滲透膜指高分子材料制成具有選擇性的半滲透性薄膜，這種膜在壓力作用下，能夠將溶液中的水和其他鹽類、微生物、有機物等進行過濾，從而達到分離、純化的目的。滲透膜具有耗能低、工藝簡單、操作方便、耗能低等優點，因此廣泛應用。近年來，膜產業在我國發展迅速，已經滲透到環境保護、工業生產、新能源開發、水資源、醫學等多個領域，對傳統工業改造節能減排具有重要意義。

1 膜設備設計準則

1． 1 設備需滿足客戶處理要求

             不同行業對膜的要求也不同，所以膜設備在設計的時候，要根據膜的用途和類型進行設計金屬管轉子流量計，讓膜設備能夠滿足工業生產需求。

1． 2 占地面積非常優化

             膜設備一般用來處理工業廢水，要經過污水池、格柵、調節池、清水池等，在設計的時候，一定要結合工廠實際情況，降低膜設備的占地面積，提高設備的運行效率。

1． 3 主要配件的合理性選擇

             膜系統的承壓設備受到主體部件的影響，承壓設備壁厚受到軸向應力、環向壓力等影響，在選擇的時候，根據用戶生產產品的類型、生產工藝、處理流量等要求，選擇合理的配件。

1． 4 節能

             工業膜設計的時候，不僅要滿足用戶需求、優化占地面積、選擇合適的配件，而且還要具備節能優勢。在設計的時候，提高設備的滲透性能。根據反滲透處理設備性能指標，膜處理設備的脫鹽率≥95%，原水回收率見表 1。

1. 5 外型大氣美觀

             設備設計要合理，外觀結構要美觀、大氣，設備主機架安裝牢固、接縫處平整，水平和垂直方向的公差符合國家相關的技術標準，金屬管轉子流量計外層要保持均勻、美觀、牢固、沒有劃痕。

 

2 膜設備配件選用

             工業膜系統由滲透膜、反應器、水泵、膜組件等多個元件構成，在設計工業膜系統時，要根據工業膜的生產工藝、除鹽率等要求，合理配置系統各個配件，才能有效的提供膜系統工作效率。

2． 1 水泵

             非常好，工業膜選擇水泵的性能必須滿足裝置流量、壓力、溫度、吸程、揚程等工藝參數要求。第二，要滿足介質特性的要求。第三，機械方面可靠性、噪聲低、振動小。按照計量要求，選擇計量泵;揚程要求比較高，如果流量小且沒有合適的小流量揚程離心泵，則選擇復合泵;如果揚程要求比較低，流量比較小，則選擇軸流泵和混流泵;如果介質大于 650—1000m ㎡/s 時，則可以選擇轉子泵和螺桿泵;介質含氣量在75%左右，則可以選擇旋渦泵。

 

2． 2 閥門

             工業生產過程中，被調節的介質不同，有的壓力比較大、有的流量大、有的具有腐蝕性，因此必須根據介質的類型、流量大小、生產工藝條件和控制要求選擇調節閥門。如果是大口徑、大流量、濃濁漿或者懸浮顆粒的介質，則選擇氣動薄膜調節閥門;如果介質為高粘度、含有懸浮顆粒的介質，并且需要直角進行連接時，則選擇流路簡單、阻力小、易沖洗的氣動薄膜角型調節閥;如果介質中含有低濃度的鹽酸，對金屬管轉子流量計設備具有一定的腐蝕性，則選擇專用球閥，可以延長設備的使用時間。

 

2． 3 管路

             膜設備各個部件的連接管路應該保持平滑、平整、嚴密、不滲透，管道安裝走向合理、平直，符合生產工藝的要求，接縫處沒有滲漏，塑料管道、閥門連接處、金屬管道的安裝和焊接都應該符合 HG2050 安裝規定。

 

2． 4 電控

             電控系統設備必須符合國家工業生產標準，便于安裝和操作。電控裝置比較靈敏，如果系統遇到故障立即停止，并且立即啟動安全保護裝置。所有配備的儀器、儀表精度必須符合膜處理設備的生產需求，操作盤、電控柜、泵等設備必須設置一定的安全措施，確保電氣安全。

 

