น้ำประปาและการระบายน้ำ|กระบวนการสั้น + ฟลักซ์สูง + เมมเบรนเซรามิก + การทำงานที่เสถียร

1.1 ทดสอบแหล่งน้ำ

น้ำดิบสำหรับการทดสอบนี้นำมาจากโรงผลิตน้ำขนาดใหญ่ในเขตเมืองใจกลางเมืองของสามเหลี่ยมปากแม่น้ำแยงซี น้ำดิบจากอ่างเก็บน้ำ Q ของแม่น้ำแยงซีใช้เป็นแหล่งน้ำรายวัน และใช้อ่างเก็บน้ำ J ของลุ่มน้ำทะเลสาบ Taihu เป็นแหล่งน้ำฉุกเฉิน ระยะเวลาการทดลองมีช่วงยาว โดยมีอุณหภูมิของน้ำในฤดูหนาวอยู่ที่ 8-9 องศา และอุณหภูมิของน้ำในฤดูร้อนอยู่ที่ 30-33 องศา คุณภาพน้ำดิบรายวันคือน้ำ Class II-III และแหล่งน้ำฉุกเฉินโดยรวมคือ Class III โดยมีตัวบ่งชี้บางตัวเป็น Class IV น้ำดิบที่ใช้ในการทดลองนี้ส่วนใหญ่เป็นน้ำดิบในแม่น้ำแยงซีแบบเรียลไทม์

1.2 อุปกรณ์ทดลองและพารามิเตอร์การทำงาน

(1) โรงงานต้นแบบ การประกอบโดยรวมของโรงงานนำร่องส่วนใหญ่ประกอบด้วยถังปฏิกิริยาการจับตัวเป็นก้อน ถังปฏิกิริยาเมมเบรนถังปฏิกิริยาเซรามิกแบนโอโซน ถังผลิตน้ำที่ยังทำหน้าที่เป็นถังเก็บน้ำย้อน ห้องควบคุมอุปกรณ์ ห้องจ่ายสาร วาล์วท่อ และระบบควบคุมอัตโนมัติ ระบบครอบคลุมพื้นที่ 8 ม.² สูง 4.7 ม. และมีความสามารถในการประมวลผลประมาณ 60 ม.3/วัน ส่วนประกอบหลักในถังเมมเบรน ได้แก่ เครื่องเติมอากาศโอโซน โมดูลเมมเบรนเซรามิกแบบเรียบ และเซ็นเซอร์วัดระดับของเหลว ห้องอุปกรณ์ประกอบด้วยอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องกำเนิดโอโซน ปั๊มน้ำ ปั๊มทางเข้า ปั๊มย้อน มิเตอร์วัดการไหล เครื่องเป่าลม และเซ็นเซอร์ความดัน ห้องจ่ายสารประกอบด้วยปั๊มจ่ายสารตกตะกอนและถังจ่ายยา ปั๊มจ่ายสารโซเดียมไฮโปคลอไรต์และถังจ่ายยา ปั๊มจ่ายกรดซิตริก และถังจ่ายสาร ระบบวาล์วท่อประกอบด้วยท่อน้ำดิบ ท่อน้ำเพื่อการผลิต ท่อย้อน ท่อระบายน้ำทิ้ง ท่อน้ำล้น ฯลฯ ระบบควบคุมตัวเองจะแสดงและควบคุมโดยใช้หน้าจอสัมผัส ออกแบบโดยใช้ซอฟต์แวร์กำหนดค่า และควบคุมโดยใช้ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ สามารถปรับพารามิเตอร์การทำงานได้และสามารถส่งออกข้อมูลบนแผงควบคุมได้

(2) กระบวนการทำงาน น้ำดิบจะถูกสูบเข้าสู่ระบบ และสารตกตะกอนจะถูกผสมกับน้ำดิบอย่างรวดเร็วและทั่วถึงภายใต้การทำงานของเครื่องผสมก่อนที่จะเข้าสู่ถังปฏิกิริยาการจับตัวเป็นก้อน จากนั้น จะเข้าสู่ถังปฏิกิริยาเชื่อมต่อเมมเบรนแผ่นโอโซนเซรามิกจากด้านล่างของถังเมมเบรน และความเข้มข้นของโอโซนในถังจะถูกรักษาไว้ผ่านการเติมอากาศอย่างต่อเนื่อง ระบบจะใช้โหมดการทำงานแบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่งรวมถึงการกรองน้ำที่ผลิต การล้างอากาศ-น้ำ และการกรองน้ำที่ผลิตออก โดยมีการระบายออกทุกวัน น้ำกรองใช้การกรองการไหลคงที่ และตัวควบคุมตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้และวาล์วควบคุมจะปรับการเปิดวาล์วโดยอัตโนมัติตามอัตราการไหลของน้ำที่ตั้งไว้เพื่อรักษาอัตราการไหลของน้ำให้คงที่ ปั๊มน้ำสำหรับการผลิตจะกรองน้ำในถังเมมเบรนไปยังถังเก็บน้ำสำหรับการผลิต ถังน้ำสำหรับการผลิตมีท่อน้ำล้น และน้ำส่วนเกินจะถูกระบายผ่านทางน้ำล้น เพื่อรักษาระดับของเหลวของถังน้ำสำหรับการผลิต และให้แน่ใจว่ามีน้ำไหลย้อนกลับ

