Одне з найбільш здивуваних питань для операторів, інженерів та менеджерів ультрафільтрації - це: "Сьогоднішній тиск на вході ультрафільтрацію знову збільшився. Чи це пов’язано зі збільшенням забруднення мембран або просто тому, що температура води сьогодні нижча?"
Основна мета стандартизації даних - не змінювати вихідні дані. Натомість це полягає у усуненні впливу коливань у умовах експлуатації (наприклад, температура води, швидкості потоку та якості води) за допомогою розрахунків, відновлення "даних про продуктивність" до "стандартних умов" і, таким чином, виявляють справжню тенденцію продуктивності мембранної системи (в першу чергу ступінь забруднення).
I. Чому для стандартизації необхідні ультрафільтрація робочих даних?
На продуктивність ультрафільтрації мембрани безпосередньо впливають такі ключові робочі параметри:
1. Температура: температура води безпосередньо впливає на в'язкість води. Чим нижча температура води, тим вище в'язкість і тим більша стійкість до потоку води через мембранні волокна. Для підтримки постійної швидкості виробництва води (потік) система повинна збільшити частоту впускного насоса, що призводить до збільшення тиску на вході. І навпаки, тиск природним чином знижується влітку. Без стандартизації ви можете помилково вірити, що мембрана сильно порушена взимку.
2. Потік: Швидкість потоку пермеата (потік) та швидкість потоку промивання/промивання повітря безпосередньо впливають на силу зсуву на поверхні мембрани та ефективність видалення забруднення. Зміни швидкості потоку також впливають на тиск.
3. Впливова якість води: зміни концентрації суспендованих твердих речовин та органічної речовини в сирої води безпосередньо впливають на швидкість забруднення.
Якщо дані сировини та потоки використовуються безпосередньо для визначення того, чи потрібна мембрана очищення чи для оцінки ефективності очищення, висновки часто є помилковими та оманливими. Нормалізація даних передбачає "вирівнювання" даних з різних періодів до однієї відправної точки для порівняння.
Ii. Основні принципи та ключові параметри нормалізації даних
Теоретична основа нормалізації - це класична модель опору для мембранної фільтрації:
Tmp=μ × r × j
TMP: різниця в трансмембранному тиску, основна рушійна сила проникнення води через мембрану та показник основної продуктивності, на яку ми зосереджуємось.
μ: Динамічна в'язкість води, функція температури.
R: Загальна опір, включаючи притаманну стійкість мембрани та додаткову опір, спричинену забрудненням. Це те, що ми дійсно хочемо знати! Чим сильніше забруднення, тим більше значення R.
J: Мембранний потік, кількість води, що виробляється на одиницю мембранної площі за одиницю часу.
Наша мета - відстежувати зміни в Р. Як показує формула, навіть якщо забруднення залишається незмінним (r залишається постійним), якщо температура води μ або флюс j змінюється, TMP також зміниться.
Таким чином, ядром стандартизації є фіксація потоку j та температури μ (калібруйте їх до стандартних значень) та обчислення стандартизованої різниці трансмембранного тиску. Зміни цього стандартизованого TMP суто відображають зміни загального опору R, тобто зміни рівня забруднення.
3. Як нормалізувати дані
Припустимо, існує система ультрафільтрації, розроблена для постійного потоку.
Крок 1: Визначте "стандартні умови"
Це орієнтири для всіх розрахунків. Зазвичай дані початкової стабільної роботи системи (як правило, перші 24-48 годин після введення в експлуатацію, перш ніж відбудеться значне забруднення мембрани) як "стандартні умови".
Стандартна температура (T_STD): наприклад, 20 градусів або 25 градусів (залежно від клімату та проектних значень).
Стандартний потік (J_STD): Потік проектування системи, наприклад, 50 LMH (L/M² · H).
