[發明專利]一種評估不同壓力容器編排方式的納濾系統膜污染程度的方法

在審

• 申請號: 202011207662.8
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN114444246A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 郭曉燕;童淋;高惠宇;劉偲妮;范守港
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06Q10/06;G06F113/08;G06F119/14
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本發明涉及一種評估不同壓力容器編排方式的納濾系統膜污染程度的方法。所述方法以伯努利方程為基礎，包括如下步驟：(1)建立假設條件；(2)選取系統每段的壓力容器作為管道截面，在所選截面上建立伯努利方程。(3)通過計算膜系統污染期間的動能、壓能變化，以此獲得系統膜污染能量損失。本發明能夠通過膜污染能量損失來表征系統的膜污染程度。本發明能夠簡便有效地分析不同壓力容器編排方式的納濾系統膜污染程度，有利于系統的優化設計和運行。

技術領域

本發明屬于膜法水處理領域，具體涉及一種評估不同壓力容器編排方式的納濾系統膜污染程度的方法。

背景技術

納濾膜技術因其對無機離子和可溶性有機小分子的高效去除能力，已被廣泛應用于海水淡化、苦咸水處理和污水回用等多個水處理領域。然而，膜污染一直是制約納濾膜技術高效運行的重要瓶頸問題。膜污染的發生會造成膜通量的嚴重衰減，影響膜表面物理化學特性，降低膜使用壽命，導致系統運行成本的增加。

目前，判斷膜系統污染程度的方法主要有通過分析系統操作條件的變化來衡量，如通過標準化產水量的下降情況，或者標準化透鹽率的變化情況，亦或者進水和濃水之間的標準化壓差的變化情況等。以上方法不僅無法完整地評估膜污染程度的大小，而且也不能預估系統因污染而造成的實際損失。因此，亟需有效定量評估納濾系統膜污染程度的方法手段。

膜系統壓力容器的編排方式是膜系統設計的重要環節，不僅影響膜系統性能的有效發揮，而且會引起系統膜元件運行環境的變化從而影響系統的膜污染程度。

綜上所述，本發明的目的在于針對不同壓力容器編排方式的納濾膜系統，建立一種有效定量評估膜污染程度的方法，為優化納濾膜系統設計和運行提供重要依據。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種評估不同壓力容器編排方式的納濾系統膜污染程度的方法。該方法以伯努利方程為基礎，在合理的假設條件下，對膜系統各個壓力容器中的膜元件建立伯努利方程，通過計算得出膜污染造成的系統能量損失，用以定量地評估系統膜污染程度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：

一種評估不同壓力容器編排方式的納濾系統膜污染程度的方法，包括如下步驟：

(1)建立假設條件。

(2)選取系統每段的壓力容器作為管道截面，在所選截面上建立伯努利方程。

(3)基礎伯努利方程為

其中，P₀和P₁表示入口壓力和出口壓力(MPa)；V₀和V₁表示初始流速和膜污染后流速(m/s)；ρ表示液體粘度(kg/m³)；g表示重力加速度(m²/s)。

進一步地，步驟(1)中，所述假設條件為：整個系統機械能守恒且絕熱。

進一步地，步驟(1)中，所述假設條件為：在壓力容器內部串聯的膜組件看作成一個筆直的管道，內部流動的流體為膜元件的產水。

進一步地，步驟(1)中，所述假設條件為：所有的管道都在一個平面上(忽略勢能變化)。

進一步地，步驟(1)中，所述假設條件為：每段管道內部的能量變化均勻且一致。

進一步地，步驟(1)中，所述假設條件為：忽略管道內的沿程阻力和局部阻力損失。

進一步地，步驟(2)中，所選管道截面為系統的第一段時，如圖1所示，所建立伯努利方程為：

其中，ξ表示污染能量損失(J/kg)。

膜阻力方程為：