(3) พารามิเตอร์เมมเบรน โมดูลเมมเบรนเซรามิกแบบแบนมีขนาดภายนอก 310 มม. × 650 มม. × 2450 มม. เป็นเมมเบรนที่ผลิตในประเทศซึ่งมีชั้นฟิล์มอัลฟาอลูมินาทรงกลมต่ำกว่าไมครอน และชั้นรองรับที่มีขนาดอนุภาคผง 5 μm โมดูลเมมเบรนประกอบด้วย 8 ชั้น โดยชั้นล่างประกอบด้วยโอโซนและชั้นเติมอากาศแบบเจาะรู และ 7 ชั้นบนสุดประกอบด้วยชั้นเมมเบรน พื้นที่เมมเบรนที่มีประสิทธิภาพรวมคือ 24 ตารางเมตร และความหนาแน่นของการเติมเมมเบรนเซรามิกคือ 88.8 ตารางเมตร/m ³ ซึ่งสูงกว่าความหนาแน่นของการเติมของโครงการเมมเบรนเซรามิกสำหรับน้ำดื่มและการเกษตรในปัจจุบัน (<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) เงื่อนไขการตกตะกอน ถังจับตะกอนในการทดลองนี้รองรับเงื่อนไขการทำงานสองแบบ: "การจับตะกอน" และ "การจับตะกอนขนาดเล็ก"

การตกตะกอน: อะลูมิเนียมซัลเฟต 20 มก./ลิตร เวลาในการจับตัวเป็นก้อน 30 นาที เติมไปยังขั้นแรกของถังการจับตัวเป็นก้อน การตกตะกอนระดับไมโคร: อะลูมิเนียมซัลเฟต 7.5 มก./ลิตร เวลาในการจับตัวเป็นก้อน 15 นาที เติมลงในถังขั้นที่ 2 ของการตกตะกอน

(5) เครื่องกำเนิดโอโซน การทดลองสามารถควบคุมการเพิ่มโอโซนได้โดยการเปิดและปิดเครื่องโอโซน เมื่อใช้แหล่งอากาศ อัตราการไหลของอากาศเข้าจะถูกควบคุมที่ 12-15 ลิตร/นาที การผลิตโอโซนคือ 6 กรัม/ชั่วโมง และกำลังโดยรวมของเครื่องคือ 180 วัตต์

(6) การทำความสะอาดและฟื้นฟูเมมเบรน การล้างย้อนของระบบเมมเบรนเซรามิกใช้การล้างย้อนด้วยอากาศและน้ำ ซึ่งหมายความว่าเมมเบรนจะถูกสูบโดยปั๊มน้ำล้างย้อนจากถังผลิตน้ำผ่านท่อผลิตน้ำ และฉีดกลับเข้าไปในเมมเบรน น้ำซึมออกมาจากพื้นผิวเมมเบรน ช่วยชะล้างสิ่งสกปรกบนพื้นผิวเมมเบรน พัดลมจ่ายแก๊สและฟองอากาศจะถูกเป่าออกผ่านท่อเติมอากาศที่มีรูพรุนเพื่อชะล้างพื้นผิวเมมเบรน อัตราการไหลที่ออกแบบสำหรับการล้างด้วยน้ำคือ 300 LHM และอัตราการไหลที่ออกแบบสำหรับการล้างด้วยอากาศคือ 90 ม. ³/(ม. ² · ชม.) โดยมีระยะเวลา 30 วินาทีและล้างย้อนทุกๆ 30 นาที

เพื่อรักษาการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของเมมเบรนเซรามิก การทำความสะอาดเพื่อการบำรุงรักษาด้วยสารเคมีจะใช้เมื่อความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นเป็น 35 kPa และสิ้นสุดรอบการทดสอบ เมื่อเวลาทดสอบต่อเนื่องยาวนาน (ส่วนที่ 2.1, 2.3, 2.4) ให้แช่โซเดียมไฮโปคลอไรต์ 1000 มก./ลิตร เป็นเวลา 24 ชั่วโมง (หากจำเป็น ให้ล้างให้สะอาดแล้วแช่ในกรดซิตริก 1000 มก./ลิตร เป็นเวลา 24 ชั่วโมง) แล้วล้างออกให้สะอาด และพักไว้สำหรับการทดสอบรอบถัดไป เมื่อเวลาทดสอบต่อเนื่องคือภายใน 1 วัน (บทที่ 2.2) ให้แช่ในโซเดียมไฮโปคลอไรต์ 500 มก./ลิตร เป็นเวลา 2 ชั่วโมง แล้วล้างออกให้สะอาด และพักไว้สำหรับรอบการทดสอบถัดไป ตัวบ่งชี้ในการตัดสินความสะอาดของการทำความสะอาดเมมเบรนเซรามิกคือความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเริ่มต้นไม่เกิน 15 kPa

