Ύδρευση και Αποχέτευση|Σύντομη διαδικασία+Υψηλή ροή+Κεραμική μεμβράνη+Σταθερή λειτουργία

1.1 Δοκιμαστική πηγή νερού

Το ακατέργαστο νερό για αυτή τη δοκιμή λαμβάνεται από ένα μεγάλο εργοστάσιο νερού στην κεντρική αστική περιοχή του Δέλτα του ποταμού Yangtze. Το ακατέργαστο νερό από τη δεξαμενή Q του ποταμού Yangtze χρησιμοποιείται ως καθημερινή πηγή νερού και η δεξαμενή J της λεκάνης της λίμνης Taihu χρησιμοποιείται ως πηγή νερού έκτακτης ανάγκης. Η πειραματική περίοδος έχει μεγάλο χρονικό διάστημα, με τη χειμερινή θερμοκρασία νερού 8-9 βαθμού και τη θερινή θερμοκρασία νερού 30-33 βαθμούς . Η ημερήσια ποιότητα του ακατέργαστου νερού είναι νερό Κατηγορίας ΙΙ-ΙΙΙ και η πηγή νερού έκτακτης ανάγκης είναι συνολικά Κλάση III, με ορισμένους δείκτες να είναι Κλάσης IV. Το ακατέργαστο νερό που χρησιμοποιείται σε αυτό το πείραμα είναι κυρίως ακατέργαστο νερό του ποταμού Yangtze σε πραγματικό χρόνο.

1.2 Πειραματική συσκευή και παράμετροι λειτουργίας

(1) Πιλοτικό εργοστάσιο. Η συνολική συναρμολόγηση της πιλοτικής μονάδας περιλαμβάνει κυρίως δεξαμενή αντίδρασης κροκίδωσης, δεξαμενή μεμβράνης δεξαμενής αντίδρασης σύζευξης επίπεδης κεραμικής μεμβράνης όζοντος, δεξαμενή παραγωγής νερού που χρησιμεύει επίσης ως δεξαμενή νερού αντίστροφης έκπλυσης, δωμάτιο ελέγχου εξοπλισμού, δωμάτιο δοσομέτρησης, βαλβίδα αγωγού σύστημα και αυτόματο σύστημα ελέγχου. Το σύστημα καλύπτει έκταση 8 m², έχει ύψος 4,7 m και έχει ικανότητα επεξεργασίας περίπου 60 m ³/d. Τα κύρια εξαρτήματα στη δεξαμενή μεμβράνης είναι αεριστές όζοντος, επίπεδες μονάδες κεραμικής μεμβράνης και αισθητήρες στάθμης υγρού. Η αίθουσα εξοπλισμού περιλαμβάνει συσκευές όπως γεννήτριες όζοντος, αντλίες νερού, αντλίες εισόδου, αντλίες αντίστροφης πλύσης, μετρητές ροής, φυσητήρες και αισθητήρες πίεσης. Η αίθουσα δοσομέτρησης περιλαμβάνει δοσομετρική αντλία πηκτικού και δοσομετρική δεξαμενή, δοσομετρική αντλία υποχλωριώδους νατρίου και δοσομετρική δεξαμενή, δοσομετρική αντλία κιτρικού οξέος και δοσομετρική δεξαμενή. Το σύστημα βαλβίδων σωληνώσεων περιλαμβάνει σωλήνες ακατέργαστου νερού, σωλήνες νερού παραγωγής, σωλήνες ανάστροφης πλύσης, σωλήνες αποχέτευσης, σωλήνες υπερχείλισης κ.λπ. Το σύστημα αυτοελέγχου εμφανίζεται και λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια οθόνη αφής, σχεδιασμένη με χρήση λογισμικού διαμόρφωσης και ελέγχεται χρησιμοποιώντας προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή. Οι παράμετροι λειτουργίας μπορούν να ρυθμιστούν και τα δεδομένα μπορούν να εξαχθούν στον πίνακα.

(2) Διαδικασία λειτουργίας. Το ακατέργαστο νερό αντλείται στο σύστημα και το πηκτικό αναμιγνύεται γρήγορα και καλά με το ακατέργαστο νερό υπό τη δράση του αναμικτήρα πριν εισέλθει στη δεξαμενή αντίδρασης κροκίδωσης. Στη συνέχεια, εισέρχεται στη δεξαμενή αντίδρασης σύζευξης κεραμικής μεμβράνης πλάκας όζοντος από τον πυθμένα της δεξαμενής μεμβράνης και η συγκέντρωση του όζοντος στη δεξαμενή διατηρείται μέσω συνεχούς αερισμού. Το σύστημα υιοθετεί μια διακοπτόμενη λειτουργία, η οποία περιλαμβάνει φιλτράρισμα του παραγόμενου νερού, αντίστροφη πλύση αέρα-νερού και φιλτράρισμα του παραγόμενου νερού, με καθημερινή εκκένωση. Το φιλτραρισμένο νερό υιοθετεί φιλτράρισμα σταθερής ροής και ο προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής και η ρυθμιστική βαλβίδα προσαρμόζουν αυτόματα το άνοιγμα της βαλβίδας σύμφωνα με τον καθορισμένο ρυθμό ροής νερού για να διατηρήσουν σταθερό ρυθμό ροής νερού. Η αντλία νερού παραγωγής φιλτράρει το νερό στη δεξαμενή μεμβράνης στη δεξαμενή νερού παραγωγής. Η δεξαμενή νερού παραγωγής είναι εξοπλισμένη με σωλήνα υπερχείλισης και η περίσσεια νερού εκκενώνεται μέσω υπερχείλισης για να διατηρηθεί η στάθμη του υγρού της δεξαμενής νερού παραγωγής και να διασφαλιστεί η παροχή νερού αντίστροφης έκπλυσης.

