【正文】 贗 特 殊 贗 管式膜，有支撐 贗 42 贗 70 贗 管式膜，無支撐 贗 7 贗 － 贗 管式膜系統(tǒng) 贗 42 贗 70， 120 贗 板框式系統(tǒng) 贗 40 贗 200 贗 粗纖維系統(tǒng) 贗 25 贗 － 贗 精細纖維系統(tǒng) 贗 70 贗 200 贗 “壓緊”是由于壓力和溫度引起的。表 18 內(nèi)的指導(dǎo)方針除了 CA 膜外適用于所有的膜。注意：溫度比壓力更危險 ！因此，當操作接近上限溫度時，建議盡可能限制壓力。一般對許多膜主要的限制是因為使用了聚酯襯背，經(jīng)實踐應(yīng)用其 pH 上限為 。多數(shù)膜在低 pH 值下比較穩(wěn)定。 贗 **)目前的趨勢應(yīng)增加 TFM 的高 pH 穩(wěn)定性。溫度提高膜的損壞老化將加快。 贗 進水流量 贗 對膜沒有絕對的進水流量限制。 贗 粘性 贗 進水的粘度本身并不是個問題，但高粘度將導(dǎo)致較高壓降?？梢姵烁哒扯冗M水對于一個膜系統(tǒng)來說不僅是個 贗 18贗 膜的問題，更是一個工程問題。本節(jié)將看重討論膜系統(tǒng)中的主要組件。加熱或冷卻的介質(zhì)在管子外面，而產(chǎn)品在內(nèi)部。 贗 多管熱交換器其工作方式不同于傳統(tǒng)的盤式熱交換器。 贗 由于產(chǎn)品的冷卻需求不僅僅為了產(chǎn)品的加熱或冷卻還受水泵能耗的限制，因此一般選擇多管熱交換器。而通過一個多管熱交換器的壓降都比較低。 贗 閥門 贗 在膜系統(tǒng)中不同行業(yè)需要不同類型的閥門 ，以下是一些例子： 贗 ? 乳制品行業(yè)：衛(wèi)生級蝶閥和針式閥； 贗 ? 純水行業(yè)：球閥和針式閥； 贗 ? 紙漿和造紙行業(yè)：任何型號，多數(shù)為球閥； 贗 ? 廢水專案：任何型號，多數(shù)為球閥。理論上這可能是對的，但在模行業(yè)中實踐同這種觀點相矛盾。球閥和蝶閥的一個有利的方面是，它們具有允許流量和壓降有較大不同的性能，如此被用來獲得生產(chǎn)和清洗的正確條件。在這兒用的閥門是一種針式閥。 贗 當在含有懸浮固體很多的液體中操作時，控制問題可以通過“止水濃縮閥”來解決。定時器 1 控制閥門開啟的周期長度，定時器 2 控制閥門開啟的時間。當定時器 2 啟動時，濃縮閥完全關(guān)閉。 贗 用于濃縮的控制閥對在反沖洗過程 (CIP)中所需的大水量來說太小。在 RO 系統(tǒng)中，可能可以使用一種大口徑的低壓活塞閥，雖然這有些違背原則。在反沖洗和沖刷過程中，管線的壓力很低以致閥門無法打開。但經(jīng)驗表明這類閥門在膜過濾工廠中可以用于調(diào)節(jié)。在處理有高粘度產(chǎn)品和許多懸浮固體的液體的系統(tǒng)中，帶變頻器的正位移泵可以用作背壓閥。 贗 壓力測量 贗 在膜過濾系統(tǒng)中壓力是驅(qū)動力，必須被監(jiān)測 。使用 Bourdon 類型的測量儀的一個主要問題是無法調(diào)節(jié)并且無法精確地讀出壓力。采 用信號可以用于數(shù)據(jù)記錄，并實現(xiàn)膜系統(tǒng)的電子控制。 如果壓降的增加超過正常值，而流量條件正確，那么表明發(fā)生了物理縮比例或膜阻塞。即使是很好的壓力計其誤差值有 1％，通過轉(zhuǎn)換達 1bar。如果一個壓力計顯示 40bar，另一個為 38bar，由于壓力計本身的誤差，真正的差值一般在 0～ 4bar。 贗 贗 流量測定儀 贗 在膜系統(tǒng)中需要 嚴格的流量測量和控制 。因此，如果產(chǎn)品是比較混濁或帶有顏色，它們幾乎沒有用，且如果產(chǎn)品的密度或粘度不同于水它們的讀數(shù)也不正確。 贗 如今一直使用的流量計是電磁流量計。