Membraanitöötlussüsteemide turvafiltrite professionaalse valiku juhend (I)

Turvafiltrid (tuntud ka kui täppisfiltrid) on membraanitöötlussüsteemide (RO, UF, MF jne) "viimane kaitseliin". Nende põhiülesanne on eemaldada toiteveest peened hõljuvad tahked ained, kolloidid ja tahked osakesed (suurem kui 1 μm või sellega võrdne), vältides membraanielementide kriimustamist ja ummistumist, pikendades membraani eluiga ning vähendades membraani puhastamise sagedust ja kasutuskulusid. Nende valik määrab otseselt membraanisüsteemi stabiilsuse ja majandusliku efektiivsuse; vale valik võib kergesti põhjustada membraani saastumist, kahjustusi ja permeaadi saagise vähenemist. Selles artiklis kirjeldatakse inseneripraktika vaatenurgast põhiloogikat, põhiparameetreid, stsenaariumispetsiifilisi kohandamislahendusi, praktilisi punkte ja levinud väärarusaamu turvafiltrite valimisel, professionaalsuse ja praktilisuse tasakaalustamisel ning see sobib erinevate membraanide töötlemise stsenaariumide jaoks, nagu munitsipaal-, tööstus-, vesiviljelus- ja elektrijaamarakendused.

(I) Põhipositsioneerimine (tööstuse konsensus, valiku tähtsuse selgitamine)
Turvafiltrid paigaldatakse enne membraanisüsteemi (RO/UF/MF){0}}kõrgsurvepumpa (või rõhutõstepumpa). Neid peetakse "lõpp--eeltöötluseks", mis juhib heitvett pärast kvartsliiva filtreerimist, aktiivsöe filtreerimist ja koagulatsiooni settimist. Nende põhifunktsioonid on järgmised:
Hõljuvate ainete, kolloidide, rooste, mikroobsete helveste ja muude lisandite, mille osakeste suurus on suurem või võrdne 1 μm, püüdmine, takistades nende sisenemist membraanielementidesse, membraani pinna kriimustamist ja membraani pooride ummistumist;
Puhverdades sissevooluvee kvaliteedi kõikumisi, vähendades membraanisüsteemi löögikoormust, vähendades membraani saastumise ohtu ja pikendades membraani puhastustsüklit (tavaolukorras pikendades membraani puhastustsüklit rohkem kui 30%);
Kaitseb kõrgsurvepumba tiivikut{0}}, hoiab ära tahkete osakeste tiiviku kulumise ja vähendab seadmete rikete määra.

Peamine meeldetuletus: Turvafiltrid ei saa asendada eeltöötlust (kvartsliiv, aktiivsüsi jne). Neid kasutatakse ainult "varukaitsena". Mittetäielik eeltöötlus võib põhjustada turvafiltri elemendi sagedast ummistumist, mis suurendab hoolduskulusid ja mõjutab isegi membraanisüsteemi normaalset tööd.

(II) Valiku eeltingimused (3 põhikriteeriumit pimeda valiku vältimiseks) Enne filtri valimist tuleb selgelt määratleda kolm põhiparameetrit. Need on valikuprotsessi aluseks, määrates otseselt filtri spetsifikatsioonid, materjali ja kasseti tüübi. Ühtegi ei saa vahele jätta:
Sisselaskevee kvaliteedi parameetrid: keskenduda SS (suspendeeritud tahke aine) sisaldusele (vähem kui 10 mg/l või sellega võrdne, soovitatav 5 mg/l või sellega võrdne enne membraani), hägususele (vähem kui 1 NTU või sellega võrdne), tahkete osakeste suuruse jaotusele (keskendutakse osakeste osakaalule, suurem kui või võrdne osakeste osakaaluga, suurem kui või võrdne kloorisisaldusega), ja veesisalduse vahemik 1 μ, rosiivsus;
Membraanisüsteemi parameetrid: membraani tüüp (RO, UF, MF), membraanielementide spetsifikatsioonid, kavandatud läbilaskevõime voolukiirus, töörõhk ja sisselaske vooluhulga kõikumise vahemik (tavaliselt arvutatakse 1,2-kordse arvutusliku voolukiirusena);
Kasutustingimused: pidev/katkendlik töö, töötemperatuur (tavaline/kõrge temperatuur), paigaldusruum, hooldusvõimalused (kasseti sagedane vahetamine on võimalik) ja keskkonnanõuded (kas korrosiooni ja lekke vältimine on vajalik).

Turvafiltri valiku tuum tiirleb kolme peamise mooduli ümber: "filtrielement, korpus ja spetsifikatsioonid". Iga moodul tuleb kohandada vastavalt sissevooluvee kvaliteedile, membraanisüsteemi parameetritele ja töötingimustele. Järgmised on konkreetsed valikukaalutlused, mis on kooskõlas tööstuse inseneristandarditega.