(3) Παράμετροι μεμβράνης. Η μονάδα επίπεδης κεραμικής μεμβράνης έχει εξωτερικές διαστάσεις 310 mm × 650 mm × 2450 mm. Είναι μια μεμβράνη εγχώριας παραγωγής με στρώμα σφαιρικής μεμβράνης άλφα αλουμίνας sub micron και στρώμα στήριξης με μέγεθος σωματιδίων σκόνης 5 μ m. Η μονάδα μεμβράνης αποτελείται από 8 στρώματα, με το κάτω στρώμα να αποτελείται από όζον και διάτρητο στρώμα αερισμού και τα πάνω 7 στρώματα να αποτελούνται από στρώμα μεμβράνης. Η συνολική αποτελεσματική επιφάνεια μεμβράνης είναι 24 m² και η πυκνότητα πλήρωσης της κεραμικής μεμβράνης είναι 88,8 m²/m ³, η οποία είναι υψηλότερη από την πυκνότητα πλήρωσης του τρέχοντος έργου κεραμικής μεμβράνης γεωργικής και πόσιμου νερού (<80 m ²/m ³). Each membrane element has a size of 540 mm × 250 mm × 6 mm, a membrane pore size of 0.08~0.12 μ m, a pure water flux of ≥ 1600 L/(m ² · h · bar), a membrane thickness of 20~30 μ m, and a flexural strength of ≥ 40 MPa.

(4) Συνθήκες κροκίδωσης. Η δεξαμενή κροκίδωσης σε αυτό το πείραμα υποστηρίζει δύο συνθήκες εργασίας: "κροκίδωση" και "μικρο κροκίδωση".

Κροκίδωση: Θειικό αλουμίνιο 20 mg/L, χρόνος κροκίδωσης 30 λεπτά, προστέθηκε στο πρώτο στάδιο της δεξαμενής κροκίδωσης. Μικρο κροκίδωση: Θειικό αλουμίνιο 7,5 mg/L, χρόνος κροκίδωσης 15 λεπτά, προστέθηκε στο δεύτερο στάδιο της δεξαμενής κροκίδωσης.

(5) Γεννήτρια όζοντος. Το πείραμα μπορεί να ελέγξει την προσθήκη όζοντος ανοίγοντας και κλείνοντας τη συσκευή όζοντος. Χρησιμοποιώντας μια πηγή αέρα, ο ρυθμός ροής εισαγωγής ελέγχεται σε 12-15 L/min, η παραγωγή όζοντος είναι 6 g/h και η συνολική ισχύς του μηχανήματος είναι 180 W.

(6) Καθαρισμός και αποκατάσταση μεμβρανών. Η αντίστροφη πλύση του συστήματος κεραμικής μεμβράνης υιοθετεί την αντίστροφη πλύση αέρα-νερού, που σημαίνει ότι η μεμβράνη αντλείται από μια αντλία νερού αντίστροφης πλύσης από τη δεξαμενή παραγωγής νερού μέσω του αγωγού παραγωγής νερού και εγχέεται πίσω στη μεμβράνη. Το νερό διαρρέει από την επιφάνεια της μεμβράνης, ξεπλένοντας τη βρωμιά στην επιφάνεια της μεμβράνης. Το αέριο παρέχεται από έναν ανεμιστήρα και οι φυσαλίδες διοχετεύονται μέσω διάτρητων σωλήνων αερισμού για να ξεπλυθεί η επιφάνεια της μεμβράνης. Ο σχεδιασμένος ρυθμός ροής για το πλύσιμο με νερό είναι 300 LHM και ο σχεδιασμένος ρυθμός ροής για το πλύσιμο με αέρα είναι 90 m ³/(m ² · h), με διάρκεια 30 δευτερόλεπτα και οπισθόπλυση κάθε 30 λεπτά.

Για να διατηρηθεί η μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία της κεραμικής μεμβράνης, χρησιμοποιείται χημικός καθαρισμός συντήρησης όταν η διαφορά πίεσης στη διαμεμβράνη αυξάνεται στα 35 kPa και τελειώνει ο κύκλος δοκιμής. Όταν ο χρόνος συνεχούς δοκιμής είναι μεγάλος (Ενότητες 2.1, 2.3, 2.4), μουλιάστε σε 1000 mg/L υποχλωριώδες νάτριο για 24 ώρες (εάν χρειάζεται, ξεπλύνετε καλά και στη συνέχεια εμποτίστε σε 1000 mg/L κιτρικό οξύ για 24 ώρες), ξεπλύνετε καλά και αφήστε στην άκρη για τον επόμενο κύκλο δοκιμής. Όταν ο χρόνος συνεχούς δοκιμής είναι εντός 1 ημέρας (Κεφάλαιο 2.2), μουλιάστε το σε 500 mg/L υποχλωριώδες νάτριο για 2 ώρες, ξεπλύνετε το καθαρό και αφήστε το στην άκρη για τον επόμενο κύκλο δοκιμής. Ο δείκτης για την εκτίμηση της καθαρότητας του καθαρισμού κεραμικής μεμβράνης είναι ότι η αρχική διαφορά πίεσης διαμεμβρανικής δεν είναι μεγαλύτερη από 15 kPa.