2.1 การทำงานที่เสถียรของปริมาณงานสูงและกระบวนการสั้น

การทดสอบรอบนี้ดำเนินการในฤดูร้อน โดยมีอุณหภูมิน้ำดิบและน้ำในถังเมมเบรนของแม่น้ำแยงซีอยู่ระหว่าง 30.8 ถึง 31.6 องศา ฟลักซ์การผลิตน้ำเมมเบรนคือ 100 LHM และปริมาณสารตกตะกอนที่มีประสิทธิผลคือ 7.5 มก./ลิตร มีการใช้กระบวนการกรองเมมเบรนแบบไมโครตกตะกอน และทำการล้างย้อนด้วยอากาศและน้ำทุกๆ 30 นาที ความขุ่นทางเข้าของถังเมมเบรนคือ 8.94~13.53 NTU และความขุ่นของน้ำทิ้งน้อยกว่า 0.05 NTU ความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเริ่มต้นคือ 13.02 kPa ในวันที่ 6 ของการทดลอง ความต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นเป็น 28.66 kPa และการทดสอบรอบสิ้นสุดลง ในระหว่างการทดลอง ความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรนแสดงแนวโน้มขึ้นเป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอขึ้นตามระยะเวลาการทำงาน

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมมเบรนเซรามิกแบบแบนใช้กระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์ของการตกตะกอนขนาดเล็ก + เมมเบรนเซรามิกสำหรับน้ำดิบในแม่น้ำแยงซี ซึ่งมีเสถียรภาพในการดำเนินงานที่ดี สามารถทำงานได้อย่างน้อย 6 วันโดยไม่ต้องทำความสะอาดเพื่อบำรุงรักษาด้วยสารเคมีที่ปริมาณงานสูง 100 LHM และความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนจะเพิ่มขึ้นเพียง 15.64 kPa ซึ่งเป็นไปได้สำหรับวิศวกรรม

อัตราการผลิตน้ำในระหว่างการทดสอบรอบข้างต้นสูงถึง 94.6% ถึง 97.5% และความเสถียรของน้ำทิ้งก็ดี

2.2 ผลของสภาวะการตกตะกอนต่อความแตกต่างของแรงดันเมมเบรน

การทดสอบรอบนี้ดำเนินการในฤดูหนาว โดยมีอุณหภูมิของน้ำในสระเมมเบรนอยู่ที่ 8-9 องศา การทดลองนี้เปรียบเทียบการกรองแบบเมมเบรนจับตะกอนและการกรองแบบเมมเบรนจับตัวเป็นก้อนขนาดเล็ก เพื่อค้นหาฟลักซ์วิกฤต และทำซ้ำสามรอบอย่างต่อเนื่อง ภายใต้กระบวนการที่แตกต่างกันสองกระบวนการ มีการเลือกพารามิเตอร์ฟลักซ์ห้าพารามิเตอร์ที่ 60, 70, 80, 90 และ 100 LHM สำหรับการทดลอง ฟลักซ์การทดสอบครั้งแรกคือ 60 LHM และการล้างย้อนด้วยอากาศ-น้ำทุกๆ 30 นาที และฟลักซ์เพิ่มขึ้นหนึ่งระดับจนกระทั่งถึง 100 LHM ความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรนถูกบันทึกตามนั้น

ผลการวิจัยพบว่าความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์ของเมมเบรน ซึ่งเป็นไปตามกฎการทำงานของการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน ไม่มีจุดเปลี่ยนเว้าของฟลักซ์ที่ชัดเจนในช่วงฟลักซ์การทดลองที่ 60-100 LHM แต่การเพิ่มขึ้นของความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรนมีมากที่สุดเมื่อฟลักซ์เพิ่มขึ้นจาก 60 LHM เป็น 70 LHM กลุ่มทดลองที่มีฟลักซ์ 60 และ 70 LHM แสดงให้เห็นความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรนที่ 18.77~24.34 kPa และ 21.63~32.06 kPa ตามลำดับ หลังจากการกรองเมมเบรนครึ่งชั่วโมงภายใต้สภาวะ "การจับตัวเป็นก้อนขนาดเล็ก" หลังจากการกรองเมมเบรนเป็นเวลา 30 นาทีภายใต้สภาวะ "การจับตัวเป็นก้อน" ความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนคือ 14.2~18.61 kPa และ 18.49~25.20 kPa ตามลำดับ จะเห็นได้ว่าเมื่อฟลักซ์ของเมมเบรนต่ำกว่า 80 LHM การขยายเวลาการจับตัวเป็นก้อนจะเป็นประโยชน์ในการลดความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรนในการทำงาน โดยมีการลดลงโดยเฉลี่ยประมาณ 5 kPa