丹麥 Sikeb 公司的 ProcesData 流量計價格不貴且質(zhì)量相當好，可以滿足乳制品行業(yè)的衛(wèi)生級標準，還有許多大的電磁流量計供貨商，如 Krohne(德國 )、Siemens(德國 )Fischerard、 Porter(英國 )、 Danfoss(丹麥 )。由于這種流量計可以耐受 90℃高溫和高壓，因此可以用于許多案例的測試。 贗 我們 應(yīng)該特別注意透過液流量計 。 在超濾系統(tǒng)中，反沖洗流量一般要高 10～ 30 倍。解決的方法之一是為反沖洗裝置設(shè)置一個旁路閥，另一種方法是選擇的電磁流量計口徑應(yīng)同時適合于生產(chǎn)和反沖洗的流量 。因此為這類膜過程選擇流量 贗 20贗 計時必須特別注意。 否則一些顆粒、晶體或 其它沈淀物質(zhì)將積在儲罐底部，遲早導(dǎo)致一些化學(xué)的、機械的或生物細菌的問題，或者三種問題同時發(fā)生。 贗 不管是否可能，儲罐內(nèi)部不設(shè)加熱盤或液位開關(guān)也是非常重要的。 液位控制最好使用壓力傳感器，溫度測量裝置可以用管子連通裝置而不要置于儲罐內(nèi)。其它多數(shù)材料都有內(nèi)在的溫度限制。這樣可以在生產(chǎn)過程中將透過液和濃液 分離開，但是當把超大流量作為透過液時，在沖刷過程和反沖洗過程中允許透過液自流入進水平衡槽，這樣的作法在許多膜系統(tǒng)中被證明是很切實可行的。儲罐內(nèi)的液位傳感器可以將液位轉(zhuǎn)換成 3～ 15psi 的信號，而兩個控制進水和出水壓力的氣動閥負擔各自的范圍，一個在 3～ 9psi(水閥 )下操作，而另一個在 9～ 15psi(產(chǎn)品閥 )下操作。 Uniq Filtration 生產(chǎn)了用于食品行業(yè)的衛(wèi)生級液位傳感器。當液位上升時，水閥全關(guān)，到達某一稍高液位時，產(chǎn)品閥門開始關(guān)閉，準備調(diào)節(jié)進入儲罐的產(chǎn)品的量。 贗 我們建議采用手動的可調(diào)節(jié)的壓力傳感器進行進水閥門的調(diào)節(jié)；這種方法比較簡單，而且在實際運用中工作良好。雖然此類夾子價格有些貴，但它對于夾住直徑 6 英寸內(nèi)的管件時有許多優(yōu)點。type)允許的壓力有限。的名稱已被廣泛使用，且被用來取代傳統(tǒng)的 Triclover 產(chǎn)品的名稱。因為它們 不夠衛(wèi)生且難于正確地拆卸和安裝 。 贗 結(jié)構(gòu)材料 贗 根據(jù)作者的觀點，有一個簡單的原則可以避免膜系統(tǒng)中的許多機械 問題：在膜系統(tǒng)中和液體接觸的所有部件和設(shè)備都使用 高質(zhì)量的不銹鋼 。和分離液體直接接觸的組件不能使用普通的鋼鐵，否則鐵銹的形成，并且鐵屑、薄片進入膜系統(tǒng)將帶來無數(shù)的麻煩。在水脫鹽處理一般還使用 pvc、銅和一些低檔的不銹鋼。 贗 一般直徑 3 英寸以內(nèi)的不銹鋼的價格還較易被接受，甚至直徑 4 英寸的也不是太貴。 贗 注意“不銹鋼”這個定義并不是很確切，因為 材料的耐腐蝕性只是在特定的條件下的 。而來自紅海 (Red Sea)的海水比較溫熱，具有很強的腐蝕性，因此需要使用更好、更貴的不銹鋼。更好的清 洗方式可以用硝酸使不銹鋼表面鈍化。 贗 在膜系統(tǒng)中一般只使用高質(zhì)量的高分子材料，包括聚砜 (PSO)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、 C－ PVC、 Delrin 和一些其它耐化學(xué)品、耐溫的機械強度較高的材料。 