Стандартизований TMP (TMP_STD): початкове значення TMP системи під час стабільної роботи при стандартній температурі та потоці виробництва. Це значення служить орієнтиром для майбутніх порівнянь.
Крок 2: Збір та організація даних
Регулярно збирайте наступні необроблені дані з системи PLC/DCS (наприклад, щогодини або за зміну):
Тиск на вході (P_IN) та тиск продукту (P_OUT): використовується для обчислення фактичного TMP=(P_IN + P_OUT)/2-P_OUT (для мембран зовнішнього тиску).
Швидкість потоку виробництва (Q): використовується для обчислення фактичного потоку j=Q/Загальна площа мембрани.
Температура на вході (T).
Режим експлуатації: Вкажіть дані, записані під час фази виробництва, фази промивання або промивання. Нормалізація зазвичай проводиться лише на даних під час стабільної фази виробництва.
Крок 3: Обчисліть нормалізований трансмембранний тиск (TMP)
Це найважливіший крок розрахунку. Формула така:
Нормалізований TMP=TMP_MEASIRED × (μ_STD / μ_MEASIRED) × (j_std / j_meased)
Де:
TMP_MEADERED: фактичний трансмембранний тиск, виміряний на кроці 2.
μ_STD: В'язкість води при стандартній температурі (T_STD) (доступна з таблиці).
μ_EREADEID: В'язкість води при фактичній температурі вхідної води (T).
J_STD: стандартний потік.
J_MEADEURED: Фактичний потік.
Де:
(μ_STD / μ_MEADEURED): Коефіцієнт корекції температури. Якщо фактична температура води нижча за стандартну температуру (мкм з розміром> μ_std), цей фактор буде менше 1, тобто виправлений ТМП буде нижчим, усуваючи помилковий високий тиск, спричинений низькими температурами.
(J_std/j_measured): коефіцієнт корекції потоку. Якщо фактичний потік пермеата нижчий, ніж потік дизайну (j_measion Крок 4: Аналіз тенденцій та прийняття рішень Налаштуйте щоденний обчислений нормалізований TMP у схему тренду. Це ваша "приладова панель" для оцінки здоров'я системи. Постійне, повільне збільшення вказує на те, що забруднення повільно накопичується, нормальний процес. Раптовий стрибок вказує на те, що може відбутися раптове забруднення (наприклад, невдале хімічне дозування, раптова зміна якості води), що вимагає негайного дослідження. Постійне, швидке збільшення свідчить про те, що звичайне промивання зворотного промивання більше не є ефективним для контролю забруднення, а препарати для посиленого хімічного промивання або відновного хімічного очищення необхідні. Значне падіння після очищення вказує на те, що очищення було ефективним. Невиконання майже ініціальних значень після очищення вказує на можливе незворотне забруднення або старіння мембран. Приклад: Зимові "помилкові тривоги" у системі ультрафільтрації водопроводу Стандартні умови: t_std=25 ступінь, j_std=60 lmh, початковий tmp_std=30 kpa. Дані з зимового дня: температура води t=10 ступінь, фактичний потік j=60 lmh, вимірюється tmp=45 kpa. Нормалізований розрахунок: Таблиця: в'язкість води при 25 градусах, μ_std=0.890 mpa · s; В'язкість води при 10 градусах, μ_MEADIRED=1.307 MPA · S. Співвідношення потоку: j_std/j_measured=60/60=1. Коефіцієнт в'язкості: μ_STD/μ_MEASIRED=0.890/1,307 ≈ 0,681. Нормалізований TMP=45 KPA × 0,681 × 1 ≈ 30,6 кПа. Висновок: Нормалізований тиск становив майже 30 кПа, що відповідає початковому значенням. Це вказує на те, що підвищення тиску було виключно через падіння температури води. Практично не було нового забруднення самої мембрани, і хімічне очищення було абсолютно непотрібним. Небезпечне відключення для очищення було уникнено, заощадження витрат та продовження терміну експлуатації мембран.