إمدادات المياه والصرف الصحي|عملية قصيرة + تدفق عالي + غشاء سيراميك + عملية مستقرة

1.1 اختبار مصدر المياه

يتم أخذ المياه الخام لهذا الاختبار من محطة مياه كبيرة في المنطقة الحضرية الوسطى لدلتا نهر اليانغتسى. يتم استخدام المياه الخام من خزان Q لنهر اليانغتسى كمصدر للمياه اليومية، ويتم استخدام خزان J لحوض بحيرة تايهو كمصدر للمياه في حالات الطوارئ. الفترة التجريبية طويلة المدى حيث درجة حرارة الماء شتاءً 8-9 درجة ودرجة حرارة الماء صيفاً 30-33 درجة. نوعية المياه الخام اليومية هي مياه من الدرجة الثانية إلى الثالثة، ومصدر المياه في حالات الطوارئ هو الدرجة الثالثة بشكل عام، مع بعض المؤشرات هي الدرجة الرابعة. المياه الخام المستخدمة في هذه التجربة هي في الأساس المياه الخام لنهر اليانغتسى في الوقت الحقيقي.

1.2 الأجهزة التجريبية ومعلمات التشغيل

(1) مصنع تجريبي. التجميع العام للمصنع التجريبي يشمل بشكل أساسي خزان تفاعل التلبد، وخزان غشاء تفاعل اقتران غشاء السيراميك المسطح للأوزون، وخزان إنتاج المياه الذي يعمل أيضًا كخزان مياه الغسيل العكسي، وغرفة التحكم في المعدات، وغرفة الجرعات، وصمام خط الأنابيب النظام، ونظام التحكم الآلي. يغطي النظام مساحة 8 م²، وارتفاعه 4.7 م، ولديه قدرة معالجة تبلغ حوالي 60 م³/يوم. المكونات الرئيسية في خزان الغشاء هي مهويات الأوزون، ووحدات الغشاء الخزفي المسطح، وأجهزة استشعار مستوى السائل؛ تشتمل غرفة المعدات على أجهزة مثل مولدات الأوزون، ومضخات المياه، ومضخات الدخول، ومضخات الغسيل العكسي، وعدادات التدفق، والمنافيخ، وأجهزة استشعار الضغط؛ تشتمل غرفة الجرعات على مضخة جرعات التخثر وخزان الجرعات، ومضخة جرعات هيبوكلوريت الصوديوم وخزان الجرعات، ومضخة جرعات حمض الستريك وخزان الجرعات؛ يتضمن نظام صمام خط الأنابيب أنابيب المياه الخام، وأنابيب مياه الإنتاج، وأنابيب الغسيل العكسي، وأنابيب الصرف الصحي، وأنابيب الفائض، وما إلى ذلك؛ يتم عرض نظام التحكم الذاتي وتشغيله باستخدام شاشة تعمل باللمس، ومصممة باستخدام برنامج التكوين، ويتم التحكم فيها باستخدام وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة. يمكن تعديل معلمات التشغيل ويمكن تصدير البيانات على اللوحة.

(2) عملية التشغيل. يتم ضخ الماء الخام إلى النظام، ويتم خلط مادة التخثر بسرعة وبشكل كامل مع الماء الخام تحت تأثير الخلاط قبل الدخول إلى خزان تفاعل التلبد. بعد ذلك، يدخل إلى خزان تفاعل اقتران الغشاء الخزفي للوحة الأوزون من أسفل خزان الغشاء، ويتم الحفاظ على تركيز الأوزون في الخزان من خلال التهوية المستمرة. يعتمد النظام وضع التشغيل المتقطع، والذي يتضمن تصفية المياه المنتجة، والغسيل العكسي للمياه والهواء، وتصفية المياه المنتجة، مع التفريغ اليومي. يعتمد الماء المفلتر على ترشيح التدفق المستمر، وتقوم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وصمام التنظيم تلقائيًا بضبط فتحة الصمام وفقًا لمعدل تدفق المياه المحدد للحفاظ على معدل تدفق ثابت للمياه. تقوم مضخة مياه الإنتاج بتصفية الماء الموجود في خزان الغشاء إلى خزان مياه الإنتاج. تم تجهيز خزان مياه الإنتاج بأنبوب فائض، ويتم تفريغ المياه الزائدة من خلال الفائض للحفاظ على مستوى السائل في خزان مياه الإنتاج وضمان إمداد مياه الغسيل العكسي.

