验证超滤系统分析软件UFlow优化计算参数可靠性的实验

摘要：目前随着超滤技术应用领域逐渐日益扩展，工程规模不断增大，国内外著名企业都相应推出了自身超滤系统设计分析电脑软件，可以用于预测系统的性能，同时使系统设计达到最佳化。通过GHANA TEMA超滤系统中试实验，测试软件所预测通量、反洗频率、CEB频率及加药量等设计值，进一步验证陶氏化学UFLOW设计软件在大型超滤系统集成设计项目最佳化，同时为客户整体项目设计提供有效可靠保证。

关键词：超滤技术；膜通量；反洗频率；CEB；UFOW

中图分类号： TP311.5 文献标识码： A

近30年来，超滤技术的发展极为迅速，从普通民用到高新技术领域都有不同规模不同数量的应用，甚至在环境保护方面有着极大的使用潜力。超滤在海水淡化、纯水及高纯水的制备中作为预处理系统有着传统过滤无法比拟的优势，一方面能有效去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质，保证系统出水的稳定性、运行可靠性从而确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。另一方面，具有操作维护性简便、占地面积小、环保性强等特点[1]。目前微滤或者混凝沉淀+超滤技术作为反渗透或者纳滤脱盐的预处理技术在海水淡化项目中得到广泛应用和关注。本文举例，使用自身设计软件UFLOW平台，设计GHANA TEMA大型海水淡化超滤系统工艺并使其达到最佳化，通过其中试装置进一步验证参数的可靠性。

Ⅰ 实验内容

1.1UFLOW软件介绍

UFLOW是专为浙江欧美环境工程有限公司超滤装置集成化设计而建立的计算机软件，是基于陶氏膜元件性能来模拟系统性能，结合了用户系统的特定系统资讯，该程序能模拟在实际系统条件下采用陶氏SFP膜元件所能得到的系统性能，使用该软件，能够有效提高设计者工作效率，减少设计误差或者错误，使超滤装置体现性能最佳化。

1.2超滤装置工艺

某外国公司承建的采用以超滤作为海水反渗透装置预处理技术的大型海水淡化饮用水项目，坐落于GHANA美丽的TEMA港，浙江欧美环境工程有限公司为其提供十套集成超滤装置。使用DOW新型SFP-2860膜元件，有着较强的抗污染性和膜通量特点，膜元件数量达到800支，每套装置设计出水量为5292m3/d。

① 主要进出水指标

② 需要验证设计分析参数

1.3中试设计工艺

① 设计思路简述

大型超滤装置在设计及计算前期，中试装置设计及测试是非常关键的，一方面能够确认设计各项数据，另一方面能够最大限度纠正前期参数，甚至重新设计提供借鉴，有助于降低成本和提升系统安全、经济和稳定最佳化目标。设计思路主要包括以下依据要点：

② 工艺流程简介

根据系统特点，把工艺流程分为预处理系统、超滤系统两部分组成。采用PLC集中控制。控制系统完成电气和仪表部分的自动控制，同时可显示工艺过程中的监测指标以及系统运行状态。

潜水泵（PMP-01） 自清洗过滤器（SF-02） 原水箱 原水泵（PMP-02） 超滤（一支SFP-2860膜组件） 超滤产水箱

Ⅱ 验证结果分析与讨论

2.1最佳膜通量（Flux）验证

实验考察三种不同膜通量(53.4L/m2/h, 59.4L/m2/h, 70L/m2/h)模拟环境下，对超滤膜污堵情况进行了分析。在相同模拟条件下，且运行一定时间周期，依据K系数（Normalization Permeability，单位压差的膜透过率LMH/bar）下降程度决定了59.4L为最佳膜通量。

2.2最佳反洗频率（BW Frequency）验证

通过在Flux 为59.4L/m2/h, CEB为6h 运行频率相同模拟环境下，对超滤膜在反洗频率在30min,45min, 60min运行状态,污堵情况进行了分析。在相同模拟条件下，且运行一定时间周期，依据K系数（Normalization Permeability，单位压差的膜透过率LMH/bar）下降程度决定了45min为最佳膜反洗频率周期。

2.3最佳CEB频率（CEB Frequency）验证

实验考察三种不同CEB清洗频率(6h, 24h, 48h)模拟环境下，对超滤膜污堵情况进行了分析。在相同模拟条件下，且运行一定时间周期，依据K系数（Normalization Permeability，单位压差的膜透过率LMH/bar）下降程度决定了24h为最佳膜CEB清洗周期。

2.4最佳进水加药量（Inlet NaOCl）验证

在不同NaClO加药量(0.5ppm, 1.0ppm, 2ppm)模拟环境下，对超滤膜污堵情况进行了分析。在保持相同模拟条件（同Flux 为59.4L/m2/h, 运行周期为45min）下，且运行一定时间周期，依据K系数（Normalization Permeability，单位压差的膜透过率LMH/bar）下降程度决定了1.0ppm为最佳加药量。

Ⅱ 结论

①UFLOW在公司大型超滤系统设计中，能够非常直观模拟与实际测试结果一致的数据结果，通过该软件的帮助，能够最大限度帮助厂家在前期设计时提供理论支持和技术参考，并节省项目建设投资成本。

②通过测试对比实验，很好的验证了该软件的模拟数据的可靠性、准确性，同时为软件数据库优化提供支持。

③随着城市建设朝着环保、高效良性循环发展趋势及工程建设规模不断扩大，超滤系统设计分析电脑软件在环保行业膜处理的前期可研、设计阶段重要性越来越突出，通过系统预测，能够帮助投资者在项目投资可靠性、经济性提供理论依据。

参考文献:

[1] Teng C K, Hawlader M N A, MalekA. An experiment with different pretreatment methods[J]Desalination, 2003,156(2/3/4: 62-69

[2] S Department of Defense MIL-HDBK-781A, Reliability test methods: plans and environment [S].1996

[3]GB5080.5-85,设备可靠性试验成功率的验证试验方案[S].北京：国家标准局，1985

[4] 何国伟.软件可靠性[M].北京：国防工业出版社,1998.

简介：宣仲元（1980-），男，浙江绍兴人，职称：助理工程师，学历：本科，主要研究方向：水处理膜技术。