2.1 Σταθερή λειτουργία υψηλής απόδοσης και σύντομης διαδικασίας

Αυτή η δοκιμή κύκλου διεξάγεται το καλοκαίρι, με τη θερμοκρασία του ακατέργαστου νερού του ποταμού Yangtze και της μεμβράνης της δεξαμενής νερού να κυμαίνεται από 30,8 έως 31,6 βαθμούς. Η ροή παραγωγής νερού μεμβράνης είναι 100 LHM και η αποτελεσματική δόση του πηκτικού είναι 7,5 mg/L. Υιοθετείται η διαδικασία φιλτραρίσματος με μεμβράνη μικροκροκίδωσης και η αντίστροφη πλύση αέρα-νερού πραγματοποιείται κάθε 30 λεπτά. Η θολότητα εισόδου της δεξαμενής μεμβράνης είναι 8,94~13,53 NTU και η θολότητα των εκροών είναι μικρότερη από 0,05 NTU. Η αρχική διαφορά πίεσης διαμεμβράνης ήταν 13,02 kPa. Την 6η ημέρα του πειράματος, η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης αυξήθηκε στα 28,66 kPa και η δοκιμή κύκλου τελείωσε. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης έδειξε μια γραμμική και ομοιόμορφη ανοδική τάση με το χρόνο λειτουργίας.

Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η επίπεδη κεραμική μεμβράνη υιοθετεί μια διαδικασία καθαρισμού νερού μικροκροκίδωσης + κεραμικής μεμβράνης για το ακατέργαστο νερό του ποταμού Yangtze, με καλή λειτουργική σταθερότητα. Μπορεί να λειτουργήσει για τουλάχιστον 6 ημέρες χωρίς χημικό καθαρισμό συντήρησης σε υψηλή απόδοση 100 LHM και η διαφορά πίεσης διαμεμβρανικής αυξάνεται μόνο κατά 15,64 kPa, κάτι που είναι εφικτό για μηχανικούς.

Ο ρυθμός παραγωγής νερού κατά την παραπάνω δοκιμή κύκλου έφτασε το 94,6% έως 97,5%, και η σταθερότητα των εκροών ήταν καλή.

2.2 Επίδραση των συνθηκών κροκίδωσης στη διαφορά πίεσης διαμεμβράνης

Αυτή η δοκιμή κύκλου διεξάγεται το χειμώνα, με θερμοκρασία νερού πισίνας μεμβράνης 8-9 βαθμούς . Αυτό το πείραμα συγκρίνει τη διήθηση μεμβράνης κροκίδωσης και τη διήθηση μεμβράνης κροκίδωσης για να βρει την κρίσιμη ροή και επαναλαμβάνει τρεις κύκλους συνεχώς. Κάτω από δύο διαφορετικές διαδικασίες, επιλέχθηκαν πέντε παράμετροι ροής 60, 70, 80, 90 και 100 LHM για το πείραμα. Η πρώτη δοκιμαστική ροή ήταν 60 LHM και η αντίστροφη πλύση αέρα-νερού γινόταν κάθε 30 λεπτά και η ροή αυξανόταν κατά ένα επίπεδο μέχρι να φτάσει τα 100 LHM. Η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης καταγράφηκε ανάλογα.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης αυξήθηκε με την αύξηση της ροής της μεμβράνης, η οποία συμμορφώνεται με τον νόμο λειτουργίας της ρύπανσης της μεμβράνης. Δεν υπήρχε εμφανές σημείο καμπής ροής στο πειραματικό εύρος ροής του 60-100 LHM, αλλά η αύξηση στη διαφορά πίεσης διαμεμβράνης ήταν η μεγαλύτερη όταν η ροή αυξήθηκε από 60 LHM σε 70 LHM. Οι πειραματικές ομάδες με ροές 60 και 70 LHM εμφάνισαν διαφορές πίεσης διαμεμβράνης 18,77~24,34 kPa και 21,63~32,06 kPa, αντίστοιχα, μετά από μισή ώρα διήθησης μεμβράνης υπό την συνθήκη «μικροκοκίδωσης». Μετά από 30 λεπτά διήθησης μεμβράνης υπό την κατάσταση "κροκίδωσης", οι διαφορές πίεσης διαμεμβράνης ήταν 14,2~18,61 kPa και 18,49~25,20 kPa, αντίστοιχα. Μπορεί να φανεί ότι όταν η ροή της μεμβράνης είναι κάτω από 80 LHM, η επέκταση του χρόνου κροκίδωσης είναι ευεργετική για τη μείωση της διαφοράς πίεσης διαμεμβρανικής λειτουργίας, με μέση μείωση περίπου 5 kPa.

Όταν η ροή της μεμβράνης είναι μεγαλύτερη από 80 LHM, η παράταση του χρόνου κροκίδωσης έχει περιορισμένη ικανότητα βελτίωσης της διαφοράς πίεσης διαμεμβράνης. Η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης μετά από διήθηση μεμβράνης για μισή ώρα υπό συνθήκες "μικροκοκίδωσης" και "κροκίδωσης" με ροή 100 LHM είναι 27.63-28.91 kPa και 26.77-28.49 kPa, αντίστοιχα, που είναι πολύ κοντινές τιμές. Όταν η ροή της μεμβράνης είναι χαμηλή, η ανακουφιστική επίδραση του στρώματος του κέικ φίλτρου στη ρύπανση της μεμβράνης είναι σημαντική. Όταν η ροή της μεμβράνης είναι υψηλή, η αύξηση της δόσης του πηκτικού και η παράταση του χρόνου κροκίδωσης έχουν μικρή επίδραση στον έλεγχο της ρύπανσης της μεμβράνης. Εικάζεται ότι τόσο η μικροκροκίδωση όσο και η κροκίδωση μπορούν να σχηματίσουν ένα χαλαρό στρώμα κέικ φίλτρου για να ανακουφίσουν το μπλοκάρισμα της μεμβράνης. Η έρευνα του Guo Jianning δείχνει ότι μόνο μικρά λουλούδια στυπτηρίας πρέπει να σχηματιστούν για να αναχαιτιστούν από κεραμικές μεμβράνες. Επομένως, σε υψηλή απόδοση 80-100 LHM, υιοθετήθηκε μια σύντομη διαδικασία διήθησης με μεμβράνη μικροκοκκίδωσης ως η βελτιστοποιημένη ροή διεργασίας για αυτό το πείραμα, προκειμένου να μειωθεί εύλογα η δόση του πηκτικού και να συντομευτεί ο χρόνος κροκίδωσης, παρέχοντας αναφορά εμπειρία σε εφαρμογές μηχανικής.