(3) معلمات الغشاء. تتميز وحدة الغشاء الخزفي المسطح بأبعاد خارجية تبلغ 310 مم × 650 مم × 2450 مم. وهو عبارة عن غشاء منتج محليًا بطبقة فيلم ألومينا ألفا كروية دون الميكرون وطبقة داعمة بحجم جسيم مسحوق يبلغ 5 ميكرومتر. تتكون وحدة الغشاء من 8 طبقات، الطبقة السفلية تتكون من الأوزون وطبقة تهوية مثقبة، والطبقات السبع العليا تتكون من طبقة الغشاء. إجمالي مساحة الغشاء الفعال 24 م²، وكثافة تعبئة الغشاء الخزفي 88.8 م²/م³، وهي أعلى من كثافة الحشو لمشروع الغشاء الخزفي الزراعي ومياه الشرب الحالي (<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) شروط التلبد. يدعم خزان التلبد في هذه التجربة شرطين للعمل: "التلبد" و"التلبد الدقيق".

التلبد: كبريتات الألومنيوم 20 مجم/لتر، زمن التلبد 30 دقيقة، يضاف إلى المرحلة الأولى من خزان التلبد؛ التلبد الدقيق: كبريتات الألومنيوم 7.5 ملجم/لتر، زمن التلبد 15 دقيقة، يضاف إلى المرحلة الثانية من خزان التلبد.

(5) مولد الأوزون. يمكن للتجربة التحكم في إضافة الأوزون عن طريق فتح وإغلاق جهاز الأوزون. باستخدام مصدر الهواء، يتم التحكم في معدل تدفق السحب عند 12-15 لتر/دقيقة، ويبلغ إنتاج الأوزون 6 جم/ساعة، وتبلغ الطاقة الإجمالية للآلة 180 وات.

(6) تنظيف وترميم الأغشية. يعتمد الغسيل العكسي لنظام الغشاء الخزفي على الغسيل العكسي بالماء والهواء، مما يعني أنه يتم ضخ الغشاء بواسطة مضخة مياه الغسيل العكسي من خزان إنتاج المياه عبر خط أنابيب إنتاج المياه وحقنه مرة أخرى في الغشاء. يتسرب الماء من سطح الغشاء، ويطرد الأوساخ الموجودة على سطح الغشاء. يتم توفير الغاز بواسطة مروحة ويتم نفخ الفقاعات من خلال أنابيب تهوية مثقوبة لغسل سطح الغشاء. معدل التدفق المصمم لغسيل المياه هو 300 LHM، ومعدل التدفق المصمم لغسيل الهواء هو 90 م³/(م² · ح)، بمدة 30 ثانية والغسيل العكسي كل 30 دقيقة.

للحفاظ على التشغيل المستقر طويل المدى للغشاء الخزفي، يتم استخدام التنظيف الكيميائي للصيانة عندما يزيد فرق ضغط الغشاء إلى 35 كيلو باسكال وتنتهي دورة الاختبار. عندما يكون وقت الاختبار المستمر طويلًا (الأقسام 2.1، 2.3، 2.4)، انقع في 1000 مجم/لتر من هيبوكلوريت الصوديوم لمدة 24 ساعة (إذا لزم الأمر، اشطفه جيدًا ثم انقعه في 1000 مجم/لتر من حمض الستريك لمدة 24 ساعة)، ثم اشطفه جيدًا ، وتوضع جانبا لدورة الاختبار القادمة؛ عندما يكون وقت الاختبار المستمر خلال يوم واحد (الفصل 2.2)، قم بنقعه في 500 مجم/لتر من هيبوكلوريت الصوديوم لمدة ساعتين، ثم اشطفه نظيفًا، ثم ضعه جانبًا لدورة الاختبار التالية. مؤشر الحكم على نظافة تنظيف الغشاء الخزفي هو أن فرق الضغط الأولي عبر الغشاء لا يزيد عن 15 كيلو باسكال.