เมื่อฟลักซ์ของเมมเบรนสูงกว่า 80 LHM การขยายเวลาการจับตัวเป็นก้อนมีความสามารถที่จำกัดในการปรับปรุงความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรน ความแตกต่างของแรงดันของเมมเบรนหลังจากการกรองเมมเบรนเป็นเวลาครึ่งชั่วโมงภายใต้สภาวะ "การจับตัวเป็นก้อนขนาดเล็ก" และ "การจับตัวเป็นก้อน" โดยมีฟลักซ์ 100 LHM คือ 27.63-28.91 kPa และ 26.77-28.49 kPa, ตามลำดับซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกันมาก เมื่อฟลักซ์ของเมมเบรนต่ำ ผลการบรรเทาของชั้นเค้กของตัวกรองต่อการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนจะมีนัยสำคัญ เมื่อฟลักซ์ของเมมเบรนสูง การเพิ่มปริมาณสารตกตะกอนและการยืดเวลาการจับตัวเป็นก้อนจะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการควบคุมการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน มีการคาดเดาว่าทั้งการจับตัวเป็นก้อนขนาดเล็กและการจับตัวเป็นก้อนสามารถสร้างชั้นเค้กกรองหลวมเพื่อบรรเทาการอุดตันของเมมเบรน การวิจัยของ Guo Jianning แสดงให้เห็นว่ามีเพียงดอกส้มขนาดเล็กเท่านั้นที่จำเป็นต้องสร้างขึ้นเพื่อให้ถูกดักจับด้วยเยื่อเซรามิก ดังนั้น ที่ปริมาณงานสูงที่ 80-100 LHM กระบวนการสั้นๆ ของการกรองเมมเบรนที่ตกตะกอนขนาดเล็กจึงถูกนำมาใช้เป็นการไหลของกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทดลองนี้ เพื่อลดปริมาณของสารตกตะกอนอย่างสมเหตุสมผล และลดระยะเวลาในการจับตัวเป็นก้อนให้สั้นลง โดยให้การอ้างอิง ประสบการณ์สำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรม

2.3 ผลกระทบของการปรับสภาพโซเดียมไฮโปคลอไรต์ต่อเทคโนโลยีการดำเนินงานแบบกระบวนการสั้น

การทดสอบรอบนี้ดำเนินการในฤดูร้อน โดยมีอุณหภูมิน้ำในสระเมมเบรนอยู่ที่ 31.5-34.3 องศา ฟลักซ์การผลิตน้ำคือ 100 LHM และปริมาณของการปรับสภาพโซเดียมไฮโปคลอไรต์คือ 0.5 มก./ลิตร ใช้กระบวนการกรองเมมเบรนตกตะกอนไมโครโซเดียมไฮโปคลอไรต์ และทำการล้างย้อนด้วยอากาศและน้ำทุกๆ 30 นาที ความขุ่นทางเข้าของถังเมมเบรนคือ 12.3-15.74 NTU และความขุ่นของน้ำทิ้งน้อยกว่า 0.05 NTU ความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเริ่มต้นคือ 11.14 kPa และการทดสอบกินเวลาจนถึงวันที่ 4.6 (ประมาณ 110 ชั่วโมง) เมื่อความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นเป็น 33.54 kPa และการทดสอบรอบสิ้นสุดลง

ผลการทดลองบ่งชี้ว่าการบำบัดล่วงหน้าด้วยโซเดียมไฮโปคลอไรต์ 0.5 มก./ลิตร เมื่อเปรียบเทียบกับการไม่บำบัดล่วงหน้า การใช้เพียงกระบวนการกรองเมมเบรนที่ตกตะกอนขนาดเล็กเท่านั้น จริงๆ แล้วจะทำให้รอบการทำความสะอาดเมมเบรนสั้นลง จากการสังเกตบนไซต์ทดสอบ พบว่าพื้นผิวของเมมเบรนปรากฏเป็นสีน้ำตาลเหลืองหลังจากการล้างย้อน คราบสกปรกจะรู้สึกเหนียว และน้ำที่มีความเข้มข้นเป็นสีดำ สันนิษฐานว่าฟล็อคเหนียวคือมลภาวะของชั้นเจล อาจเป็นไปได้ว่าโซเดียมไฮโปคลอไรต์จะรวมกันเป็นพิเศษกับสารอินทรีย์ที่ชอบน้ำ ซึ่งจะลดความเสถียรในน้ำ ส่งผลกระทบต่อการรวมกันของสารตกตะกอนและคอลลอยด์ โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ไม่ชอบน้ำที่มีไฟฟ้าเป็นลบ และอนุภาคเพื่อสร้างฟล็อคหลวม ซึ่งช่วยเพิ่มการยึดเกาะของฟล็อคบนพื้นผิวเมมเบรน ส่งผลต่อการล้างย้อน และลดรอบการทำความสะอาดเพื่อบำรุงรักษาให้สั้นลง ในขณะเดียวกันก็ไม่อาจปฏิเสธได้ว่าโซเดียมไฮโปคลอไรต์มีฤทธิ์ในการฆ่าสาหร่ายและทำให้เซลล์ในน้ำดิบเสียหาย โพลีแซ็กคาไรด์ โปรตีน กรดฮิวมิก และสารอื่นๆ จะถูกปล่อยออกมาและเกาะติดกับเมมเบรน ซึ่งอาจทำให้มลพิษของเมมเบรนรุนแรงขึ้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดการสำรวจเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ในการทดลองนี้ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดเดาสาเหตุของปรากฏการณ์นี้ได้อย่างแม่นยำ จากผลการทดลองที่มีอยู่แต่เพียงผู้เดียว ควรใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้โซเดียมไฮโปคลอไรต์เป็นวิธีการบำบัดเบื้องต้นสำหรับเมมเบรนเซรามิกเมื่อใช้เทคโนโลยีกระบวนการสั้น