2． 5 溫控、壓力控制

             溫控器選擇的時候首先考慮到溫控器的輸出功率，溫控器的輸出功率，就是輸出電壓乘以輸出電流。考慮到控制設備的運行功率，溫控器的運行功率必須大于設備運行的功率，否則會造成溫控器溫度升高，引起起火。一般來說被控設備的功率占溫控器輸出功率的 90%，不能滿額運行。比如溫控器的輸出電壓為 220V，輸出電流 10A，那么溫控器的輸出功率就是 2200W，那么被控設備的功率要≤2200W。

 

2． 6 膜組件

             膜組件就是在一定技術要求下，將膜組件組裝在一起的組合構件。常見的膜組件形式為:管式膜和板式膜。膜組件設備可以直接放置在處理池中，有利于原廠或者新廠的改建和擴建，并經過精確的計算和設計，降低膜污染并延長膜使用時間。后期可以根據客戶的需求，對膜組件機進行擴建，降低企業初期建設成本。同時通過膜組件的優化，讓用戶隨時可以調節水量，這種膜組件的安裝方式簡單、施工周期短。能非常大限度節約資金。

 

2． 7 清洗系統

             膜處理設備通過 PCL 控制系統可以實現線上清洗，并結合膜材料的特性，通過氣水反沖洗技術和錯流技術，延長 ＲO、NF 等的清洗周期，這種清洗方式將清洗周期從傳統的 3 個月，延長到 3 年以上，大大提高了清洗效率，延長了設備的使用時間，而且這種線上清洗系統占地面積小。

 

3 膜設備設計方法

             工業膜設備設計要根據工廠每天生產量、需要處理的污水量、平均流量、控溫方式、壓力等各項數值，設計工業膜的面積。

 

3． 1 設計依據

             膜設備設計依據是根據工廠每天的處理量(m 3 /d)，平均流通量(L·m－2 ·h －1 )，PH 值，處理溫度、控溫方式、濃縮倍數、清洗方法和時間以及壓力和壓差設計。

 

3． 2 產能計算

             計算工業生產所需膜的總面積公式為:A 總 = W/T·J·K;其中:W 表示產量(m 3 /d)，T 代表工作時間(h/d)，J 代表膜通量(m 3 /h·㎡)，k 表示系數(K =0. 7—0. 8)。假如設計產量為 10m 3 /d，生產時間為 16 小時，膜通量為 0. 15，那么所需膜的總面積則為 10/16 × 0. 15 ×0. 8 =5. 2m 3 。

 

4 反滲透膜處理廢水工業設備設計方案

4． 1 反滲透膜的選擇

             反滲透膜的基本性能要滿足單位面積膜透水的速度、除鹽率;膜的強度大、耐密壓;膜的化學穩定性好，不容易受到微生物的污染、耐酸堿能力強、使用壽命長等要求。 

 

4． 2 反滲透膜的性能

             反滲透膜材料中有 PA 膜、CA 膜、TFC 膜等膜，不同的膜其脫鹽率和特性也不同。PA 膜脫鹽率是 95%，不容易被微生物侵蝕，但是設備功率大，耗電量大，電費比較高;CA 膜脫鹽率在 95%，但是隨著使用時間的延長，脫鹽率也在逐年下降，且很容易受到微生物的侵蝕，膜的壽命只有三年，耗電量高;TFC 膜脫鹽率比 PA 膜、CA 膜脫鹽率都高，其脫鹽率達到了 98%，膜的脫鹽率不會隨著時間的推移而不斷降低，在 PH值為 4—12 之間都可以運行，不容易被水解，產水量不會隨著時間的變化改變，設備壓力低，而且耗電量低，使用時間一般在 5 年以上，但是設備價格高。綜合考慮經濟性、節能型使用 TFC 膜。

 

4． 3 反滲透膜處理廢水設備

             濃料槽、產品槽、高壓泵、泄壓回流、反滲透膜、金屬管轉子流量計。

4． 4 反滲透膜廢水處理設備的效能

             從上述表格，可以看出該工藝設備裝置的平均脫鹽率達到了94%，其中 73%接近了理論值的 95%，所以該工業膜處理設備設計方案經濟性、節能型符合生產要求。

 

5 結束語

             由于膜設備不同的生產環節和施工工藝，它的設備種類和工藝參數也不同，在選擇的時候，要結合具體的生產工藝和生產廠家需求，選擇合適的泵、閥門、金屬管轉子流量計、膜組件和清洗系統，經過科學的分析、嚴謹的計算，并考慮到各方面的因素，盡可能延長設備的使用壽命。