2.1 التشغيل المستقر للإنتاجية العالية والعملية القصيرة

يتم إجراء اختبار الدورة هذا في الصيف، حيث تتراوح درجة حرارة المياه الخام ومياه الخزان الغشائي لنهر اليانغتسي من 30.8 إلى 31.6 درجة. يبلغ تدفق إنتاج الماء الغشائي 100 LHM، والجرعة الفعالة لمادة التخثر هي 7.5 مجم/لتر. يتم اعتماد عملية الترشيح بغشاء التلبد الدقيق، ويتم إجراء الغسيل العكسي بالماء والهواء كل 30 دقيقة. عكارة مدخل خزان الغشاء هي 8.94 ~ 13.53 NTU، وعكارة النفايات السائلة أقل من 0.05 NTU. كان فرق الضغط الأولي عبر الغشاء 13.02 كيلو باسكال. في اليوم السادس من التجربة، زاد فرق ضغط الغشاء إلى 28.66 كيلو باسكال، وانتهى اختبار الدورة. أثناء التجربة، أظهر فرق الضغط عبر الغشاء اتجاهًا تصاعديًا خطيًا وموحدًا مع وقت التشغيل.

تظهر النتائج التجريبية أن الغشاء الخزفي المسطح يعتمد عملية تنقية المياه من التلبد الدقيق + الغشاء الخزفي للمياه الخام لنهر اليانغتسى، مع استقرار تشغيلي جيد. يمكن أن تعمل لمدة 6 أيام على الأقل دون تنظيف الصيانة الكيميائية بإنتاجية عالية تبلغ 100 LHM، ويزداد فرق ضغط الغشاء بمقدار 15.64 كيلو باسكال فقط، وهو أمر ممكن للهندسة.

وصل معدل إنتاج المياه خلال اختبار الدورة المذكورة أعلاه إلى 94.6% إلى 97.5%، وكان استقرار التدفق جيدًا.

2.2 تأثير ظروف التلبد على اختلاف ضغط الغشاء

يتم إجراء اختبار الدورة هذا في فصل الشتاء، مع درجة حرارة ماء حوض السباحة الغشائي 8-9 درجة. تقارن هذه التجربة بين ترشيح غشاء التلبد وترشيح غشاء التلبد الدقيق للعثور على التدفق الحرج، وتكرر ثلاث جولات بشكل مستمر. في إطار عمليتين مختلفتين، تم اختيار خمس معلمات تدفق 60، 70، 80، 90، و100 LHM للتجربة. كان تدفق الاختبار الأول 60 LHM، وتم إجراء الغسيل العكسي بالهواء والماء كل 30 دقيقة، وتم زيادة التدفق بمستوى واحد حتى وصل إلى 100 LHM. تم تسجيل فرق الضغط عبر الغشاء وفقًا لذلك.

أظهرت النتائج أن فرق الضغط عبر الغشاء يزداد مع زيادة تدفق الغشاء، وهو ما يتوافق مع قانون التشغيل للتلوث الغشائي. لم تكن هناك نقطة انعطاف واضحة للتدفق في نطاق التدفق التجريبي 60-100 LHM، لكن الزيادة في فرق ضغط الغشاء كانت الأكبر عندما زاد التدفق من 60 LHM إلى 70 LHM. أظهرت المجموعات التجريبية ذات التدفقات 60 و70 LHM اختلافات في ضغط الغشاء تبلغ 18.77 ~ 24.34 كيلو باسكال و21.63 ~ 32.06 كيلو باسكال، على التوالي، بعد نصف ساعة من ترشيح الغشاء تحت حالة "التلبد الدقيق". بعد 30 دقيقة من الترشيح الغشائي في ظل حالة "التلبد"، كانت اختلافات ضغط الغشاء 14.2 ~ 18.61 كيلو باسكال و18.49 ~ 25.20 كيلو باسكال، على التوالي. يمكن ملاحظة أنه عندما يكون تدفق الغشاء أقل من 80 LHM، فإن تمديد وقت التلبد يكون مفيدًا لتقليل فرق ضغط غشاء التشغيل، مع انخفاض متوسط ​​يبلغ حوالي 5 كيلو باسكال.

عندما يكون تدفق الغشاء أعلى من 80 LHM، فإن تمديد وقت التلبد له قدرة محدودة على تحسين فرق ضغط الغشاء. فرق ضغط الغشاء بعد الترشيح الغشائي لمدة نصف ساعة تحت ظروف "التلبد الدقيق" و"التلبد" بتدفق 100 LHM هو 27.63-28.91 كيلو باسكال و 26.77-28.49 كيلو باسكال، على التوالي، وهي قيم قريبة جدا. عندما يكون تدفق الغشاء منخفضًا، يكون تأثير تخفيف طبقة كعكة المرشح على قاذورات الغشاء كبيرًا. عندما يكون تدفق الغشاء مرتفعًا، فإن زيادة جرعة التخثر وإطالة وقت التلبد يكون لهما تأثير ضئيل على التحكم في تلوث الغشاء. من المفترض أن كلاً من التلبد الدقيق والتلبد يمكن أن يشكل طبقة كعكة مرشح فضفاضة للتخفيف من انسداد الغشاء. يُظهر بحث Guo Jianning أن زهور الشبة الصغيرة فقط هي التي تحتاج إلى تكوين حتى يتم اعتراضها بواسطة الأغشية الخزفية. لذلك، عند إنتاجية عالية تبلغ 80-100 LHM، تم اعتماد عملية قصيرة من ترشيح غشاء التلبد الدقيق كتدفق العملية الأمثل لهذه التجربة، من أجل تقليل جرعة مادة التخثر بشكل معقول وتقصير وقت التلبد، مما يوفر مرجعًا خبرة في التطبيقات الهندسية.