ภาพถ่ายบนเว็บไซต์ก่อนและหลังการปรับสภาพโซเดียมไฮโปคลอไรต์

2.4 ผลกระทบของความผันผวนของความขุ่นของน้ำดิบต่อการทำงานที่มั่นคงของเมมเบรน

2.4.1 การบำบัดน้ำดิบรายวันแบบ "การตกตะกอนแบบไมโคร + การกรองแบบเมมเบรน" (อ่างเก็บน้ำ Q แม่น้ำแยงซีเกียง)

การทดลองรอบนี้ดำเนินการในฤดูหนาว โดยมีฟลักซ์การผลิตน้ำที่ 100 LHM โดยใช้กระบวนการกรองเมมเบรนที่ตกตะกอนในระดับไมโคร และดำเนินการล้างย้อนด้วยอากาศ-น้ำทุกๆ 30 นาที หลังจากเสร็จสิ้นแต่ละรอบแล้ว จะดำเนินการทำความสะอาดบำรุงรักษาสารเคมีเพื่อดำเนินการรอบต่อไป มีการทดสอบสามรอบติดต่อกัน ในระหว่างการทดสอบทั้งสามรอบ อุณหภูมิของน้ำดิบยังคงค่อนข้างคงที่ที่ (8.0 ± 1.2) องศา ; pH มีเสถียรภาพมากที่ 8.53 ± 0.23; อย่างไรก็ตาม ความขุ่นของน้ำดิบมีความผันผวนอย่างมาก โดยในรอบแรกของการทดลอง ความขุ่นของน้ำดิบอยู่ที่ (48.7 ± 3.9) NTU; ความขุ่นของน้ำดิบในการทดลองรอบที่สองคือ (14.47 ± 8) NTU; ความขุ่นของน้ำดิบใน 5 วันแรกของการทดลองรอบที่สามคือ (5.85 ± 1.43) NTU และในสองวันต่อมา ความขุ่นเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเป็นมากกว่า 30 NTU ความขุ่นของน้ำที่ผลิตในการทดสอบทั้งสามรอบมีค่าน้อยกว่า 0.05 NTU ความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเริ่มต้นสำหรับการทดสอบรอบที่หนึ่ง สอง และสามคือ 10.64, 11.07 และ 10.37 kPa ตามลำดับ การทดสอบดำเนินการจนถึงวันที่ 5, 5 และ 7 และความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 35 kPa ซึ่งถือเป็นการสิ้นสุดการทดสอบแบบวนรอบ

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าความขุ่นของน้ำดิบจะแตกต่างกันมาก แต่การทำงานของเมมเบรนเซรามิกแบบเรียบค่อนข้างเสถียร และสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 5-7 วัน โดยไม่ต้องทำความสะอาดเพื่อบำรุงรักษาด้วยสารเคมีที่ฟลักซ์ 100 LHM ในการทดลองรอบที่สาม ความขุ่นของน้ำดิบต่ำที่สุด ความชันของความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นน้อยที่สุด และสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 7 วัน บ่งชี้ว่าความขุ่นต่ำของน้ำดิบมีประโยชน์ในการขยาย วงจรการกรองของเมมเบรนและเป็นไปตามกฎหมายมลพิษของเมมเบรน

2.4.2 การบำบัดน้ำดิบฉุกเฉินโดยการกรองเมมเบรนโอโซนที่ตกตะกอนขนาดเล็ก (อ่างเก็บน้ำ J ในลุ่มน้ำทะเลสาบ Taihu)

การทดสอบวงจรนี้ดำเนินการในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว ซึ่งตรงกับการปิดสวิตช์ฉุกเฉินของน้ำดิบ เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำดิบ Q ความขุ่นและอินทรียวัตถุของน้ำดิบในอ่างเก็บน้ำ J นั้นค่อนข้างสูงกว่า มีการเพิ่มเทคโนโลยีโอโซนในการทดสอบรอบนี้ ฟลักซ์การผลิตน้ำคือ 100 LHM และความเข้มข้นของโอโซนที่เติมคือ 0.5 มก./ลิตร มีการใช้กระบวนการกรองเมมเบรนโอโซนการจับตัวเป็นก้อนขนาดเล็ก และทำการล้างย้อนด้วยอากาศ-น้ำทุกๆ 30 นาที หลังจากเสร็จสิ้นแต่ละรอบแล้ว จะดำเนินการทำความสะอาดบำรุงรักษาสารเคมีเพื่อดำเนินการรอบต่อไป มีการทดสอบสามรอบติดต่อกัน ในระหว่างการทดสอบทั้งสามรอบ อุณหภูมิน้ำของน้ำดิบมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ รอบแรกอุณหภูมิน้ำ (18.75 ± 1.05) องศา รอบที่สองอุณหภูมิน้ำ (11.05 ± 0.25) องศา และรอบที่สามอุณหภูมิน้ำ (8.05 ± 0.45) ) องศา (ไม่รวมอุณหภูมิของน้ำที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันในวันสุดท้าย) pH มีเสถียรภาพมากที่ (8.20 ± 0.14) ความขุ่นของน้ำดิบมีความผันผวนอย่างมาก โดยในรอบแรกของการทดสอบ ความขุ่นของน้ำดิบอยู่ที่ (82.2 ± 8.8) NTU; ความขุ่นของน้ำดิบในการทดลองรอบที่สองคือ (119.35 ± 10.65) NTU; ความขุ่นของน้ำดิบในการทดลองรอบที่สามคือ (119.35 ± 10.65) NTU ความขุ่นของน้ำที่ผลิตในการทดสอบทั้งสามรอบมีค่าน้อยกว่า 0.05 NTU ความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเริ่มต้นสำหรับการทดสอบรอบที่หนึ่ง สอง และสามคือ 4.5, 10.08 และ 12.88 kPa ตามลำดับ การทดสอบดำเนินการจนถึงวันที่ 7, 6 และ 7 และความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 35 kPa ซึ่งถือเป็นการสิ้นสุดการทดสอบแบบวนรอบ

