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中水回用设备中膜系统的设计原则

膜系统设计的最大影响因素是原水的潜在污染趋势,原水中存在的颗粒和胶体会引起膜元件的污堵,并随着进水的逐渐浓缩而累积在反渗透膜表面,预处理后的产水其淤积密度指数(SDI,又称污堵指数)与水中上述残留污堵物质的含量有相当好的对应关系,膜表面这些污堵物的浓度与膜系统的通量和回收率成正比,通量设计得越高的系统,将会出现更快速的污堵并需要更频繁的化学清洗措施。

设计膜系统时应该保证系统内每支膜元件都处于推荐的运行范围,以便减少污堵,杜绝膜元件的机械损坏,膜元件的运行条件范围包括:膜元件的最高回收率、最大通量、最小浓水流量和最高进水流量。原水潜在污染越高,就应该越严格执行上述运行参数。

整个膜元件平均通量与系统内膜元件的总有效膜面积有关,是设计的特征参数,便于设计者快速的估算出某一新系统所需膜元件的数量,原水水质好可以采用较高的设计通量而原水水质差则应该采用较低的设计通量,当然,即使是在同一类的水质条件下,关注重点在初期投资的话,可以选择较高的设计通量值,而关注长期运行成本的话,应该尽量选择较低的设计通量值,设计原则中所列的通量值及其范围,是绝大多数系统设计时所选的典型取值,但并不代表不能超过该范围。

这些设计原则中的建议参数是基于设计考虑周全、运行管理良好、每年进行4次化学清洗且连续运行模式这样的假设,如果超过所建议的参数极限将会产生更频繁的化学清洗,产水量会快速下降,进水压力会增加,膜的寿命会缩短,进而增加系统的故障率和运行成本。只要最大压差和最高压力不超过极限,段时间内稍微超极限一点运行是可以接受的,反之,较高的估计发生污堵的可能性,即选择了保守的设计方式,就会获得长久无故障运行和更长膜寿命的效果。系统设计者应根据项目特点进行设计优化,在设计之前必须充分收集原水水质分析报告等系统设计资料,资料越齐全,系统的设计就越有针对性,也就越能满足用户的需求。