贗 以下產(chǎn)品是純質(zhì)材料： 贗 ABS－在水脫鹽系統(tǒng)中是非常有用的材料； 贗 Delrin－亦稱為 DOM；是一種非常好的材料，最大的缺陷是抗低 pH 環(huán)境的能力較差； 贗 PE－聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性好，但溫度穩(wěn)定性有限； 贗 贗 PP－聚丙烯是一個純化學(xué)的耐受力強的高分子材料，溫度穩(wěn)定性有限，但已有增強的趨勢； 贗 PSO－在膜應(yīng)用工程中有許多不同類型的聚砜材料。其主要缺點是易脆，且對酮和芳香族化合物較敏感； 贗 PVC－ PVC 大都用于低壓管，價格便宜，但有很嚴格的溫度限制，只能用于無特殊要求的項目，如地面水脫鹽等； 贗 C－ PVC－氯化 PVC 比一般的 PVC 的溫度穩(wěn)定性更好些。 贗 以下是一些復(fù)合材料： 贗 GRP－玻璃纖維增強聚酯 (玻璃鋼 )被廣泛應(yīng)用于膜殼。 贗 確定墊圈的材料往往是一個容易被人遺忘的部分。在這里，不要僅為了省錢，象腈橡膠這種便宜的材料使用壽命短 。 贗 贗 管道 贗 在膜系統(tǒng)中許多管道，通常很容易找到需要材料。 贗 由于焊接產(chǎn)生許多潛在的腐蝕危險，因此應(yīng)盡可能避免焊接。這種方式在乳制品行業(yè)應(yīng)用廣泛，且對薄壁管道很容易制作 。有幸地是，可供選擇的泵很多。 贗 在膜系統(tǒng)中泵是一個薄弱環(huán)節(jié)，而 且單靠泵也不可能做到太好。 贗 膜系統(tǒng)需要每年 365 天，每天 24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此泵的質(zhì)量必須能滿足這個要求。 贗 大多數(shù)場合都使用普通的帶封閉葉輪的離心泵 (3000/3600rpm)。 贗 正位移泵若不是特別需要，一般 應(yīng)盡量避免使用。因此必須設(shè)置一個安全閥避免管道系統(tǒng)和膜的損壞。但由于離心泵很難達到低流量高揚程，因此對 小型的 RO 系統(tǒng)需要使用正位移泵 。 贗 應(yīng)該特別注意循環(huán)泵的使用。泵的軸向軸承也必須非常堅固。在歐洲，有五家公司占領(lǐng)了這個市場。 贗 泵的類型 贗 定 義 贗 低速 贗 轉(zhuǎn)速低于 3600rpm 贗 高速 贗 轉(zhuǎn)速高于 3600rpm 贗 單級離心泵 贗 ? 低速 贗 一般低速離心泵泵用途比較廣泛，其轉(zhuǎn)速規(guī)定如下： 50Hz 電流 3000 轉(zhuǎn) /分鐘； 60Hz 電流 贗 23贗 3600 轉(zhuǎn) /分鐘。低速主要用于大流量。有些泵可以操作在1000rpm(在歐洲 )，它們的主要優(yōu)點是效率非常高。 贗 泵一般使用封閉式葉輪，這樣對產(chǎn)品的處理比較溫和，且效率高。 贗 ? 高速 贗 高速離心泵主要用于海水脫鹽。 贗 Sunstrand(美國 )公司銷售轉(zhuǎn)速在 30000rpm 以上的一級離心泵已有很多年了。小一些的泵的效率會比人們 所期望的低些，而大泵的操作效率比較合理。這些年為了更高效率的多級離心泵人們展開了激烈的競爭。帶水的鼓室快速旋轉(zhuǎn)，一根皮托管插入鼓室外圍高速運行的液體中，將液體的速度動能轉(zhuǎn)化為壓力能量。這是一種不同尋常的設(shè)計。壓力在 26bar以下的泵比較容易做，而超過 26bar 則比較麻煩。他們同欲分享市場的其它泵生產(chǎn)商展開了激烈的競爭。還可以在惡劣的環(huán)境中運行，如帶有破壞性的冰凍環(huán)境。其在歐洲不太出名，它們和 Grundfos 形成競爭。 贗 KSB(德國 )生產(chǎn)很多類型的泵，大多用于 工業(yè)場合。 贗 Sulzer(瑞士 )制造的泵類似于 KSB，但不如 KSB 有名。這種類型的泵通過幾級壓力達到 70bar。通常由一個 Pelton 渦輪驅(qū)動，同時由反滲透離心機驅(qū)動 (能量回用 )。