(I) Filtrielemendi valik (südamiku tuum, mis määrab otseselt filtreerimise tõhususe) Filtrielement on turvafiltri põhikomponent. Valik peaks keskenduma "filtreerimise täpsusele, materjalile ja struktuurile". Need kolm tegurit peavad harmooniliselt koos töötama; ainuüksi suure täpsuse taotlemine ei ole soovitatav.

1. Filtreerimise täpsuse valimine (kohandumine membraanisüsteemiga, vältides üle--- või ala--filtreerimist) Filtreerimise täpsuse valimisel lähtutakse põhimõttest "filtreerimise täpsus on väiksem või võrdne 1/5 kuni 1/10 membraani pooride suurusest". Kui sissevoolul on kõrge hõljuvate tahkete ainete (SS) sisaldus (5–10 mg/l) või suur hulk tahkeid osakesi, võib enne turvafiltrit (kaheastmeline filtreerimine) lisada 10 μm eelfiltri (kaheastmeline filtreerimine), et pikendada tuumafiltri eluiga. Kui sissevooluvee kvaliteet on hea (SS Less või võrdne 1mg/L), võib enne RO membraani kasutada 5 μm filtrit, et vähendada filtri vahetamise sagedust.

2. Filtrikasseti materjali valik (sobib söövitava veekvaliteedi jaoks, väldib filtrikasseti kahjustusi ja leostumist)
Filtri kasseti materjal tuleb valida selliste parameetrite alusel nagu sissevoolu pH, kloriidioonide sisaldus ja temperatuur. Põhinõuded on "korrosioonikindlus, leostumise puudumine ja stabiilne filtreerimise efektiivsus". Tööstuses kasutatavad peamised materjalid ja nende sobivad kasutusstsenaariumid on järgmised:

• PP sulapuhutud filtrikassett (üldotstarbeline eelistatud):
- Materjal: polüpropüleen (PP), hea keemiline stabiilsus, happe-kindel (pH 1–14), leelise-kindel, lõhnatu ja mitte-leostuv;
- Sobivad kasutusstsenaariumid: olmereovee korduskasutus, vesiviljelusreovee sügavpuhastus, elektrijaamade väävlitustamise kontsentreeritud reoveepuhastus, joogivee eeltöötlus ja muud tavapärased veekvaliteedid (kloriidioonide sisaldus 2000 mg/l või vähem);
- Eelised: madal hind, lihtne asendamine, ühtlane filtreerimise täpsus, suudab kinni püüda kolloide ja hõljuvaid aineid, sobib enamiku membraanide töötlemise stsenaariumide jaoks;
- Contraindications: Not suitable for high-temperature (>60 kraadi) või kõrge-kontsentratsiooniga orgaanilise lahusti stsenaariumid.

• Plisseeritud filtrikassett (eelistatud kõrge{0}}täpsete rakenduste jaoks): - Materjalid: PP, PTFE (polütetrafluoroetüleen), nailon; filtreerimise täpsus kuni 0,1 ~ 5 μm; suur filtreerimisala; - Sobib: RO membraani eelfiltreerimiseks-, joogivee membraani töötlemiseks, ülipuhta vee eeltöötluseks elektroonikatööstuses (ei vaja lisandite leostumist); - Eelised: kõrge filtreerimise tõhusus, suur mustuse{7}}hoidmisvõime ja 30–50% pikem kasutusiga kui sulapuhutud filtrikassettidel; - Vastunäidustused: PTFE materjal on suhteliselt kallis; nailonmaterjal ei ole happekindel (pH < 4).

• Roostevabast terasest filtrikassett (tagasipestavad stsenaariumid): - Materjal: 304 või 316 liitrit roostevaba teras, kõrge temperatuurikindel (vähem kui 120 kraadi), korrosioonikindel (kloriidioonide sisaldus 5000 mg/l või vähem ja korduvpestav); - Sobivad stsenaariumid: suure hägususe ja suure tahkete osakeste sisaldusega tööstusliku reovee membraanpuhastus (nt kaevandusreovesi, söepesureovesi), kõrge -temperatuuri tingimused (nt elektrijaama katla toitevesi); - Eelised: tagasipestav, mis vähendab filtrikassettide vahetussagedust ja hoolduskulusid; - Vastunäidustused: maksimaalne filtreerimise täpsus on vaid 1 μm, mis ei vasta RO-membraanide kõrgetele{10}}täpsekaitsenõuetele. Seda tuleb kasutada koos PP volditud filtrikassetiga.

3. Filtrikasseti struktuuri ja spetsifikatsioonide valik (ühtlase voolu tagamiseks filtri korpuse sobitamine)
Filtrikasseti struktuur ja tehnilised andmed peavad vastama filtri korpusele. Peamised kaalutlused on "pikkus, läbimõõt ja liidese tüüp". Tööstuse peamised spetsifikatsioonid on järgmised:

• Pikkus: tavaliselt kasutatakse 10 tolli, 20 tolli, 30 tolli ja eelistatud on 40 tolli . 20 tolli (sobib enamiku väikeste ja keskmise suurusega{5}} membraanisüsteemide jaoks); suure-vooluhulga korral (vee tootmine > 50 m³/h) kasutatakse filtrikassettide arvu vähendamiseks 40 tolli; madala -vooluhulga korral (vee tootmine < 10 m³/h) kasutatakse paigaldusruumi säästmiseks 10 tolli.

• Läbimõõt: tavaliselt kasutatav on φ65 mm (standardne filtrikassett), mis ühildub tavapäraste turvafiltri korpustega, ei vaja täiendavat kohandamist ja vähendab kulusid.

• Liidese tüüp: tavaliselt kasutatakse lame{0}}surve- ja sisestustüüpe. Lame-survetüübid sobivad enamiku stsenaariumide jaoks ning neid on lihtne paigaldada ja lahti võtta; sisestustüübid pakuvad paremat tihendamist ja sobivad kõrge -rõhu tingimustes (töörõhk > 1,0 MPa).

(II) Korpuse valik (kasutustingimustega kohanemine, stabiilse ja ohutu töö tagamine)
Korpuse materjal, surveaste ja konstruktsioon mõjutavad otseselt turvafiltri kasutusiga ja tööohutust. Valiku tegemisel tuleb arvesse võtta mõjuvat söövitust, töörõhku ja paigaldusruumi.

1. Korpuse materjali valik (südamiku korrosioonikindlus, kesta lekke vältimine)

• FRP (klaaskiuga tugevdatud plastik) kest (üldotstarbeline eelistatud): - Omadused: korrosioonikindel, kerge, mõõduka hinnaga, happe- ja leelisekindel, sobib enamiku veekvaliteediga (kloriidioonide sisaldus 5000 mg/l või vähem); - Sobivad stsenaariumid: olme-, vesiviljelus-, elektrijaamade väävlitustamise reovesi ja muud tavapärased membraanpuhastussüsteemid, töörõhk 1,6 MPa või sellega võrdne; - Märkus: vältige otsest päikesevalgust; kesta vananemise vältimiseks on vaja õigeid päikesekaitsemeetmeid.

• Roostevabast terasest kest (korrosioonikindel-, kõrgrõhu-stsenaariumid): - Materjal: 304 roostevaba teras (üldise korrosiooni stsenaariumide jaoks), 316 l roostevaba teras (kõrgesti söövitavate stsenaariumide jaoks, kloriidioonide sisaldus > 5000 mg/l); - Sobivad stsenaariumid: kõrge-soolasisaldusega, kõrge-kloriidisisaldusega reovesi (nt RO kontsentraadi korduskasutus), kõrgrõhuga töö (rõhk > 1,6 MPa), joogivee membraanitöötlus (ei vaja raskmetallide leostumist); - Eelised: kõrge tugevus, hea tihendus, pikk kasutusiga (kuni 10 aastat või rohkem); - Märkus. Roostevaba terase rooste vältimiseks on vajalik korrapärane-korrosioonivastane hooldus.

• Süsinikterasest kummiga-vooderdatud kest (kõrge-voolu, madala-rõhu stsenaariumid): - Omadused: madal hind, kõrge tugevus, kummist vooder tagab korrosioonikindluse, sobib suure-voolu stsenaariumide jaoks; - Sobivad stsenaariumid: tööstusliku reovee suure-vooluga membraanpuhastus (tootevesi > 100 m³/h), töörõhk 1,0 MPa või sellega võrdne; - Märkus. Kummist vooder võib kuluda ja kooruda, mistõttu on vaja regulaarset kontrolli, et vältida kesta korrosiooni ja lekkimist.

