 反滲透膜處理廢水工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)方案
4. 1 反滲透膜的選擇
反滲透膜的基本性能要滿足單位面積膜透水的速度、除鹽率;膜的強(qiáng)度大、耐密壓;膜的化學(xué)穩(wěn)定性好,不容易受到微生物的污染、耐酸堿能力強(qiáng)、使用壽命長等要求。
4. 2 反滲透膜的性能
反滲透膜材料中有 PA 膜、CA 膜、TFC 膜等膜,不同的膜其脫鹽率和特性也不同。PA 膜脫鹽率是 95%,不容易被微生物侵蝕,但是設(shè)備功率大,耗電量大,電費(fèi)比較高;CA 膜脫鹽率在 95%,但是隨著使用時(shí)間的延長,脫鹽率也在逐年下降,且很容易受到微生物的侵蝕,膜的壽命只有三年,耗電量高;TFC 膜脫鹽率比 PA 膜、CA 膜脫鹽率都高,其脫鹽率達(dá)到了 98%,膜的脫鹽率不會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷降低,在 PH值為 4—12 之間都可以運(yùn)行,不容易被水解,產(chǎn)水量不會(huì)隨著時(shí)間的變化改變,設(shè)備壓力低,而且耗電量低,使用時(shí)間一般在 5 年以上,但是設(shè)備價(jià)格高。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能型使用 TFC 膜。
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