系统设计
为一个现有的膜过滤项目选择系统设计相对容易，可以在几分钟内完成，但准备一个详细的、引证充分的系统设计却是一项综合性的任务。然而我们可以提供一些有助于进行初步估价的一般原则和快捷方式，通过它们我们可以有h
效地决策一个膜过滤方案是否经济可行。
需要了解的信息包括：
n 处理容量，一般表示为l/h；
n 浓缩比例或渗透体积(一般为进水容量的75~95%)；
n 要求的渗透通量，一般表示为l/h。
不管是现有的还是假定都必须有一个通量数据。如果遵循以下原则，不难作出有根据的假定：
n 反渗透：15~25Lmh；
n 纳滤：20~30Lmh；
n 超滤：25~50Lmh；
n 微滤：无一般原则。
无疑，所使用的通量值都较低。
膜系统的“圣诞树”设计完全依赖于可靠的流量，因此在选择设计参数方面也没有多少可变性。以下内容对设计多级循环系统有帮助。
表37 系统设计的必要步骤
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#1 |
选择、估计或测量通量 Lmh |
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#2 |
用通量除以渗透液体积计算出膜面积 |
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#3 |
选择膜组件，并找出每个组件的膜面积(m2) |
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#4 |
计算膜组件的数量(膜面积/每单位膜面积) |
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#5 |
核算单位是否合理？ 如果“不合理”，则返回#4步； 如果“合理”，继续#6。 |
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#6 |
每个膜壳里是否超过一种膜组件，如卷式膜？ 如果“是”：在每个膜壳内选择单位的数量，并计算膜壳的数量； 如果“否”：继续#7步。 |
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#7 |
计算循环环路的数量比较复杂，因为有关的一些参数必须先确定。 如果通量曲线较陡，则选择相对多的环路； 如果通量曲线较平，可选择少些环路。 选择环路数量，并平衡分配膜组件。核算膜壳/单位的数量是否对选择的环路数量足够大？(系统越昂贵，越应该减少环路，以增加效率，减少膜费用) |
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#8 |
确定指定的进水流量和每单元的压降。由于在一个环路中所有的单元/膜壳是并列的，应确定循环泵的类型； 确定要处理的容量和操作压力，就可选定进水泵。 |
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#9 |
选定流量、压力和泵后，消耗的功率(KW)就可计算出。 |
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#10 |
有关膜系统的投资费用，可提供一个粗略的参考。 对工业专案来说： 大多数的卷式膜系统安装费用在US＄400~600/m2。 对于管式膜或纤维膜系统可能翻倍。 对于脱盐： 比工业系统略便宜。 |
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#11 |
内部容量一般是1.5l/m2膜面积。这个数字对计算冲洗用水量是很重要的。 |
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#12 |
冲洗用水是内部容量的3倍。 |
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#13 |
每m3透过液可变的费用是US＄0.4~1.0。 作为可变费用利息和分期偿还还是相同的。 一般US＄1/m3渗透液。 |
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#14 |
对于平面布置没有好的规则。 一个实验室一般占地2~3平方米。 一个1000平方米卷式膜面积的生产系统需要30平方米的平面空间。相对于其它过程处理，膜过滤装置占地较小。 |
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#15 |
膜是易耗组件。所有的用户都想知道膜的使用寿命，但实际上在各个项目中膜的使用寿命变化很大。以下是一般高分子膜的数据，但即使在组分上的很小的差异对膜的使用寿命都可能有较大影响，同时系统的操作方式也是影响因素之一。 处理水的 反渗透、纳滤 3~6年 处理水的 超滤 2~4年 处理乳清 1.5~2.5年 奶制品 1~2年 制药 0.5~1.5年 乳化油 0.5~3年 果胶等 0.5~1.5年 |
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#16 |
整个系统的一般投资 价格包括泵、管路、膜和控制系统。 根据2000年1约的利率 US＄/M2 卷式组件 纯水 150 卷式组件 工业 350 管式膜 1400 板框式 >1700 纤维系统 >1700 陶瓷膜 >3000 |
看起来在许多行业，价格是唯一具有竞争力的参数。但是作者认为许多最终用户购买一个低价系统是错误的。因为低价引发的许多问题，如服务、有价值产品的流失、生产线的停工、工艺参数的改变和系统的扩张都比初期投资耗资更多。可能由于水脱盐反渗透系统已非常标准化了。因此低价系统成为可以接受的选择。但是对于分离和废水膜系统仍应采用高质量的组件和高水平的设计。只有这样才能确保达到满意、可靠和成功地运行。
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