2.3 تأثير المعالجة المسبقة لهيبوكلوريت الصوديوم على تكنولوجيا التشغيل بالعملية القصيرة

يتم إجراء اختبار الدورة هذا في الصيف، حيث تبلغ درجة حرارة ماء حوض السباحة الغشائي 31.5-34.3 درجة . يبلغ تدفق إنتاج الماء 100 LHM، وتبلغ جرعة المعالجة المسبقة لهيبوكلوريت الصوديوم 0.5 ملجم/لتر. يتم اعتماد عملية الترشيح بغشاء التلبد الدقيق لهيبوكلوريت الصوديوم، ويتم إجراء الغسيل العكسي بالماء والهواء كل 30 دقيقة. تبلغ نسبة تعكر مدخل خزان الغشاء 12.3-15.74 NTU، وعكارة التدفق أقل من 0.05 NTU. كان فرق الضغط الأولي عبر الغشاء 11.14 كيلو باسكال، واستمر الاختبار حتى اليوم 4.6 (حوالي 110 ساعة)، عندما زاد فرق ضغط الغشاء إلى 33.54 كيلو باسكال، وانتهى اختبار الدورة.

تشير النتائج التجريبية إلى أن المعالجة المسبقة بـ 0.5 ملغم/لتر من هيبوكلوريت الصوديوم، مقارنة بعدم المعالجة المسبقة، باستخدام عملية الترشيح بغشاء التلبد الدقيق فقط، تؤدي في الواقع إلى تقصير دورة تنظيف الغشاء. من الملاحظة في موقع الاختبار، وجد أن سطح الغشاء ظهر باللون البني المصفر بعد الغسيل العكسي، وكانت الكتل لزجة، وكان الماء المركز أسود. من المتوقع أن يكون الندف اللزج هو طبقة هلامية ملوثة. من الممكن أن يتحد هيبوكلوريت الصوديوم بشكل تفضيلي مع المواد العضوية المحبة للماء، مما يقلل من الثبات في الماء، ويؤثر على مزيج الجزيئات الكبيرة المتخثرة والغروانية، الكارهة للماء مع الكهرباء السالبة، والجزيئات لتكوين كتل فضفاضة، مما يعزز التصاق الكتل على سطح الغشاء ، يؤثر على تأثير الغسيل العكسي، ويقصر دورة تنظيف الصيانة. وفي الوقت نفسه، لا يمكن استبعاد أن هيبوكلوريت الصوديوم له تأثير على قتل الطحالب والتسبب في تلف الخلايا في المياه الخام. يتم إطلاق السكريات والبروتينات والأحماض الدبالية وغيرها من المواد وتصبح ملتصقة بالغشاء، مما قد يؤدي إلى تفاقم تلوث الغشاء. ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود مزيد من الاستكشاف حول هذه الظاهرة في هذه التجربة، فمن المستحيل التكهن لسببها بدقة. واستنادًا إلى النتائج التجريبية الحالية فقط، يجب توخي الحذر عند استخدام هيبوكلوريت الصوديوم كطريقة معالجة مسبقة للأغشية الخزفية عند استخدام تقنية المعالجة القصيرة.