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าความขุ่นของน้ำดิบจะแตกต่างกันอย่างมาก แต่กระบวนการโอโซนที่ใช้เมมเบรนเซรามิกแบบแบนสามารถทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 6-7 วัน โดยไม่ต้องทำความสะอาดเพื่อบำรุงรักษาสารเคมีที่ฟลักซ์ 100 LHM โดยมีเสถียรภาพในการปฏิบัติงานที่ดี นอกจากนี้ ในการทดลองรอบนี้ ความขุ่นของน้ำดิบสูงกว่าน้ำดิบรายวันอย่างมีนัยสำคัญในหัวข้อ 2.4.1 แต่ไม่ส่งผลกระทบต่อรอบการทำงานต่อเนื่อง บ่งชี้ว่ากระบวนการเมมเบรนเซรามิกสามารถปรับให้เข้ากับความขุ่นสูงได้ เงื่อนไข. เนื่องจากระยะเวลาในการเปลี่ยนน้ำดิบสั้น น้ำดิบฉุกเฉินจึงไม่ใช่บรรทัดฐาน และการทดลองต่อมาไม่สามารถรับน้ำดิบฉุกเฉินสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมได้ ผลการวิจัยของ Wang Hao และบริษัทอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าโอโซนเปลี่ยนแปลงธรรมชาติของอินทรียวัตถุในน้ำ ลดการก่อตัวของชั้นเจลและการดูดซับบนพื้นผิวเมมเบรน โอโซนยังเอื้อต่อปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารอินทรีย์ที่ดูดซับบนพื้นผิวเมมเบรน ทำให้ถูกดูดซับ และมีผลดีต่อการบรรเทามลภาวะของเมมเบรน

2.5 การวิจัยประสิทธิผลด้านคุณภาพน้ำ

การใช้กระบวนการกรองน้ำแบบกรองไมโครฟลอคเมมเบรนที่ฟลักซ์ 100 LHM เมมเบรนเซรามิกสามารถควบคุมความขุ่นที่ต่ำกว่า {{10}} ได้0 5 NTU และความขุ่นของน้ำที่ผลิตได้คงที่และตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติใหม่ที่น้อยกว่า 1.0 NTU; อัตราการกำจัด CODMn คือ 49.9% และ CODMn ที่เสถียรในน้ำที่ผลิตได้ตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติใหม่ที่น้อยกว่า 3 มก./ลิตร อัตราการกำจัดไอออนของเหล็กคือ 94.8% และความเสถียรของไอออนของเหล็กในน้ำที่ผลิตได้ตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติใหม่ที่น้อยกว่า {{20}}.3 มก./ลิตร; อัตราการกำจัดไอออนของอะลูมิเนียมอยู่ที่ 89.8% และความเสถียรของไอออนของอลูมิเนียมในน้ำที่ผลิตได้ตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติใหม่ที่น้อยกว่า 0.2 มก./ลิตร ปริมาณไอออนแมงกานีสในน้ำดิบค่อนข้างต่ำ และเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติใหม่ที่น้อยกว่า 0.1 มก./ลิตร กระบวนการเมมเบรนเซรามิกสามารถลดปริมาณไอออนแมงกานีสในน้ำดิบได้อีกจาก 0.006 มก./ลิตร เป็น 0.002 มก./ลิตร ในกระบวนการสั้นๆ ของเมมเบรนเซรามิกเพื่อกำจัด CODMn แม้ว่าเมมเบรนเซรามิกจะไม่สามารถกำจัด CODMn ที่ละลายน้ำได้โดยตรง แต่ก็สามารถกำจัด CODMn ที่ดูดซับและพาไปด้วยอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ได้โดยการสกัดกั้นอนุภาคขนาดเล็ก ของแข็งแขวนลอย และคอลลอยด์ ดังนั้น การเติมสารตกตะกอนจึงเป็นขั้นตอนสำคัญ ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถของกระบวนการในการกำจัดอินทรียวัตถุ ลดกรดฮิวมิกและกรดฟุลวิค ลดการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน และปรับปรุงประสิทธิภาพการล้างย้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ อัตราการกำจัด CODMn ในการทดลองนี้คือ 49.9% ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับความสามารถของเมมเบรนเซรามิกในการกำจัดอนุภาคขนาดเล็ก 0.08-0.45 μ m (การตรวจจับ CODMn ดำเนินการโดยใช้เมมเบรนตัวกรอง 0.45 μ m การปรับสภาพล่วงหน้า และขนาดรูพรุนของเมมเบรนเซรามิกทดลองคือ 0.08-0.12 μ m)

ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจถือเป็นประเด็นสำคัญที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการใช้งานเมมเบรนมาโดยตลอด และการวิเคราะห์ต้นทุนของระบบเมมเบรนส่วนใหญ่จะรวมถึงต้นทุนการตัดจำหน่ายเมมเบรน ต้นทุนพลังงาน การใช้ยา ต้นทุนแรงงาน และค่าใช้จ่ายอื่นๆ เราวางแผนที่จะดำเนินการวิเคราะห์ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของกระบวนการเดียวสำหรับโรงปฏิบัติงานเมมเบรนแบบอัลตราฟิลเตรชันที่มีขนาด 100000 ม. ³/วัน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเมมเบรนเซรามิกแบบแบนและเมมเบรนอินทรีย์ที่จมอยู่ใต้น้ำ โดยมีระยะเวลาการดำเนินงาน 20 ปี โรงงานเมมเบรนกรองอัลตราฟิลเตรชันประกอบด้วยส่วนประกอบของเมมเบรน ถังเมมเบรน วิศวกรรมโยธา ระบบจ่ายพลังงานอัตโนมัติ ระบบจ่ายสารเคมี ระบบล้างน้ำและฟอกอากาศ ถังระบายน้ำ และถังเก็บกู้ ซึ่งทั้งหมดใช้ถังเมมเบรนแบบกริด 12 ถัง ต้นทุนการซื้อเมมเบรนเซรามิกแบบเรียบคำนวณที่ 700 หยวน/ตร.ม. โดยมีฟลักซ์เมมเบรนที่ 80-100 LMH (ฟลักซ์ที่คำนวณได้จะใช้ค่าที่น้อยกว่า) และมีอายุการใช้งาน 20 ปี ต้นทุนการซื้อเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันแบบอินทรีย์ที่จมอยู่ใต้น้ำคำนวณที่ 150 หยวน/ตร.ม. โดยมีฟลักซ์เมมเบรนสากลที่ 25-30 LMH (ฟลักซ์ที่คำนวณได้จะใช้ค่าที่น้อยกว่า) และมีอายุการใช้งาน 8 ปี

ผลการวิจัยพบว่าเมื่อใช้เทคโนโลยีการจุ่ม อายุการใช้งานของเมมเบรนเซรามิกจะอยู่ที่ 2-3 เท่าของอายุการใช้งานของเมมเบรนอินทรีย์ แม้ว่าการลงทุนทั้งหมดในการก่อสร้างโรงปฏิบัติงานเมมเบรนโดยใช้เมมเบรนเซรามิกแบบแบนเป็นกระบวนการหลักจะสูงกว่าเมมเบรนอินทรีย์แบบจุ่มถึง 15% แต่ต้นทุนการบำบัดน้ำทั้งหมดต่อตันของเมมเบรนเซรามิกจะลดลง 6% เมื่อเทียบกับเมมเบรนอินทรีย์มากกว่า ระยะเวลาดำเนินการ 20- ปี ดังนั้นเทคโนโลยีเมมเบรนเซรามิกจึงประหยัดภายใต้สภาวะการทำงานที่มั่นคงด้วยปริมาณงานสูง เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของเมมเบรนเซรามิกแบบแบนเพิ่มเติม สามารถดำเนินมาตรการต่อไปนี้: 1 การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างของส่วนประกอบเมมเบรนเพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของการบรรจุ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพื้นที่ แต่ยังช่วยลดการใช้สารเคมีอีกด้วย 2 ด้วยการพัฒนากระบวนการเตรียมเมมเบรนเซรามิก คุณสามารถเพิ่มฟลักซ์ของเมมเบรนได้ในขณะที่ยังคงรักษาความถี่การชะล้างและการล้างสารเคมีตามปกติ การใช้ประโยชน์จากคุณภาพน้ำทางเข้าที่หลากหลายของเมมเบรนเซรามิก เทคโนโลยีกระบวนการสั้นถูกนำมาใช้เพื่อลดการไหลของกระบวนการ ของพืชน้ำ

(1) ในฤดูหนาว หลังจากการล้างย้อนของตัวสระเสร็จสิ้น ตัวสระจะว่างเปล่า เมมเบรนที่เดิมจมอยู่ในน้ำจะสัมผัสโดยตรงกับอากาศเย็น และความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงอาจทำให้การเชื่อมต่อของระบบเมมเบรนไม่เสถียร ส่วนประกอบเมมเบรนควรมีมาตรการควบคุมที่สอดคล้องกันสำหรับจุดอ่อนของความแตกต่างของอุณหภูมิ

(2) การรักษาสุญญากาศให้คงที่ระหว่างการทำงานเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานอย่างมั่นคงของระบบ หากสุญญากาศเสียหายและมีก๊าซสะสมในท่อ อาจเกิดอันตรายหลายประการ: 1 ทำให้ปั๊มดูดเกิดโพรงได้ง่าย; 2 การอุดตันของแก๊สในรูขุมขนของเมมเบรนระหว่างการล้างย้อน 3 การวัดข้อมูลความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนระหว่างการทำงานที่ไม่ถูกต้องทำให้เกิดความผิดปกติของสัญญาณควบคุมการล้างย้อนและการปิดเครื่อง

