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Fundamentals 

 

 



 

9 | 37 


 

Form-No: TM-WW002 //  Revision: A // Date: Oct. 10, 17 

 

 

?????????????????? = ???????????????????????? ???????????????????????????????????????????????? − ???????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????? + ????????????



 

If there is any height difference between the locations of the feed pressure and permeate pres-

sure sensors than this shall be compensated in the above calculation of TMP indicated as Cor-

rection Factor (CF). For example if the feed pressure sensor is 50 cm higher located than the 

permeate pressure sensor then CF = + 0.05 bar. In the event the permeate pressure sensor is 

located 80 cm higher than the feed pressure sensor then CF = - 0.08 bar. 

 

Gross Flux 

The  flux  presents  the  absolute  hydraulic  flow  in  relation  to  the  active  membrane  area  that  is 

used  for  filtration.  Increasing  the  flow  also  increases  the  flux.  Reducing  the  active  membrane 

area (e.g. by isolating a module) also increases the flux. See the formula below. 

?????????????????????????????? ???????????????????????? =

 ???????????????????????? ????????????????????????  [

??????



]



???????????????????????????????????????????????? ???????????????????????? [??????

2

]



 [

??????


??????

2

⋅ ℎ



 ???????????? ??????????????????]

 

 



The gross flux is the instantaneous, “real” flux through the  available membrane surface area. 

For  feed  pump  flow  rate  sizing  the  gross  flux  shall  be  used  multiplied  by  the  total  (maximum) 

membrane area that this particular feed pump is feeding to. 

 

 



Net Flux 

The net flux (NF) is the average flux with consideration of water consumption and no permeate 

production time during back flush and chemical cleaning periods. The net flux depends on the 

filtration time,  (air scouring) (AS), the back flush flow, the back flush time  and cleaning interval 

and duration. The formula below can be used to calculate the net flux: 

?????????????????? ???????????????????????? =

 ?????????????????? ???????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????  [

??????


]

???????????????????????????????????????????????? ???????????????????????? [??????



2

]

 [



??????

??????


2

⋅ ℎ


 ???????????? ??????????????????]

 

 



Average Flux  

The average flux is defined as the specific flux over a longer period, e.g. over a week, month or 

even  a  year.  It  can  be  calculated  by  the  following  formula  (as  example  for  a  period  of  one 

week):  


?????????????????????????????????????????? ???????????????????????? (????????????????????????) =  

???????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ?????????????????? ????????????????????????

?????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????? ???????????????????????? ???????????????????????? ⋅  168 ℎ????????????????????????

 [??????????????????]

 

 

Permeability 

The permeability expresses the ratio of gross flux to the transmembrane pressure (TMP). Per-

meability is an important factor for evaluation of the membrane performance. 

???????????????????????????????????????????????????????????????????????? =  

?????????????????????????????? ????????????????????????

??????????????????

 [

??????


??????

2

⋅ ℎ ⋅ ??????????????????



]

 

 



Normalized permeability 

The permeability is strongly related to the viscosity of the medium which in turn depends on the 

temperature. 

Usually,  the  permeability  is normalized to a temperature of 20˚C

  for  better  com-

parison  of  membrane  modules  operated  at  different  temperature  conditions.  The  following 

equation can be used for that purpose. T is the actual temperature of the medium: 



Fundamentals 

 

 



 

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Form-No: TM-WW002 //  Revision: A // Date: Oct. 10, 17 

 

 

???????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? =  



?????????????????????????????? ????????????????????????

??????????????????

⋅   1.024

(20−??????)

 [

??????


??????

2

 ℎ ??????????????????



]

 

 



Recovery 

The recovery or recovery rate is the ratio of the usable product flow to the total feed water flow 

during a certain time period. The longer the time frame the more accurate the recovery calcula-

tion is due to factoring in all water losses and non productive time for backflushes and chemical 

cleanings.   

???????????????????????????????????????????????? =  

 ?????????????????? ?????????????????????????????????????????? ???????????????????????? 

 ???????????????????????? ????????????????????????

 ?????? 100%

 

 



 

Membrane Fouling 

3.3

Fouling  and  fouling  control  is  an  inevitable  topic  in  all  membrane  filtration  processes.  Fouling 

describes  the  process  of  particulate  and  solutes  accumulating  on  the  feed  side  of  the  mem-

brane due to the membranes selectivity. There are three

 

general types of fouling: 



 

Particulate Fouling 

Particulate fouling is caused by suspended solids, colloids and turbidity in the feed water. This 

fouling is controlled by hydraulic cleanings through regular air scouring and back flushing.  

 

Inorganic Fouling / Scaling 

Most inorganic fouling occurs when filtering ground water or alkaline industrial waste water. In-

organics may precipitate onto the surface of the membrane and create a solid layer at certain 

circumstances when certain solubility  limits are reached at certain concentration, pH and tem-

perature. This type of fouling can be removed by using acid for cleaning. In general, the use of 

citric acid is sufficient. The concentration dependents on the exact nature of the inorganic pre-

cipitate and how severe and long the fouling has been present on the membrane surface area. 

 

Organic Fouling 

Organic fouling occurs when filtering water containing a certain amount of organics. Alginates, 

humic acids and fatty  acids are the most common ones. Bacteria  growth on the membrane is 

also a common cause. Alkaline solutions, such as sodium hypochlorite (NaOCl), are commonly 

used for removal of organic fouling. 

 

All three types of fouling will occur during the lifetime of a membrane module, which fouling type 



will  be  seen  predominantly  depends  on  the  feed  water  characteristics.  Unfortunately,  not  all 

fouling is easy to remove and some fouling types are not able to remove at all.  

 

1)  Reversible fouling  



 can be fully removed by hydraulic cleaning, performance may    

   

 

 



be substantially recoverable. 

2)  Irreversible fouling  

 can be fully removed by chemical cleaning, performance may  



   

 

 



not be entirely recoverable, with gradual deterioration over time. 

3)  Irrecoverable fouling 

 cannot be removed, performance is compromised and non- 



   

 

 



recoverable. 

 

Irrecoverable  fouling  will  permanently  reduce  the  performance  of the  membrane and  can  only 



be recovered by replacing the affected membrane module(s). 


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