Üks ultrafiltreerimissüsteemioperaatorite, inseneride ja juhtide jaoks on üks kõige segasemaid küsimusi: "Tänapäeva ultrafiltrimise sisselaskerõhk tõusis taas. Kas see on tingitud suurenenud membraani saastumisest või lihtsalt seetõttu, et veetemperatuur on tänapäeval madalam?"
Andmete standardimise põhieesmärk ei ole algsete andmete muutmine. Selle asemel on see kõrvaldada kõikumiste mõju töötingimustes (näiteks vee temperatuur, voolukiirus ja vee kvaliteet) arvutuste abil, taastades "jõudlusandmed" "standardtingimustele" ja paljastades seega membraanisüsteemi jõudluse tõelise suundumuse (peamiselt saastumise aste).
I. Miks on ultrafiltreerimise andmed vajalikud standardiseerimiseks?
Ultrafiltratsioonimembraani jõudlust mõjutavad otseselt järgmised peamised tööparameetrid:
1. temperatuur: vee temperatuur mõjutab otseselt vee viskoossust. Mida madalam on vee temperatuur, seda suurem on viskoossus ja seda suurem on membraani kiudude kaudu vee vastupidavus. Pideva vee tootmiskiiruse (voo) säilitamiseks peab süsteem suurendama sisselaskepumba sagedust, mille tulemuseks on sisselaskerõhu suurenemine. Vastupidiselt väheneb rõhk suvel loomulikult. Ilma standardimiseta võite ekslikult uskuda, et membraan on talvel tõsiselt hägunenud.
2. Vool: permeaadi voolukiirus (voog) ja tagapesu/õhupesu voolukiirus mõjutavad otseselt membraani pinna nihkejõudu ja saasteainete eemaldamise tõhusust. Voolukiiruse muutused mõjutavad ka rõhku.
3. Sissemõigatav vee kvaliteet: suspendeeritud tahkete ainete ja orgaaniliste ainete kontsentratsiooni muutused toorvees mõjutavad otseselt saastumiskiirust.
Kui töötlemata rõhu ja voolu andmeid kasutatakse otse, et teha kindlaks, kas membraan vajab puhastamist või puhastamise tõhususe hindamiseks, on järeldused sageli ekslikud ja eksitavad. Andmete normaliseerimine hõlmab andmete tasandamist erinevatest perioodidest kuni sama lähtepunkti võrdluseks.
Ii. Andmete normaliseerimise põhiprintsiip ja peamised parameetrid
Normaliseerimise teoreetiline alus on klassikaline resistentsuse mudel membraani filtreerimiseks:
Tmp=μ × r × j
TMP: transmembraanse rõhu erinevus, membraani kaudu vee läbitungimise põhijõud ja põhiosa jõudluse mõõdik, millele keskendume.
μ: vee dünaamiline viskoossus, temperatuuri funktsioon.
R: täielik resistentsus, sealhulgas membraani loomupärane resistentsus ja saastumisest põhjustatud täiendav vastupanu. Seda me tõesti tahame teada! Mida raskem on saastumine, seda suurem on r väärtus.
J: membraanivool, vee kogus, mis on toodetud membraaniühiku kohta ajaühiku kohta.
Meie eesmärk on jälgida muutusi R -s, nagu valem näitab, isegi kui saastumine jääb muutumatuks (R jääb konstantseks), kui vee temperatuur μ või voogu J muutub, muutub ka TMP.
Seega on standardiseerimise tuum fikseerimine J ja temperatuur μ (kalibreerige need standardväärtustele) ja arvutada standardiseeritud transmembraanse rõhu erinevuse. Selle standardiseeritud TMP muutused peegeldavad puhtalt muutusi kogutakistuse R -s, see tähendab muutumise taseme muutusi.
3. Kuidas andmeid normaliseerida
Oletame, et seal on ultrafiltreerimissüsteem, mis on mõeldud konstantseks vooks.
1. samm: määratlege "standardtingimused"
Need on kõigi arvutuste võrdlusalused. Tavaliselt valitakse "standardtingimusteks" süsteemi esialgse stabiilse töö (tavaliselt esimesed 24-48 tundi pärast kasutuselevõtmist) andmed.
Standardtemperatuur (T_STD): näiteks 20 kraadi või 25 kraadi (sõltuvalt saidi kliimast ja kujunduse väärtustest).
Standardvoog (J_STD): süsteemi kujundusvoog näiteks 50 LMH (L/M² · H).