صور من الموقع قبل وبعد المعالجة المسبقة لهيبوكلوريت الصوديوم

2.4 تأثير التقلبات في تعكر المياه الخام على التشغيل المستقر للأغشية

2.4.1 معالجة "التلبد الدقيق + الترشيح الغشائي" للمياه الخام اليومية (خزان نهر اليانغتسى Q)

يتم إجراء تجربة الدورة هذه في فصل الشتاء، مع تدفق إنتاج الماء بمقدار 100 LHM، باستخدام عملية ترشيح غشاء التلبد الدقيق، وإجراء الغسيل العكسي بالماء والهواء كل 30 دقائق. بعد اكتمال كل دورة، يتم إجراء التنظيف للصيانة الكيميائية للانتقال إلى الجولة التالية. يتم إجراء ثلاث جولات متتالية من الاختبار. خلال جولات الاختبار الثلاثة، ظلت درجة حرارة الماء الخام مستقرة نسبيا عند (8.0 ± 1.2) درجة؛ الرقم الهيدروجيني مستقر جدًا، عند 8.53 ± 0.23؛ ومع ذلك، فإن تعكر المياه الخام يتقلب بشكل كبير: في الجولة الأولى من التجارب، كان تعكر المياه الخام (48.7 ± 3.9) NTU؛ كانت نسبة تعكر المياه الخام في الجولة الثانية من التجارب (14.47 ± 8) NTU؛ كان تعكر الماء الخام في أول 5 أيام من الجولة الثالثة من التجربة (5.85 ± 1.43) NTU، وفي اليومين التاليين، ارتفع التعكر فجأة إلى أكثر من 30 NTU. وكان تعكر المياه المنتجة في ثلاث جولات من الاختبار أقل من 0.05 NTU. كانت فروق ضغط الغشاء الأولية للجولات الأولى والثانية والثالثة من الاختبار 10.64 و11.07 و10.37 كيلو باسكال على التوالي. تم إجراء الاختبارات حتى اليوم الخامس والخامس والسابع، وزاد فرق ضغط الغشاء إلى حوالي 35 كيلو باسكال، مما يمثل نهاية الاختبار الدوري.

تظهر النتائج التجريبية أنه على الرغم من اختلاف تعكر المياه الخام بشكل كبير، إلا أن تشغيل الغشاء الخزفي المسطح يكون مستقرًا نسبيًا، ويمكن تشغيله بشكل مستمر لمدة 5-7 أيام دون تنظيف الصيانة الكيميائية بتدفق قدره 100 LHM. في الجولة الثالثة من التجارب، كان تعكر الماء الخام هو الأدنى، وكان ميل زيادة فرق الضغط عبر الغشاء هو الأصغر، ويمكن أن يعمل بشكل متواصل لمدة 7 أيام، مما يشير إلى أن التعكر المنخفض للمياه الخام مفيد للتمديد. دورة الترشيح للغشاء وتتوافق مع قانون تلوث الغشاء.

2.4.2 معالجة المياه الخام في حالات الطوارئ عن طريق الترشيح بالغشاء الأوزون للتلبد الدقيق (خزان J في حوض بحيرة تايهو)

يتم إجراء اختبار الدورة هذا في فصلي الخريف والشتاء، بالتزامن مع التبديل الطارئ للمياه الخام. بالمقارنة مع المياه الخام Q، فإن التعكر والمواد العضوية للمياه الخام لخزان J أعلى نسبيًا. تمت إضافة تقنية الأوزون إلى اختبار الدورة هذا. يبلغ تدفق إنتاج الماء 100 LHM، وتركيز الأوزون المضاف هو 0.5 ملغم/لتر. يتم اعتماد عملية الترشيح بغشاء الأوزون بالتلبد الدقيق، ويتم إجراء الغسيل العكسي بالماء والهواء كل 30 دقائق. بعد اكتمال كل دورة، يتم إجراء التنظيف للصيانة الكيميائية للانتقال إلى الجولة التالية. يتم إجراء ثلاث جولات متتالية من الاختبار. خلال ثلاث جولات من الاختبار، كانت هناك اختلافات كبيرة في درجة حرارة الماء الخام. الدور الأول درجة حرارة الماء (18.75 ± 1.05) درجة ، الدور الثاني درجة حرارة الماء (11.05 ± 0.25) درجة ، الدور الثالث درجة حرارة الماء (8.05 ± 0.45) ) درجة (لم يتم تضمين الزيادة المفاجئة في درجة حرارة الماء في اليوم الأخير)؛ الرقم الهيدروجيني مستقر جدًا عند (8.20 ± 0.14) ؛ تعكر المياه الخام يتقلب بشكل كبير: في الجولة الأولى من الاختبار، كان تعكر المياه الخام (82.2 ± 8.8) NTU؛ كانت نسبة تعكر المياه الخام في الجولة الثانية من التجارب (119.35 ± 10.65) NTU؛ كانت نسبة تعكر الماء الخام في الجولة الثالثة من التجارب (119.35 ± 10.65) NTU. وكان تعكر المياه المنتجة في ثلاث جولات من الاختبار أقل من 0.05 NTU. كانت فروق ضغط الغشاء الأولية للجولات الأولى والثانية والثالثة من الاختبار 4.5 و10.08 و12.88 كيلو باسكال على التوالي. تم إجراء الاختبارات حتى اليوم السابع والسادس والسابع، وزاد فرق ضغط الغشاء إلى حوالي 35 كيلو باسكال، مما يمثل نهاية الاختبار الدوري.