2.3 Ο αντίκτυπος της προεπεξεργασίας υποχλωριώδους νατρίου στην τεχνολογία σύντομης λειτουργίας διεργασιών

Αυτή η δοκιμή κύκλου διεξάγεται το καλοκαίρι, με θερμοκρασία νερού πισίνας μεμβράνης 31.5-34,3 βαθμούς . Η ροή παραγωγής νερού είναι 100 LHM και η δόση της προεπεξεργασίας υποχλωριώδους νατρίου είναι 0,5 mg/L. Υιοθετείται η διαδικασία διήθησης με μεμβράνη μικροκροκίδωσης υποχλωριώδους νατρίου και η αντίστροφη πλύση αέρα-νερού πραγματοποιείται κάθε 30 λεπτά. Η θολότητα εισόδου της δεξαμενής μεμβράνης είναι 12.3-15.74 NTU και η θολότητα των εκροών είναι μικρότερη από 0,05 NTU. Η αρχική διαφορά πίεσης διαμεμβρανικής ήταν 11,14 kPa και η δοκιμή διήρκεσε μέχρι την 4,6η ημέρα (περίπου 110 ώρες), όταν η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης αυξήθηκε στα 33,54 kPa και η δοκιμή κύκλου τελείωσε.

Τα πειραματικά αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η προεπεξεργασία με 0,5 mg/L υποχλωριώδες νάτριο, σε σύγκριση με καμία προκατεργασία, χρησιμοποιώντας μόνο τη διαδικασία διήθησης με μεμβράνη μικροκροκίδωσης συντομεύει στην πραγματικότητα τον κύκλο καθαρισμού της μεμβράνης. Από την παρατήρηση στο σημείο της δοκιμής, διαπιστώθηκε ότι η επιφάνεια της μεμβράνης εμφανίστηκε κίτρινο καφέ μετά από οπισθόπλυση, τα κροκίδια αισθάνονταν κολλώδη και το συμπυκνωμένο νερό ήταν μαύρο. Εικάζεται ότι η κολλώδης κροκίδα είναι η ρύπανση του στρώματος γέλης. Μπορεί το υποχλωριώδες νάτριο να συνδυάζεται κατά προτίμηση με υδρόφιλα οργανικά, τα οποία μειώνουν τη σταθερότητα στο νερό, επηρεάζουν τον συνδυασμό πηκτικού και κολλοειδούς, υδρόφοβων μακρομορίων με αρνητικό ηλεκτρισμό και σωματιδίων για να σχηματίσουν χαλαρές κροκίδες, που ενισχύουν την πρόσφυση των κροκίδων στην επιφάνεια της μεμβράνης , επηρεάζει το αποτέλεσμα της αντίστροφης πλύσης και συντομεύει τον κύκλο καθαρισμού συντήρησης. Ταυτόχρονα, δεν μπορεί να αποκλειστεί ότι το υποχλωριώδες νάτριο έχει ως αποτέλεσμα να σκοτώνει τα φύκια και να προκαλεί βλάβες στα κύτταρα στο ακατέργαστο νερό. Πολυσακχαρίτες, πρωτεΐνες, χουμικά οξέα και άλλες ουσίες απελευθερώνονται και προσκολλώνται στη μεμβράνη, γεγονός που μπορεί να επιδεινώσει τη ρύπανση της μεμβράνης. Ωστόσο, λόγω της έλλειψης περαιτέρω διερεύνησης αυτού του φαινομένου σε αυτό το πείραμα, είναι αδύνατο να υποθέσουμε με ακρίβεια την αιτία του. Με βάση αποκλειστικά τα υπάρχοντα πειραματικά αποτελέσματα, θα πρέπει να δίνεται προσοχή όταν χρησιμοποιείται υποχλωριώδες νάτριο ως μέθοδος προεπεξεργασίας για κεραμικές μεμβράνες όταν χρησιμοποιείται τεχνολογία σύντομης διεργασίας.

Φωτογραφίες επιτόπου πριν και μετά την προεπεξεργασία με υποχλωριώδες νάτριο

2.4 Η επίδραση των διακυμάνσεων στη θολότητα του ακατέργαστου νερού στη σταθερή λειτουργία των μεμβρανών

2.4.1 Επεξεργασία «Micro κροκίδωση+φιλτράρισμα μεμβράνης» καθημερινού ακατέργαστου νερού (Υπόταμος Yangtze River Q Reservoir)

Αυτό το πείραμα κύκλου διεξάγεται το χειμώνα, με ροή παραγωγής νερού 100 LHM, χρησιμοποιώντας μια διαδικασία φιλτραρίσματος μεμβράνης μικροκοκίδωσης και διεξαγωγή οπισθόπλυσης αέρα-νερού κάθε 30 λεπτά. Μετά την ολοκλήρωση κάθε κύκλου, πραγματοποιείται καθαρισμός χημικής συντήρησης για να προχωρήσετε στον επόμενο γύρο. Πραγματοποιούνται τρεις διαδοχικοί γύροι δοκιμών. Κατά τη διάρκεια των τριών γύρων δοκιμών, η θερμοκρασία του ακατέργαστου νερού παρέμεινε σχετικά σταθερή στους (8,0 ± 1,2) βαθμούς. Το pH είναι πολύ σταθερό, στο 8,53 ± 0,23. Ωστόσο, η θολότητα του ακατέργαστου νερού παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις: στον πρώτο γύρο των πειραμάτων, η θολότητα του ακατέργαστου νερού ήταν (48,7 ± 3,9) NTU. Η θολότητα του ακατέργαστου νερού στον δεύτερο γύρο των πειραμάτων ήταν (14,47 ± 8) NTU. Η θολότητα του ακατέργαστου νερού στις πρώτες 5 ημέρες του τρίτου γύρου του πειράματος ήταν (5,85 ± 1,43) NTU, και τις επόμενες δύο ημέρες, η θολότητα αυξήθηκε ξαφνικά σε πάνω από 30 NTU. Η θολότητα του νερού που παρήχθη στους τρεις γύρους δοκιμών ήταν μικρότερη από 0,05 NTU. Οι αρχικές διαφορές πίεσης διαμεμβρανικής για τον πρώτο, δεύτερο και τρίτο γύρο δοκιμής ήταν 10,64, 11,07 και 10,37 kPa, αντίστοιχα. Οι δοκιμές διεξήχθησαν μέχρι την 5η, 5η και 7η ημέρα και η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης αυξήθηκε σε περίπου 35 kPa, σηματοδοτώντας το τέλος της κυκλικής δοκιμής.

Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι αν και η θολότητα του ακατέργαστου νερού ποικίλλει πολύ, η λειτουργία της επίπεδης κεραμικής μεμβράνης είναι σχετικά σταθερή και μπορεί να λειτουργεί συνεχώς για 5-7 ημέρες χωρίς χημικό καθαρισμό συντήρησης με ροή 100 LHM. Στον τρίτο γύρο των πειραμάτων, η θολότητα του ακατέργαστου νερού ήταν η χαμηλότερη, η κλίση της αύξησης της διαφοράς πίεσης στη διαμεμβράνη ήταν η μικρότερη και μπορούσε να λειτουργήσει συνεχώς για 7 ημέρες, υποδεικνύοντας ότι η χαμηλή θολότητα του ακατέργαστου νερού είναι ευεργετική για την επέκταση ο κύκλος φιλτραρίσματος της μεμβράνης και είναι σύμφωνος με τον νόμο ρύπανσης της μεμβράνης.

2.4.2 Επεξεργασία ακατέργαστου νερού έκτακτης ανάγκης με διήθηση με μεμβράνη όζοντος μικροκοκκίδωσης (δεξαμενή J στη λεκάνη της λίμνης Taihu Lake)

Αυτή η δοκιμή κύκλου διεξάγεται το φθινόπωρο και το χειμώνα, συμπίπτοντας με τον διακόπτη έκτακτης ανάγκης του ακατέργαστου νερού. Σε σύγκριση με το ακατέργαστο νερό Q, η θολότητα και η οργανική ύλη του ακατέργαστου νερού της δεξαμενής J είναι σχετικά υψηλότερες. Η τεχνολογία του όζοντος έχει προστεθεί σε αυτή τη δοκιμή κύκλου. Η ροή παραγωγής νερού είναι 100 LHM και η συγκέντρωση του όζοντος που προστίθεται είναι 0,5 mg/L. Υιοθετείται η διαδικασία φιλτραρίσματος με μεμβράνη όζοντος με μικροκοκκίδωση και η αντίστροφη πλύση αέρα-νερού πραγματοποιείται κάθε 30 λεπτά. Μετά την ολοκλήρωση κάθε κύκλου, πραγματοποιείται καθαρισμός χημικής συντήρησης για να προχωρήσετε στον επόμενο γύρο. Πραγματοποιούνται τρεις διαδοχικοί γύροι δοκιμών. Κατά τη διάρκεια των τριών γύρων δοκιμών, υπήρξαν σημαντικές διαφορές στη θερμοκρασία του νερού του ακατέργαστου νερού. Ο πρώτος γύρος είχε θερμοκρασία νερού (18,75 ± 1.05) μοίρες, ο δεύτερος γύρος είχε θερμοκρασία νερού (11,05 ± 0,25) μοίρες και ο τρίτος γύρος είχε θερμοκρασία νερού (8,05 ± 0,45 ) βαθμός (δεν συμπεριλήφθηκε η ξαφνική αύξηση της θερμοκρασίας του νερού την τελευταία ημέρα). Το pH είναι πολύ σταθερό σε (8,20 ± 0,14). Η θολότητα του ακατέργαστου νερού παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις: στον πρώτο γύρο δοκιμών, η θολότητα του ακατέργαστου νερού ήταν (82,2 ± 8,8) NTU. Η θολότητα του ακατέργαστου νερού στον δεύτερο γύρο των πειραμάτων ήταν (119,35 ± 10,65) NTU. Η θολότητα του ακατέργαστου νερού στον τρίτο γύρο των πειραμάτων ήταν (119,35 ± 10,65) NTU. Η θολότητα του νερού που παρήχθη στους τρεις γύρους δοκιμών ήταν μικρότερη από 0,05 NTU. Οι αρχικές διαφορές πίεσης διαμεμβρανικής για τον πρώτο, δεύτερο και τρίτο γύρο δοκιμής ήταν 4,5, 10,08 και 12,88 kPa, αντίστοιχα. Οι δοκιμές διεξήχθησαν μέχρι την 7η, 6η και 7η ημέρα και η διαφορά πίεσης διαμεμβράνης αυξήθηκε σε περίπου 35 kPa, σηματοδοτώντας το τέλος της κυκλικής δοκιμής.

Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι παρόλο που η θολότητα του ακατέργαστου νερού ποικίλλει πολύ, η διαδικασία όζοντος συζευγμένου με επίπεδη κεραμική μεμβράνη μπορεί να λειτουργεί συνεχώς για 6-7 ημέρες χωρίς χημικό καθαρισμό συντήρησης σε ροή 100 LHM, με καλή λειτουργική σταθερότητα. Επιπλέον, σε αυτό το πείραμα κύκλου, η θολότητα του ακατέργαστου νερού ήταν σημαντικά υψηλότερη από αυτή του ημερήσιου ακατέργαστου νερού στην ενότητα 2.4.1, αλλά ο κύκλος συνεχούς λειτουργίας δεν επηρεάστηκε, υποδεικνύοντας ότι η διαδικασία της κεραμικής μεμβράνης μπορεί να προσαρμοστεί σε υψηλή θολότητα συνθήκες. Λόγω της σύντομης περιόδου για την αλλαγή ακατέργαστου νερού, το ακατέργαστο νερό έκτακτης ανάγκης δεν είναι ο κανόνας και τα μεταγενέστερα πειράματα δεν μπόρεσαν να λάβουν ακατέργαστο νερό έκτακτης ανάγκης για περαιτέρω έρευνα. Τα ερευνητικά αποτελέσματα του Wang Hao και άλλων δείχνουν ότι το όζον αλλάζει τη φύση της οργανικής ύλης στο νερό, μειώνει το σχηματισμό στρώματος γέλης και την προσρόφησή του στην επιφάνεια της μεμβράνης. Το όζον ευνοεί επίσης την οξείδωση επαφής της οργανικής ύλης που προσροφάται στην επιφάνεια της μεμβράνης, καθιστώντας την εκροφούμενη και έχει καλή επίδραση στην ανακούφιση της ρύπανσης της μεμβράνης.

2.5 Έρευνα για την αποτελεσματικότητα της ποιότητας του νερού

Χρησιμοποιώντας τη διεργασία καθαρισμού νερού με διήθηση με μεμβράνη micro floc σε ροή 100 LHM, η κεραμική μεμβράνη μπορεί να ελέγξει τη θολότητα κάτω από το {{10}}.0 5 NTU, και η θολότητα του παραγόμενου νερού είναι σταθερή και πληροί την απαίτηση του νέου εθνικού προτύπου μικρότερη από 1.0 NTU. Το ποσοστό απομάκρυνσης του CODMn είναι 49,9%, και το σταθερό CODMn στο παραγόμενο νερό πληροί την απαίτηση του νέου εθνικού προτύπου μικρότερη από 3 mg/L. Το ποσοστό απομάκρυνσης των ιόντων σιδήρου είναι 94,8% και η σταθερότητα των ιόντων σιδήρου στο παραγόμενο νερό πληροί την απαίτηση του νέου εθνικού προτύπου μικρότερη από {{20}},3 mg/L. Το ποσοστό απομάκρυνσης των ιόντων αλουμινίου είναι 89,8%, και η σταθερότητα των ιόντων αλουμινίου στο παραγόμενο νερό πληροί την απαίτηση του νέου εθνικού προτύπου μικρότερη από 0,2 mg/L. Η περιεκτικότητα σε ιόντα μαγγανίου στο ακατέργαστο νερό είναι σχετικά χαμηλή και πληροί την απαίτηση του νέου εθνικού προτύπου μικρότερη από 0,1 mg/L. Η διαδικασία κεραμικής μεμβράνης μπορεί να μειώσει περαιτέρω την περιεκτικότητα σε ιόντα μαγγανίου στο ακατέργαστο νερό από 0,006 mg/L σε 0,002 mg/L. Στη σύντομη διαδικασία κεραμικής μεμβράνης για την αφαίρεση CODMn, αν και οι κεραμικές μεμβράνες δεν μπορούν να αφαιρέσουν απευθείας το διαλυτό CODMn, μπορούν να αφαιρέσουν συνεργικά το CODMn που προσροφάται και μεταφέρεται από αυτά τα μικροσωματίδια αναχαιτίζοντας μικρά σωματίδια, αιωρούμενα στερεά και κολλοειδή. Επομένως, η προσθήκη πηκτικών είναι ένα βασικό βήμα, το οποίο μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα της διαδικασίας να αφαιρεί οργανική ύλη, να μειώσει το χουμικό οξύ και το φουλβικό οξύ, να μειώσει τη ρύπανση της μεμβράνης και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της αντίστροφης έκπλυσης. Ο ρυθμός απομάκρυνσης του CODMn σε αυτό το πείραμα ήταν 49,9%, το οποίο μπορεί επίσης να σχετίζεται με την ικανότητα της κεραμικής μεμβράνης να αφαιρεί μικρά σωματίδια των 0.08-0.45 μm (η ανίχνευση CODMn πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια μεμβράνη φίλτρου 0,45 μm προεπεξεργασία και το πειραματικό μέγεθος πόρων της κεραμικής μεμβράνης ήταν 0.{30}}.12 μ m).