Standardiseeritud TMP (TMP_STD): süsteemi esialgne TMP väärtus stabiilse töö ajal standardse temperatuuri ja tootmisvoo juures. See väärtus on tulevaste võrdluste võrdlusalus.
2. samm: andmete kogumine ja korraldamine
Koguge regulaarselt järgmised PLC/DCS -süsteemi töötlemata andmed (nt tunnis või vahetuse kohta):
Sisselaske rõhk (p_in) ja tooterõhk (P_OUT): kasutatakse tegeliku TMP=(p_in + p_out) arvutamiseks/2-p_out (väliste rõhumembraanide jaoks).
Tootmisvoolukiirus (Q): kasutatakse tegeliku voo arvutamiseks J=q/kogu membraani pindala.
Sisselasketemperatuur (t).
Töörežiim: määrake andmed, mis on salvestatud tootmisfaasis, tagasipesu või loputusfaasis. Normaliseerimine toimub tavaliselt ainult andmete korral stabiilse tootmisfaasis.
3. samm: arvutage normaliseeritud transmembraanrõhk (TMP)
See on kõige kriitilisem arvutustetapp. Valem on järgmine:
Normaliseeritud TMP=tmp_measered × (μ_std / μ_measeroot) × (J_STD / J_MEATER))
Kus:
Tmp_measeeritud: 2. etapis mõõdetud tegelik transmembraan rõhk.
μ_std: vee viskoossus standardtemperatuuril (T_STD) (saadaval tabelist).
μ_measeeritud: vee viskoossus tegelikul sisselaskevee temperatuuril (T).
J_STD: standardvoog.
J_measeeritud: tegelik voog.
Kus:
(μ_std / μ_measeeritud): temperatuuri parandustegur. Kui tegelik vee temperatuur on madalam kui standardtemperatuur (μ_measeeritud> μ_std), on see tegur väiksem kui 1, see tähendab, et korrigeeritud TMP on madalam, välistades madala temperatuuri põhjustatud vale kõrgrõhu.
(J_STD/J_MEASED): voo parandustegur. Kui tegelik permeaadi voog on madalam kui disainivoo (J_Measered 4. samm: trendianalüüs ja otsus - tegemine Joonistage igapäevane arvutatud normaliseeritud TMP trendiagrammi. See on teie "armatuurlaud" süsteemi tervise hindamiseks. Püsiv ja aeglane suurenemine näitab, et saastumine koguneb aeglaselt, normaalne protsess. Äkiline hüpe näitab, et äkiline saastumine võis toimuda (nt ebaõnnestunud keemiline annustamine, veekvaliteedi järsk muutus), mis nõuab viivitamatut uurimist. Pidev ja kiire tõus näitab, et tavapärane tagasipesu ei ole enam tõhus saastumise kontrollimisel ning vajalikud on valmistatud keemiliseks tagasipesuks või taastavaks keemiliseks puhastamiseks. Oluline langus pärast puhastamist näitab, et puhastamine oli efektiivne. Lähedal - algväärtuste taastumine pärast puhastamist näitab võimalikku pöördumatut saastumist või membraani vananemist. Näide: talvine "valehäired" veetööde ultrafiltreerimissüsteemis Standardtingimused: T_STD=25 kraad, j_std=60 lmh, esialgne tmp_std=30 kPa. Talvepäeva andmed: veetemperatuur t=10 kraad, tegelik voog J=60 lMH, mõõdetud TMP=45 kPa. Normaliseeritud arvutus: Tabel: vee viskoossus 25 kraadi juures, μ_std=0.890 mpa · s; Vee viskoossus 10 kraadi juures, μ_meased=1.307 mpa · s. Voo suhe: J_STD/J_MEASUED=60/60=1. Viskoossuse suhe: μ_std/μ_measeeritud=0.890/1,307 ≈ 0,681. Normaliseeritud TMP=45 KPA × 0,681 × 1 ≈ 30,6 kPa. Järeldus: normaliseeritud rõhk oli peaaegu 30 kPa, mis oli kooskõlas algväärtusega. See näitab, et rõhu tõus oli puhtalt tingitud vee temperatuuri langusest. Membraani enda jaoks ei olnud praktiliselt uut saastumist ja keemiline puhastamine oli täiesti ebavajalik. Vältitakse puhastamise tarbetut väljalülitamist, kulusid kokkuhoiu ja membraanielu pikendamist.