تظهر النتائج التجريبية أنه على الرغم من اختلاف تعكر المياه الخام بشكل كبير، إلا أن عملية الأوزون المقترنة بغشاء السيراميك المسطح يمكن أن تعمل بشكل مستمر لمدة 6-7 أيام دون تنظيف الصيانة الكيميائية بتدفق 100 LHM، مع استقرار تشغيلي جيد. بالإضافة إلى ذلك، في تجربة الدورة هذه، كان تعكر المياه الخام أعلى بكثير من تعكر المياه الخام اليومية في القسم 2.4.1، لكن دورة التشغيل المستمر لم تتأثر، مما يشير إلى أن عملية الغشاء الخزفي يمكن أن تتكيف مع التعكر العالي شروط. ونظرًا لفترة النافذة القصيرة لتبديل المياه الخام، فإن المياه الخام الطارئة ليست هي القاعدة، ولم تتمكن التجارب اللاحقة من الحصول على المياه الخام الطارئة لمزيد من البحث. تظهر نتائج أبحاث وانغ هاو وآخرين أن الأوزون يغير طبيعة المادة العضوية في الماء، ويقلل من تكوين طبقة الهلام وامتصاصها على سطح الغشاء. يساعد الأوزون أيضًا على أكسدة المواد العضوية الممتصة على سطح الغشاء، مما يجعله ممتصًا، وله تأثير جيد على تخفيف تلوث الغشاء.

2.5 بحث حول فعالية جودة المياه

باستخدام عملية تنقية المياه بالترشيح بغشاء فلوك الدقيق عند تدفق 100 LHM، يمكن للغشاء الخزفي التحكم في التعكر الموجود أسفل {{10}}.0 5 NTU، وتعكر المياه المنتجة مستقر ويلبي متطلبات المعيار الوطني الجديد الذي يقل عن 1.0 NTU؛ يبلغ معدل إزالة CODMn 49.9%، ويلبي CODMn المستقر في المياه المنتجة متطلبات المعيار الوطني الجديد الذي يقل عن 3 ملجم/لتر؛ يبلغ معدل إزالة أيونات الحديد 94.8%، كما أن استقرار أيونات الحديد في المياه المنتجة يلبي متطلبات المعيار الوطني الجديد الذي يقل عن {{20}}.3 ملغم/لتر؛ يبلغ معدل إزالة أيونات الألومنيوم 89.8%، كما أن ثبات أيونات الألومنيوم في المياه المنتجة يلبي متطلبات المعيار الوطني الجديد الذي يقل عن 0.2 مجم/لتر؛ محتوى أيون المنغنيز في المياه الخام منخفض نسبيًا، ويلبي متطلبات المعيار الوطني الجديد الذي يقل عن 0.1 مجم/لتر. يمكن أن تؤدي عملية الغشاء الخزفي إلى تقليل محتوى أيون المنغنيز في الماء الخام من 0.006 ملجم / لتر إلى 0.002 ملجم / لتر. في عملية الغشاء الخزفي قصيرة العملية لإزالة CODMn، على الرغم من أن الأغشية الخزفية لا يمكنها إزالة CODMn القابل للذوبان بشكل مباشر، إلا أنها يمكنها بشكل تآزري إزالة CODMn الممتص والمحمول بواسطة هذه الجزيئات الدقيقة عن طريق اعتراض الجزيئات الصغيرة والمواد الصلبة العالقة والغرويات. لذلك، تعد إضافة مواد التخثر خطوة أساسية، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير قدرة العملية على إزالة المواد العضوية، وتقليل حمض الهيوميك وحمض الفولفيك، وتقليل تلوث الأغشية، وتحسين كفاءة الغسيل العكسي. كان معدل إزالة CODMn في هذه التجربة 49.9%، والذي قد يكون مرتبطًا أيضًا بقدرة الغشاء الخزفي على إزالة الجزيئات الصغيرة البالغة 0.08-0.45 ميكرومتر (تم إجراء اكتشاف CODMn باستخدام غشاء مرشح 0.45 ميكرومتر) المعالجة المسبقة، وكان حجم مسام الغشاء الخزفي التجريبي 0.08-0.12 ميكرومتر).