(3) การออกแบบโครงสร้างของส่วนประกอบเมมเบรนมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงความหนาแน่นของการบรรจุและเพิ่มประสิทธิภาพการกรองของเมมเบรนเซรามิก ตัวอย่างเช่น การออกแบบการเติมอากาศและการจัดวางเมมเบรนมีผลเสริมฤทธิ์กันที่ดีต่อการทำงานที่เสถียรของระบบ

(4) ในระหว่างการทำงานของถังเมมเบรนเซรามิกที่จมอยู่ใต้น้ำ ควรให้ความสนใจกับการแรเงา โดยเฉพาะในช่วงฤดูร้อนที่มีการระบาดของสาหร่าย

(1) อุปกรณ์ทำน้ำให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการสั้นแบบเมมเบรนเซรามิกแบนแบบไมโครตกตะกอนที่มีขนาด 60 ม. ³/วัน ใช้ในการบำบัดน้ำดิบในแม่น้ำแยงซี สามารถทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้สภาวะปริมาณงานสูง 100 LHM โดยมีรอบการทำความสะอาดเพื่อการบำรุงรักษาประมาณ 5-7 วัน สามารถควบคุมจุดสิ้นสุดความแตกต่างของแรงดันเมมเบรนได้ภายใน 35 kPa เมมเบรนเซรามิกควบคู่กับกระบวนการโอโซนสามารถใช้บำบัดน้ำดิบของอ่างเก็บน้ำ J ในแอ่งทะเลสาบทะเลสาบ Taihu เป็นเวลา 6-7 วัน โดยไม่ต้องทำความสะอาดเพื่อบำรุงรักษาทางเคมีภายใต้ฟลักซ์ 100 LHM การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมมเบรนแบนเซรามิกสามารถปรับให้เข้ากับน้ำดิบของแม่น้ำแยงซีและอ่างเก็บน้ำในลุ่มน้ำทะเลสาบ Taihu Lake และความผันผวนของความขุ่นของน้ำดิบมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อการทำงานที่มั่นคงของเมมเบรน

(2) เมมเบรนแบบแบนเซรามิกการตกตะกอนระดับไมโครสามารถควบคุมความขุ่นของน้ำทิ้งที่ต่ำกว่า 0.05 NTU โดยมีอัตราการกำจัดที่ 49.9%, 94.8% และ 89.8% สำหรับ CODMn ไอออนของเหล็ก และไอออนของอะลูมิเนียม ตามลำดับ ตัวบ่งชี้น้ำทิ้งเหล่านี้ตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติใหม่สำหรับน้ำทิ้งโดยตรง

(3) เมื่อใช้กระบวนการสั้น ๆ ของเมมเบรนเซรามิกแบนที่ตกตะกอนขนาดเล็ก ควรเลือกโซเดียมไฮโปคลอไรต์อย่างระมัดระวังเป็นวิธีการบำบัดล่วงหน้า โซเดียมไฮโปคลอไรต์อาจทำให้การก่อตัวของชั้นเจลรุนแรงขึ้นและส่งผลต่อผลการชะล้างย้อนกลับ

(4) ในระหว่างการทดลองหกเดือน ไม่พบการลดทอนการผลิตน้ำ และการผลิตน้ำยังคงมีเสถียรภาพที่ 95% สามารถปรับให้เข้ากับสภาวะการเปลี่ยนน้ำดิบต่างๆ และมีคุณภาพน้ำทิ้งที่ดีเยี่ยม โดยให้การสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับการใช้งานเมมเบรนเซรามิกขนาดใหญ่ในงานวิศวกรรมเทศบาล

(5) ด้วยระยะเวลาการดำเนินงาน 20- ปีเป็นวัฏจักร ต้นทุนการบำบัดน้ำทั้งหมดต่อตันของเมมเบรนเซรามิกแบบแบนที่มีปริมาณงานสูง แท้จริงแล้วต่ำกว่าของเมมเบรนอินทรีย์ที่จมอยู่ใต้น้ำถึง 6% ซึ่งประหยัด

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเมมเบรนเซรามิกในตลาดน้ำดื่มขนาดใหญ่ของเทศบาลมีแนวโน้มสำคัญดังต่อไปนี้:

(1) สำรวจเทคโนโลยีกระบวนการสั้นที่เหมาะสำหรับเมมเบรนเซรามิกที่มีปริมาณงานสูงโดยพิจารณาจากคุณลักษณะของเมมเบรนเซรามิก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของวงจรชีวิตทั้งหมด

(2) ปรับปรุงประสิทธิภาพของเมมเบรนเซรามิก ปรับวิธีการโหลดให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มความสามารถในการประมวลผลของปริมาณการโหลดส่วนประกอบของหน่วย และบรรลุการเพิ่มความเข้มข้นของพื้นที่

(3) ปรับพารามิเตอร์ก่อนการบำบัดและการชะล้างให้เหมาะสม เลือกขนาดรูพรุนที่เหมาะสม ปรับปรุงความเรียบของพื้นผิวเมมเบรน ความสามารถในการชอบน้ำ และวิธีการอื่นๆ เพื่อบรรเทาการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนเซรามิก และลดปัญหาในการปฏิบัติงาน

(4) ดำเนินการวิจัยเฉพาะทางเกี่ยวกับมาตรฐานเทคโนโลยีการจัดหาน้ำเมมเบรนเซรามิกในประเทศและแผนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา