[发明专利]一种膜组件运行设计方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种膜组件运行设计方法。

背景技术

近些年来膜技术在水处理行业发展较快，其处理对象包括海水、苦咸水、河水、湖水、污水等多种水源，而不同水源具有不同的水质特征，其引起膜污染的原因也是各不相同的。因此膜在实际应用中遇到的首要问题就是如何根据对象水源的水质特征，选择合适的过滤通量和运行条件。但是由于准确的分析水中的微量物质组成和定量确定膜的污染物质存在各种困难，而且膜污染程度受多种因素的影响。虽然很多文献中提出过采用模拟计算多孔膜分离过程中渗透物浓度的变化情况，但是其都没有充分反映膜组件清洗恢复效果，也没有反应运行过程中运行条件等对膜稳定运行的影响。

虽然目前工业应用中，通常采用和实际应用相同规格的工程用膜组件进行大型试验，来考察膜污染情况及水温、运行条件等对膜稳定运行的影响，从而确定实际工程中的设计参数。但是这样的方法通常需要花费至少3个月到半年的时间，效率较低。而且试验规模大，受场地、水量、人员等方面的限制较大，所以增加了工程应用的造价。

因此在没有足够设计经验的前提下，或遇到新的水源水质处理时，如何找到一种简易、快速、有效的方法实现较为准确的膜运行参数的设计，对于膜产品和膜技术的推广及应用都是十分有意义的。

发明内容

本发明的目的就是鉴于目前膜组件处理水质广泛，工程中多采用大型试验的方法来初步确定膜组件的设计运行条件的局限性和低效性，研发一种便于工程应用，成本低廉，且方便快速模拟膜组件运行的方法。通过此方法，可以较为准确的得出膜组件设计运行条件。

本发明为一种膜组件运行设计方法，对于待处理原水，通过实验室规模小型试验的方法确定膜组件对此种待处理原水的特征过滤参数，根据特征过滤参数对工程膜组件的运行通量、过滤时间、及反冲洗时间进行设计；其中，所述特征过滤参数为过滤阻力系数与不可逆过滤阻力系数。

所述通过实验室规模小型试验的方法确定膜组件对此种待处理原水的特征过滤参数，即为通过实验室小型试验得到膜的过滤阻力系数ΔA_lab与不可逆过滤阻力系数ΔB_lab；

所述根据特征过滤参数对工程膜组件的运行通量、过滤时间、及反冲洗时间进行设计具体为：

由上述通过实验室小型试验得到膜的过滤阻力系数ΔA_lab和不可逆过滤阻力系数ΔB_lab，根据小型试验和工程膜组件对应的一次关系，得到工程应用特征参数ΔA_pilot、ΔB_pilot及污染参数F，其中F＝ln(ΔB_pilot/C)，C是待处理原水的有机物浓度；

根据工程应用特征参数ΔA_pilot、ΔB_pilot得出ΔP_A、ΔP_B计算公式，即ΔP_A＝ΔA_pilot×μ×J²，ΔP_B＝ΔB_pilot×μ×J²，其中ΔP_A为膜单周期内压力增加值，ΔP_B为膜组件初始压力增加值，μ为处理水在某温度下的粘度系数，J为膜的运行通量；

然后采用试算的方法输入一系列的J值可以得到对应的膜过滤压力增加值ΔP_A、ΔP_B值，根据ΔP_A、ΔP_B可以得出不同通量下膜的化学清洗周期，即D_CIP＝(P_max-P_initial-ΔP_A)/ΔP_B，其中P_max为该膜的最大过滤压力，P_initial为膜的初始过滤压力；根据工程要求的膜化学清洗周期选择满足条件的膜的最大运行通量，同时输入此运行通量于数据库F＝f(ln(Tb/Tf/J))，得到膜的设计过滤时间、和反冲洗时间。

经过试算得出的运行通量、过滤时间或反冲时间中的一项或多项不满足工程要求时，则需要对待处理原水进行预处理或增加化学强化反冲洗过程。

需要进行预处理时，预处理采用混凝、沉淀、预过滤、或预氧化中的一种或多种。

需要化学强化反冲洗时，其化学清洗药剂采用次氯酸钠、双氧水、盐酸、硫酸、或柠檬酸中的一种或多种。