لقد كانت الفوائد الاقتصادية دائمًا قضية رئيسية لا يمكن تجنبها في تطبيقات الأغشية، ويتضمن تحليل تكلفة أنظمة الأغشية بشكل أساسي تكاليف استهلاك الأغشية، وتكاليف الطاقة، واستهلاك الأدوية، وتكاليف العمالة، والنفقات الأخرى. نحن نخطط لإجراء تحليل تكلفة دورة الحياة الكاملة لعملية واحدة لورشة عمل أغشية الترشيح الفائق بمقياس 100000 متر مكعب في اليوم، وتتكون بشكل أساسي من أغشية خزفية مسطحة وأغشية عضوية مغمورة، مع فترة تشغيل تبلغ 20 عامًا. تشتمل ورشة عمل غشاء الترشيح الفائق على مكونات الغشاء، والهندسة المدنية لخزان الغشاء، وأتمتة توزيع الطاقة، ونظام جرعات المواد الكيميائية، ونظام تدفق الماء والهواء، وخزان الصرف، وخزان الاسترداد، وكلها تستخدم 12 خزان غشائي شبكي. تم حساب تكلفة شراء الغشاء الخزفي المسطح بـ 700 يوان/م²، مع تدفق غشاء قدره 80-100 LMH (التدفق المحسوب يأخذ القيمة الأصغر) وعمر افتراضي يبلغ 20 عامًا. يتم حساب تكلفة شراء غشاء الترشيح الفائق العضوي المغمور بـ 150 يوان/م²، مع تدفق غشاء عالمي يبلغ 25-30 LMH (التدفق المحسوب يأخذ القيمة الأصغر) وعمر افتراضي يبلغ 8 سنوات.

أظهرت النتائج أنه عند استخدام تقنية الغمر، فإن العمر الافتراضي للأغشية الخزفية يبلغ 2-3 أضعاف عمر الأغشية العضوية. على الرغم من أن إجمالي الاستثمار في بناء ورش الأغشية باستخدام الأغشية الخزفية المسطحة كعملية رئيسية أعلى بنسبة 15% من الأغشية العضوية المغمورة، فإن إجمالي تكلفة معالجة المياه لكل طن من الأغشية الخزفية يتم تقليله فعليًا بنسبة 6% مقارنة بالأغشية العضوية على مدار العام. فترة تشغيل 20-عام. لذلك، تعتبر تكنولوجيا الغشاء الخزفي اقتصادية في ظل ظروف التشغيل المستقرة عالية الإنتاجية. لتعزيز القدرة التنافسية لمزيد من الأغشية الخزفية المسطحة، يمكن اتخاذ التدابير التالية: ① تحسين التصميم الهيكلي لمكونات الأغشية لتحسين كثافة التعبئة، الأمر الذي لا يوفر الأرض فحسب، بل يقلل أيضًا من استهلاك المواد الكيميائية. ② من خلال تطوير عملية تحضير الغشاء الخزفي، من الممكن زيادة تدفق الغشاء مع الحفاظ على ترددات التنظيف والغسيل الكيميائي العادية. مع الاستفادة من النطاق الواسع من جودة المياه الداخلة للأغشية الخزفية، تم اعتماد تقنية عملية قصيرة لتقصير تدفق العملية من محطة المياه.

(1) في فصل الشتاء، بعد الانتهاء من الغسيل العكسي لجسم حمام السباحة، يتم إفراغ جسم حمام السباحة. يتلامس الغشاء الذي كان مغمورًا في الماء في الأصل بشكل مباشر مع الهواء البارد، وقد يؤدي الاختلاف الكبير في درجة الحرارة إلى عدم استقرار توصيلات نظام الغشاء. يجب أن يكون لمكونات الغشاء تدابير تحكم مقابلة لنقاط الضعف في اختلاف درجات الحرارة.

(2) الحفاظ على فراغ مستقر أثناء التشغيل هو مفتاح التشغيل المستقر للنظام. في حالة تلف الفراغ وتراكم الغاز في خط الأنابيب، قد تحدث مخاطر متعددة: ① التسبب في تجويف سهل لمضخة الشفط؛ ② انسداد مسام الغشاء بالغاز أثناء الغسيل العكسي؛ ③ يؤدي القياس غير الدقيق لبيانات فرق ضغط الغشاء أثناء التشغيل إلى اضطراب الغسيل العكسي وإشارات التحكم في الإغلاق.

