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从图3中可以看出,总体来看,TMP在冬季与夏季期间呈现有规律的升高和降低的趋势,冬季高夏季低。CIP清洗前TMP变化范围在49~88 kPa,平均TMP为62 kPa,清洗后TMP变化范围在 44~61 kPa,平均TMP为51 kPa,平均每次下降值为11 kPa。
3.2运行中渗透率的变化
运行中,除了要关注实际TMP的增长情况,还要关注每一次清洗后,膜性能的恢复情况。为了消除温度和运行通量不同等因素的影响,选取相同运行通量下的渗透率来进行比较(见图4)。
从图4中可以看出,3年中,CIP清洗前的渗透率变化范围在1.189~1.579 L/(m2˙h˙kPa),平均为1.358 L/(m2˙h˙kPa)。CIP清洗后的渗透率变化范围在1.495~1.987 L/(m2˙h˙kPa),平均为1.687 L/(m2˙h˙kPa)。渗透率随着季节有规律地波动,一般在冬季较高,夏季较低。
为了更好地衡量清洗对膜的恢复效果,将膜第一次清洗后,通量为80 L/(m2˙h)时的初始渗透率值1.88 L/(m2˙h˙kPa)作为比较标准,以后每次清洗后的渗透率值都与该值进行比较,用来衡量膜的恢复性能。结果见图5。
从图5中可以发现,在长期运行过程中,膜的渗透恢复率呈现有规律的变化,且一直维持在较高水平,说明膜污染得到有效的控制。膜的渗透恢复率在79.5%~105.7%波动,平均为89.4%。最初有3次的恢复率超过了100%,可能是因为第一次CIP清洗后,膜的性能没有彻底恢复,而在后面几次得到了彻底的恢复。
同时,从图5中也可以发现,渗透恢复率随着温度的升高,有所降低。这可能与渗透率计算过程中,修正系数的值有关。也可能与季节温度不同时,膜受的污染不同有关,在温度低的季节,膜受的污染比较容易恢复,而在温度高的季节,膜受的污染不容易恢复。
4 膜系统运行成本分析
在膜运行过程中,药剂主要用于化学清洗。碱洗用的是10%的次氯酸钠溶液以及氢氧化钠溶液,酸洗用的是柠檬酸。根据原设计,在清洗废液的中和过程中,需用亚硫酸氢钠对次氯酸钠进行还原,但在实际运行过程中,发现并不需要使用,因此,实际并没有用到亚硫酸氢钠。膜系统投运后,经过统计,其药耗为0.006元/m3。
经过统计,电耗为0.068 9 kW˙h/m3(合同签订值0.071 5 kW˙h/m3),电费按照0.8元/(kW˙h)计算,则电耗为0.056元/m3。膜系统总运行费用为0.062元/m3,其中电耗占90.32%,药耗只占9.68%。可见,膜系统最大的运行费用在电费。
5 结语
(1)膜系统长期运行结果表明,膜对有机物和氨氮基本没有去除效果,但是对浊度和微生物具有很好的去除效果,其出水浊度平均在0.02 NTU,出水大肠菌群数<1 MPN/100 mL。
(2)膜系统采用气水联合反洗并结合EFM清洗及CIP清洗,有效地控制了膜污染,系统运行近4年来,跨膜压差、渗透率等主要控制指标均没有明显上升。
(3)膜系统运行中,总运行费用为0.062元/ m3,其中电耗占90.32%,药耗只占9.68%。
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