行情况与标准设计的运行数据进行比较,这样用户可以确定脱盐率或产水量的变化是否由于膜污染、膜元件损坏所致,还是运行条件不同的差别。
海德能提供了一个在Windows操作系统运行的数据标准化程序:RODATA,可从海德能网站www.membranes.com下载。 1、标准化方程
1)流量标准化
总驱动压力(NDP)和温度对膜透水性的影响。NDP受到系统加压、压力降、渗透压和系统产水压力的影响。NDP增加时,膜的产水量会加大。温度的影响类似,在较高温度下膜的产水量也会较高。温度关联因子(TCF)用来校正流量受温度的影响。标准化流量由(1)式给出,用目前流量与初始NDP和当前NDP的比值以及初始TCF和当前TCF的比值相乘即得到标化流量。
QN=Qt×(NDPr/NDPt) ×(TCFr/TCFt) (1) 其中:
QN — t时间的标准化流量(体积/时间) Qt — t时间的实际流量 (体积/时间) NDPr 参考点总驱动压力(压力单位) NDPt 时间t的总驱动压力(压力单位) TCFr 参考温度校正因子(无量纲) TCFt 时间t的温度校正因子(无量纲)
(2)式是总 驱动压力的计算公式。单位皆为压力单位,如psi、
kpa、bar等。
NDP=Pf-1/2Pfb-Posm-Pp (2) 其中: Pf 进水压力
Pfb 进水和浓水之间的压力降 Posm 渗透压 Pp 产水压力
渗透压可进一步扩展为(3)式:
Posm=CFIm×Cf×11/1000×Kp-cond (3) 其中:
CFim 为平均浓缩因子对数 Cf 进水电导
Kp-cond 为从压力到电导的转换因子,该常数是样品TDS的函数 对数平均浓度因子可进一步扩展为方程(4): CFim=In[1/(1-R)]/R (4) 其中R 为回收率,表达为R=Qp/Qf (5)
即产水流量除以进水流量。温度修正因子由(6)式给出: TCF=exp{K×[1/(273+t)-1/298]} (6)
其中t为摄氏温度,K为膜材料常数,对于复合膜来说,K为2700。
2)透盐率的标准化
系统的透盐率可按(7)式计算:
%SPn=(EPFa/EPFn)×(STCFn/STCFa)×%Spa (7) 其中:
%SPn 标准化透盐率百分数 %SPa 实际透盐率百分数
EPFn 膜元件在标准条件下的产水量 EPFa 膜元件实际产水量
STCFn 标准条件下的透盐率修正因子 STCFa 实际透盐率修正因子 实际脱盐率由(8)式给出:
%Spa=Cp/Cfb (8) 其中:
Cp 产水浓度,ppm
Cfb 进水-浓水浓度,ppm,等于进水ppm浓度乘以回收率的对数平均值(见4式),即Cfb=Cf×CFIm
膜元件在标准条件下的产水量是唯一的,该数值来自于制造商。膜元件的实际产水量取决于系统的实际情况。
透盐率温度修正因子由制造商提供。如果没有该数值,可用TCF取代(见6式)。
3)膜性能的明显变化
运行参数对膜的性能有很大影响。能常会导致产水量和质量下降产水水质的恶化。
低产水量:
进水泵压力不变,进水温度下降; 用节流阀降低RO进水压力; 进水泵压力不变时增加产水背压;
进水TDS(或电导率)增加,这会增加产水通过膜时所必须克服的渗透压;
系统回收率增加,这会增加系统的平均进水/浓水的TDS,从而增加渗透压;
膜表面发生污染;
进水流道网格的污染导致进水一浓水压力降增加,从而降低了元件末端的NDP(总驱动压力)。 产水品质下降:
下列运行参数变化会导致实际产水水质劣化,即产水的TDS或电导率增加:
进水温度上升时通过调节运行参数保持系统产水量不变; 系统产水量下降,这会降低膜通量,导致原来稀释透过膜的盐分所需的纯水量减少;
进水TDS(或电导率)增加,脱盐率不变,但产水盐度随之增加; 系统回收率增加,这会增加系统的浓水TDS浓度; 膜面污染; O型圈密封损坏;
膜面损坏(比如受到氯的影响)致使膜的透盐率增加。
使用标准化程序来排除进水的压力、温度和浓度的影响。主要会更加清楚的分辨膜污染、膜降解和系统问题(比如O圈损坏)的存在。标准化数据图表不仅仅显示了在一定时间RO系统运行条件,而且显示了运行的历史资料,这些图表是故障诊断的主要手段。
4)标准化数据
海德能的RODATA标准化程序给出如下标准化数据图表: 标准化透盐率-时间曲线
这个曲线给出了系统从启动之日起的标准化透盐率与系统参考数的对比。
标准化产水量-时间曲线
该曲线给出了系统从启动之日起的标准化产水量与系统参考数的对比。
盐迁移系数-时间曲线
盐迁移系数(STC)曲线是值得关注的。这个数的重量性是代表了盐透过膜速率的一个系数,单位是米/秒。根据该系数我们可以对不同使用进点的膜进行对比,而与具体的运行参数无关。盐迁移系数受到进水离子组成的影响,比如二价离子增加时,盐迁移系数会较低。
水迁移系数-时间曲线
水迁移系数(WTC)也是值得我们关注的。该系数的主要性在于表达了水通过膜的速率,单位为米/秒-kPa。根据该系数我们可以对不同使用地点的膜进行对比,与具体的运行参数无关。