當然也有些實際的應(yīng)用限制。 贗 ? 活塞泵 贗 最初的柱塞泵有一個或多個活塞。 贗 ? 均質(zhì)泵 贗 是一種價格非常昂貴，但也非常牢固的泵。 贗 ? 隔膜泵 贗 和均質(zhì)泵一樣好，價格更貴。 贗 所有的正位移泵都會在管線系統(tǒng)中引起震動。但還是有些震動，長時間運行后會引起管線破裂以及螺釘螺母松動等問題。而在工業(yè)系 統(tǒng)，則被盡量避免使用。 贗 表 25 預(yù)處理 贗 增加溶解性 贗 PH、溫度及綜合因素 贗 降低溶解性 (使結(jié)晶化 )贗 控制結(jié)晶化，使產(chǎn)生微小晶體，如加熱并保持 贗 延遲結(jié)晶化 贗 使用阻垢劑 贗 減少低溶解性的溶質(zhì) 贗 使用離子交換介質(zhì) (如鈣－鈉交換 )贗 減少懸浮固體 贗 使用過濾器、離心分離機、沈淀、沈降、浮選 贗 減少有機溶劑 贗 蒸餾 贗 減少重金屬、氧化重金屬 贗 Cr+6→ Cr+3， Fe+2→ Fe+3，以氫氧化物形式沈淀 贗 殺死微生物 贗 巴氏殺菌法、消毒和化學(xué)處理，同時去除死去的微生物 贗 微生物變異的高度濃縮 贗 蛋白的發(fā)酵 贗 在反滲透前去除不溶性的有機固體 贗 使用納濾或超濾，例如去除腐殖酸或不溶解的礦物油。到目前為止，一般采用的預(yù)處理方法是傳統(tǒng)的過濾。 贗 微生物代表了一個特殊的問題?；畹奈⑸锟赡芡ㄟ^自生的新陳代謝產(chǎn)物或與料液中的細菌反應(yīng)而引起阻塞。從物料 中去除細胞殘骸和新陳代謝產(chǎn)物是非常困難的，因為由細胞產(chǎn)生的各種物質(zhì)一般具有抗氧化能力和抗高 pH 值環(huán)境的能力。雖然能列出的預(yù)處理方法非常多，但一般使用的方法很少。雖然這部分信息是通過行業(yè)整理的，也可以象以下列出的那樣，通過產(chǎn)品的類型歸類。 贗 贗 25贗 多糖：角叉 (菜 )膠、果膠、瓊脂、樹脂、黃原膠。 贗 預(yù)過濾的要求變化很大。表 26 提供了一些指導(dǎo)。 贗 贗 贗 贗 表 27 與膜相對抗的物質(zhì) 贗 對抗物質(zhì) 贗 無機材料 贗 有機材料 贗 生物量 贗 纖維 贗 酸 贗 ╳ 贗 贗 ╳ 贗 贗 海藻 贗 贗 贗 贗 贗 氫氧化鋁 (Al(OH)3)贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 氧化鋁 (Al2O3)贗 ╳ 贗 贗 ╳ 贗 贗 細菌 贗 贗 贗 贗 贗 硫酸鋇 (BaSO4)贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 碳酸鈣 (CaCO3)贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 磷酸氫鈣 (CaHPO4)贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 陽離子 贗 贗 ╳ 贗 贗 贗 動物卵黃系帶 贗 贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 26贗 氫氧化鉻 (Cr(OH)3)贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 染色、聚酰胺、聚酯、棉制品 贗 贗 ╳ 贗 贗 ╳ 贗 脂肪 贗 贗 ╳ 贗 贗 贗 纖維 (紡織品 )贗 贗 ╳ 贗 贗 ╳ 贗 過濾器 贗 ╳ 贗 ╳ 贗 贗 贗 提純 (水果、奶酪、酵素等 )贗 贗 ╳ 贗 贗 ╳ 贗 凝聚劑 贗 贗 贗 贗 贗 青草、大麻 贗 贗 贗 ╳ 贗 ╳ 贗 油脂 贗 贗 ╳ 贗 贗 贗 頭發(fā) 贗 贗 贗 ╳ 贗 ╳ 贗 腐殖酸 贗 贗 ╳ 贗 贗 贗 氫氧化鐵 (Fe(OH)3)贗 ╳ 贗 贗 贗 贗 橡膠 贗