4.4.5. Расчет основных параметров установки ультрафильтрации

 

  К оглавлению книги

При расчете основных параметров ультрафильтрации определяются: селективность, расход фильтрата, удельный расход фильтрата, перепад давления на мембране, проницаемость.

Следует отметить, что для микро- и ультрафильтрации существует зависимость проницаемости от температуры, что необходимо учитывать в расчетах.

Нормализованная проницаемость

Поскольку проницаемость зависит от температуры воды (что является следствием изменения вязкости воды с температурой), этот параметр может быть нормализован для сравнения производительности на протяжении определенного промежутка времени. Это делается при помощи поправочного температурного коэффициента. Нормализованная проницаемость (обычно в л/(м 2 •ч•атм) вычисляется следующим образом:

, (4.3)

где K 20 – проницаемость, нормализованная к 20 ° C , K – проницаемость при данной температуре, K t – температурный поправочный коэффициент.

Основная причина температурного изменения проницаемости – изменение с температурой вязкости воды. Предполагая, что течение жидкости через поры подчиняется зависимости Хагена-Пуазейля, температурный поправочный коэффициент можно записать как:

, (4.4)

где n (20 ° C ) – динамическая вязкость при 20 °С, а n ( t ) – динамическая вязкость при температуре t :

[П a ·с], (4.5)

t – температура в градусах Цельсия [130].

Более точно для конкретных мембран значение поправочного коэффициента определяют эмпирически. Для мембран dizzer ® , выпускаемых фирмой « Inge », на рис. 4.33 представлено сравнение зависимости эмпирического и теоретического коэффициентов от температуры. Видно, что отличия невелики и связаны с тем, что одна кривая учитывает только изменение вязкости воды, а вторая – еще и изменение структуры мембран с температурой.

image description

Рис. 4.33. Температурный поправочный коэффициент

Гидравлический КПД

Гидравлический КПД или степень использования пермеата процесса ультрафильтрации при работе в режиме тупиковой фильтрации и регенерации обратным током фильтрата определяется как отношение конечного выхода фильтрата к полному расходу подаваемой на установку исходной воды. Чем чаще для установки проводится процедура обратной промывки, тем ниже гидравлический КПД установки.

, (4.6)

где КПД – гидравлический КПД, %; V` ф – расход фильтрата, м 3 /ч; V` обр.пром – расход обратной промывки, м 3 /ч; V` прям.пром – расход прямой промывки, м 3 /ч; t ф – время (продолжительность) фильтрования, ч; t обр.пром – время обратной промывки, ч; t прям.пром – время прямой промывки, ч.

Если для установки не проводится прямая промывка, уравнение упрощается:

(4.7)

Гидравлический КПД ультрафильтрационных установок для относительно чистой воды составляет до 95%, для воды низкого качества вследствие необходимости частых отмывок он снижается до 70–80%.

Для расчета ультрафильтрационных установок можно воспользоваться компьютерными программами, которые свободно распространяются производителями мембранных элементов.

Однако при использовании ультрафильтрации для очистки поверхностных вод, состав которых подвержен сильным сезонным колебаниям, желательно проводить длительные пилотные испытания на конкретном водозаборе. Они позволяют определить саму возможность эффективной очистки воды данного состава, производительность мембраны, перепад давления и оптимизировать время и частоту промывок, необходимые при этом реагенты и их концентрацию (раздел 4.7.3).

Rambler's Top100 Rambler's Top100