2. Rõhu määramise valik (ülerõhukahjustuste vältimiseks membraanisüsteemi töörõhuga vastavusse viimine)

Turvafiltri korpuse rõhuklass peab olema suurem või võrdne 1,25-kordse membraanisüsteemi töörõhuga, võttes arvesse ka sisendvee rõhu kõikumisi. Tööstuse-standardsed rõhureitingud ja nende sobivad rakendused on järgmised:

• 0,6 MPa: sobib madala rõhuga membraansüsteemidele (nagu UF-ultrafiltratsioonimembraanid, töörõhk 0,1–0,3 MPa), kasutatakse peamiselt väikese ja keskmise suurusega vesiviljelusreovee ja olmereovee korduskasutamiseks;

• 1,0 MPa: sobib tavapärastele RO-membraanisüsteemidele (töörõhk 0,4–0,8 MPa), kasutatakse peamiselt enamikes tööstuslikes ja munitsipaalmembraanide töötlemise stsenaariumides;

• 1,6 MPa: sobib kõrgrõhuga RO membraansüsteemidele (töörõhk 0,8–1,2 MPa), kasutatakse peamiselt kõrge {{4}soolsusega reovee, merevee magestamise ja elektrijaama katla toitevee jaoks;

• 2,5 MPa: sobib üli-kõrgsurve-RO-membraanisüsteemidele (töörõhk 1,2–2,0 MPa), kasutatakse peamiselt merevee magestamise ja suure-kontsentratsiooniga kontsentraadi korduskasutamiseks.

3. Konstruktsiooniprojekti valik (paigaldamise ja hooldusega kohanemine, tõhususe parandamine)

• Paigaldusviis: Vertikaalne (eelistatud, säästab paigaldusruumi, hõlbustab filtrielementide vahetust ja muda eemaldamist), Horisontaalne (sobib piiratud võimsusega ja suure vooluhulgaga paigaldusruumidesse, tootmisvõimsusega > 100 m³/h);

• Sisse-/väljalaskeava suund: tavapärane "alt sisse, ülevalt välja" tagab ühtlase veevoolu läbi filtrielemendi ja väldib{0}}lühise teket (filtreerimata vee sattumine otse membraanisüsteemi); "ülevalt sisse, alt välja" saab kasutada eristsenaariumide korral, et hõlbustada filtrist õhu eemaldamist;

• Abistruktuur: vajab diferentsiaalrõhumõõturit (filtrielemendi ummistumise jälgimiseks, vahemik 0–0,2 MPa), äravooluporti (regulaarseks äravooluks, et vältida lisandite kogunemist), väljalaskeava (õhu eemaldamiseks ja õhu ummistumise vältimiseks) ja filtrielemendi kinnitusseadet (filtrielemendi lõdvenemise vältimiseks ja tihendi tagamiseks).

(III) Spetsifikatsiooni parameetrite valik (voolukiiruse sobitamine, filtreerimisefekti ja töötõhususe tagamine)
Põhispetsifikatsioonid on "filtrielementide arv ja filtri läbimõõt", mis tuleb arvutada membraanisüsteemi kavandatud tootmisvõimsuse põhjal, et vältida ebapiisavat vooluhulka või filtrielemendi liigset koormust.

1. Filtrikasseti koguse arvutamine (põhivalem, inseneripraktikas vahetult rakendatav)

Filtrikasseti kogus=projekteeritud voolukiirus (m³/h) ÷ nimivoolukiirus filtrikasseti kohta (m³/h) × 1,2 (ohutustegur, et tulla toime voolukiiruse kõikumisega)

Nimivoolukiirus filtrikasseti võrdlusaluse kohta (tööstuse standard, filtrikasseti pikkuse põhjal):

• 10-tolline filtrikassett: 0,5–1,0 m³/h;

• 20-tolline filtrikassett: 1,0–2,0 m³/h;

• 30-tolline filtrikassett: 1,5–3,0 m³/h;

• 40-tolline filtrikassett: 2,0–4,0 m³/h.

Näide: Teatud RO-membraanisüsteem on loodud tootma 20 m³/h vett. Kasutades 20-tollisi PP sulapuhutud filtrikassette (nimivoolukiirus ühe kasseti kohta 1,5 m³/h), kasutatakse tegelikult padrunite arv=20 ÷ 1,5 × 1,2 ≈ 16 padrunit. 16 kassetti (või 18 padruniga).

2. Filtri läbimõõdu valik (ühildub filtrikasseti kogusega, tagades ühtlase veevoolu)

Filtri läbimõõt tuleb arvutada filtrikassettide arvu ja läbimõõdu alusel, et tagada padrunite vahel piisavad veevoolukanalid (vahekaugus on suurem või võrdne 10 mm), et vältida ebaühtlase veevoolu ülekoormamist mõne padruniga.

• 1~5 filtrikassetti: φ200mm korpus;

• 6~12 filtrikassetti: φ300mm korpus;

• 13~20 filtrit: φ400mm korpus;

• 21-30 filtrit: φ500mm korpus.

Täiendus: suure -vooluhulga korral (vee tootmine > 50 m³/h) saab paralleelselt ühendada mitu turvafiltrit, et vältida ühes filtris liiga suuri diameetreid, mis võivad mõjutada kasutamist, hooldust ja paigaldust.