Τα οικονομικά οφέλη ήταν πάντα ένα αναπόφευκτο βασικό ζήτημα στις εφαρμογές μεμβρανών και η ανάλυση κόστους των συστημάτων μεμβράνης περιλαμβάνει κυρίως το κόστος απόσβεσης μεμβράνης, το κόστος ισχύος, την κατανάλωση φαρμάκων, το κόστος εργασίας και άλλα έξοδα. Σκοπεύουμε να διεξαγάγουμε ανάλυση κόστους πλήρους κύκλου ζωής μιας μεμονωμένης διαδικασίας για ένα εργαστήριο μεμβράνης υπερδιήθησης κλίμακας 100000 m ³/d, που αποτελείται κυρίως από επίπεδες κεραμικές μεμβράνες και βυθισμένες οργανικές μεμβράνες, με περίοδο λειτουργίας 20 ετών. Το εργαστήριο μεμβράνης υπερδιήθησης περιλαμβάνει εξαρτήματα μεμβράνης, πολιτικού μηχανικού δεξαμενής μεμβράνης, αυτοματισμό διανομής ισχύος, σύστημα χημικής δοσολογίας, σύστημα έκπλυσης νερού και αέρα, δεξαμενή αποστράγγισης και δεξαμενή ανάκτησης, τα οποία χρησιμοποιούν 12 δεξαμενές μεμβράνης δικτύου. Το κόστος αγοράς της επίπεδης κεραμικής μεμβράνης υπολογίζεται σε 700 γιουάν/m², με ροή μεμβράνης 80-100 LMH (η υπολογιζόμενη ροή παίρνει τη μικρότερη τιμή) και διάρκεια ζωής 20 χρόνια. Το κόστος αγοράς της βυθισμένης οργανικής μεμβράνης υπερδιήθησης υπολογίζεται σε 150 γιουάν/m², με καθολική ροή μεμβράνης 25-30 LMH (η υπολογιζόμενη ροή παίρνει τη μικρότερη τιμή) και διάρκεια ζωής 8 χρόνια.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν χρησιμοποιείται τεχνολογία εμβάπτισης, η διάρκεια ζωής των κεραμικών μεμβρανών είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των οργανικών μεμβρανών. Αν και η συνολική επένδυση στην κατασκευή εργαστηρίων μεμβρανών που χρησιμοποιούν επίπεδες κεραμικές μεμβράνες ως κύρια διαδικασία είναι 15% υψηλότερη από αυτή των οργανικών μεμβρανών εμβάπτισης, το συνολικό κόστος επεξεργασίας νερού ανά τόνο κεραμικών μεμβρανών μειώνεται στην πραγματικότητα κατά 6% σε σύγκριση με τις οργανικές μεμβράνες. περίοδο λειτουργίας 20-χρόνων. Επομένως, η τεχνολογία κεραμικής μεμβράνης είναι οικονομική σε σταθερές συνθήκες λειτουργίας υψηλής απόδοσης. Για να ενισχυθεί η ανταγωνιστικότητα περαιτέρω επίπεδων κεραμικών μεμβρανών, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα: ① Βελτιστοποίηση του δομικού σχεδιασμού των εξαρτημάτων της μεμβράνης για τη βελτίωση της πυκνότητας συσκευασίας, η οποία όχι μόνο εξοικονομεί γη αλλά και μειώνει την κατανάλωση χημικών. ② Αναπτύσσοντας τη διαδικασία προετοιμασίας της κεραμικής μεμβράνης, είναι δυνατό να αυξηθεί η ροή της μεμβράνης διατηρώντας κανονικές συχνότητες έκπλυσης και χημικής πλύσης. Εκμεταλλευόμενοι το ευρύ φάσμα της ποιότητας νερού εισόδου των κεραμικών μεμβρανών, υιοθετείται μια τεχνολογία σύντομης διαδικασίας για να συντομεύσει τη ροή της διαδικασίας του φυτού νερού.

(1) Το χειμώνα, αφού ολοκληρωθεί η αντίστροφη πλύση του σώματος της πισίνας, το σώμα της πισίνας αδειάζει. Η μεμβράνη που ήταν αρχικά βυθισμένη στο νερό έρχεται σε άμεση επαφή με τον κρύο αέρα και μια μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να προκαλέσει αστάθεια στις συνδέσεις του συστήματος μεμβράνης. Τα εξαρτήματα της μεμβράνης πρέπει να έχουν αντίστοιχα μέτρα ελέγχου για τα αδύνατα σημεία διαφοράς θερμοκρασίας.

(2) Η διατήρηση σταθερού κενού κατά τη λειτουργία είναι το κλειδί για τη σταθερή λειτουργία του συστήματος. Εάν το κενό υποστεί ζημιά και συσσωρευτεί αέριο στον αγωγό, μπορεί να προκύψουν πολλαπλοί κίνδυνοι: ① πρόκληση εύκολης σπηλαίωσης της αντλίας αναρρόφησης. ② Απόφραξη με αέριο των πόρων της μεμβράνης κατά την αντίστροφη πλύση. ③ Η ανακριβής μέτρηση των δεδομένων διαφοράς πίεσης διαμεμβράνης κατά τη λειτουργία οδηγεί σε διαταραχή των σημάτων ελέγχου αντίστροφης πλύσης και διακοπής λειτουργίας.