(3) يلعب التصميم الهيكلي لمكونات الغشاء دورًا رئيسيًا في تحسين كثافة التعبئة وتعزيز أداء الترشيح للأغشية الخزفية. على سبيل المثال، تصميم التهوية وترتيب الغشاء لهما تأثير تآزري جيد على التشغيل المستقر للنظام.

(4) أثناء تشغيل خزان الغشاء الخزفي المغمور، يجب الانتباه إلى التظليل، خاصة خلال موسم تفشي الطحالب الصيفية.

(1) يتم استخدام جهاز تنقية المياه بعملية قصيرة بغشاء خزفي مسطح بالتلبد الدقيق بمقياس 60 متر مكعب في اليوم لمعالجة المياه الخام لنهر اليانغتسى. يمكنه العمل بثبات تحت ظروف إنتاجية عالية تبلغ 100 LHM، مع دورة تنظيف للصيانة تبلغ حوالي 5-7 يوم. يمكن التحكم في نقطة نهاية فرق ضغط الغشاء ضمن 35 كيلو باسكال. يمكن استخدام الغشاء الخزفي المقترن بعملية الأوزون لمعالجة المياه الخام لخزان J في حوض بحيرة Taihu لمدة 6-7 أيام دون تنظيف الصيانة الكيميائية تحت تدفق 100 LHM. يظهر البحث أن الغشاء الخزفي المسطح يمكن أن يتكيف مع المياه الخام لنهر اليانغتسى والخزان في حوض بحيرة تايهو، وأن تقلب تعكر المياه الخام له تأثير ضئيل على التشغيل المستقر للغشاء.

(2) يمكن للغشاء المسطح الخزفي المسطح الدقيق التحكم في تعكر التدفق تحت 0.05 NTU، مع معدلات إزالة تبلغ 49.9%، و94.8%، و89.8% لـ CODMn، وأيونات الحديد، وأيونات الألومنيوم، على التوالي. تتوافق مؤشرات النفايات السائلة هذه بشكل مباشر مع متطلبات المعيار الوطني الجديد للنفايات السائلة.

(3) عند اعتماد العملية القصيرة للغشاء الخزفي المسطح للتلبد الدقيق، يجب اختيار هيبوكلوريت الصوديوم بعناية كطريقة معالجة مسبقة. قد يؤدي هيبوكلوريت الصوديوم إلى تفاقم تكوين طبقة الهلام ويؤثر على تأثير الغسيل العكسي.

(4) خلال تجربة الستة أشهر، لم يتم العثور على أي توهين في إنتاج المياه، وظل إنتاج المياه مستقرًا عند 95%. يمكن أن يتكيف مع مختلف ظروف تبديل المياه الخام ويتمتع بجودة تدفق ممتازة، مما يوفر الدعم الفني للتطبيق واسع النطاق للأغشية الخزفية في الهندسة البلدية.

(5) مع فترة تشغيل تبلغ 20-عامًا كدورة، فإن إجمالي تكلفة معالجة المياه لكل طن من الغشاء الخزفي المسطح عالي الإنتاجية أقل في الواقع بنسبة 6% من تكلفة الغشاء العضوي المغمور، وهو أمر اقتصادي.

إن تطبيق تكنولوجيا الغشاء الخزفي في سوق مياه الشرب البلدية على نطاق واسع له الآفاق الرئيسية التالية:

(1) استنادًا إلى خصائص الأغشية الخزفية، استكشاف تقنيات المعالجة القصيرة المناسبة للأغشية الخزفية عالية الإنتاجية لتعزيز الكفاءة الاقتصادية لدورة الحياة بأكملها.

(2) تحسين أداء الأغشية الخزفية، وتحسين طريقة التحميل لتعزيز قدرة المعالجة لحجم تحميل مكونات الوحدة، وتحقيق تكثيف الأرض.

(3) تحسين معلمات المعالجة المسبقة والتنظيف، واختيار حجم المسام المناسب، وتحسين نعومة سطح الغشاء، والمحبة للماء، وطرق أخرى للتخفيف من تلوث الغشاء الخزفي وتقليل صعوبة التشغيل.

(4) إجراء بحث متخصص حول معايير تكنولوجيا إمدادات المياه بالغشاء الخزفي المنزلي وخطط التشغيل والصيانة.