(3) Ο δομικός σχεδιασμός των εξαρτημάτων της μεμβράνης παίζει βασικό ρόλο στη βελτίωση της πυκνότητας συσκευασίας και στη βελτίωση της απόδοσης φιλτραρίσματος των κεραμικών μεμβρανών. Για παράδειγμα, ο σχεδιασμός αερισμού και η διάταξη της μεμβράνης έχουν καλή συνεργιστική επίδραση στη σταθερή λειτουργία του συστήματος.

(4) Κατά τη λειτουργία της δεξαμενής βυθισμένης κεραμικής μεμβράνης, θα πρέπει να δίνεται προσοχή στη σκίαση, ιδιαίτερα κατά την καλοκαιρινή περίοδο εξάρσεων των φυκιών.

(1) Μια συσκευή καθαρισμού νερού σύντομης διαδικασίας με επίπεδη κεραμική μεμβράνη μικροκροκίδωσης με κλίμακα 60 m ³/d χρησιμοποιείται για την επεξεργασία ακατέργαστου νερού του ποταμού Yangtze. Μπορεί να λειτουργεί σταθερά κάτω από συνθήκες υψηλής απόδοσης 100 LHM, με κύκλο καθαρισμού συντήρησης περίπου 5-7 ημερών. Το τελικό σημείο διαφοράς πίεσης διαμεμβράνης μπορεί να ελεγχθεί εντός 35 kPa. Η κεραμική μεμβράνη σε συνδυασμό με τη διαδικασία όζοντος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία του ακατέργαστου νερού της δεξαμενής J στη λεκάνη της λίμνης Taihu για 6-7 ημέρες χωρίς χημικό καθαρισμό συντήρησης υπό ροή 100 LHM. Η έρευνα δείχνει ότι η κεραμική επίπεδη μεμβράνη μπορεί να προσαρμοστεί στο ακατέργαστο νερό του ποταμού Yangtze και στη δεξαμενή στη λεκάνη της λίμνης Taihu, και η διακύμανση της θολότητας του ακατέργαστου νερού έχει μικρή επίδραση στη σταθερή λειτουργία της μεμβράνης.

(2) Η κεραμική επίπεδη μεμβράνη μικροκροκίδωσης μπορεί να ελέγχει τη θολότητα της εκροής κάτω από 0,05 NTU, με ποσοστά απομάκρυνσης 49,9%, 94,8% και 89,8% για CODMn, ιόντα σιδήρου και ιόντα αλουμινίου, αντίστοιχα. Αυτοί οι δείκτες εκροής ανταποκρίνονται άμεσα στις απαιτήσεις του νέου εθνικού προτύπου για τα λύματα.

(3) Κατά την υιοθέτηση της σύντομης διαδικασίας της επίπεδης κεραμικής μεμβράνης μικροκροκίδωσης, το υποχλωριώδες νάτριο θα πρέπει να επιλέγεται προσεκτικά ως μέθοδος προεπεξεργασίας. Το υποχλωριώδες νάτριο μπορεί να επιδεινώσει το σχηματισμό του στρώματος γέλης και να επηρεάσει το αποτέλεσμα της αντίστροφης έκπλυσης.

(4) Κατά τη διάρκεια του πειράματος έξι μηνών, δεν βρέθηκε εξασθένηση της παραγωγής νερού και η παραγωγή νερού παρέμεινε σταθερή στο 95%. Μπορεί να προσαρμοστεί σε διάφορες συνθήκες μεταγωγής ακατέργαστου νερού και έχει εξαιρετική ποιότητα εκροής, παρέχοντας τεχνική υποστήριξη για τη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή κεραμικών μεμβρανών στη δημοτική μηχανική.

(5) Με περίοδο λειτουργίας 20- έτους ως κύκλου, το συνολικό κόστος επεξεργασίας νερού ανά τόνο επίπεδης κεραμικής μεμβράνης υψηλής απόδοσης είναι στην πραγματικότητα 6% χαμηλότερο από αυτό της βυθισμένης οργανικής μεμβράνης, πράγμα που είναι οικονομικό.

Η εφαρμογή της τεχνολογίας κεραμικών μεμβρανών στη μεγάλης κλίμακας δημοτική αγορά πόσιμου νερού έχει τις ακόλουθες βασικές προοπτικές:

(1) Με βάση τα χαρακτηριστικά των κεραμικών μεμβρανών, εξερευνήστε τεχνολογίες σύντομης διεργασίας κατάλληλες για κεραμικές μεμβράνες υψηλής απόδοσης για να βελτιώσετε την οικονομική απόδοση ολόκληρου του κύκλου ζωής.

(2) Βελτιώστε την απόδοση των κεραμικών μεμβρανών, βελτιστοποιήστε τη μέθοδο φόρτωσης για να βελτιώσετε την ικανότητα επεξεργασίας του όγκου φόρτωσης εξαρτημάτων μονάδας και να επιτύχετε εντατικοποίηση της γης.

(3) Βελτιστοποιήστε τις παραμέτρους προεπεξεργασίας και έκπλυσης, επιλέξτε το κατάλληλο μέγεθος πόρων, βελτιώστε την ομαλότητα της επιφάνειας της μεμβράνης, την υδροφιλία και άλλες μεθόδους για την ανακούφιση της ρύπανσης της κεραμικής μεμβράνης και τη μείωση της λειτουργικής δυσκολίας.

(4) Διεξαγωγή εξειδικευμένης έρευνας σχετικά με τα πρότυπα τεχνολογίας παροχής νερού οικιακής κεραμικής μεμβράνης και τα σχέδια λειτουργίας και συντήρησης.