Технология модулей «dizzer®»

Ультрафильтрационные мембраны помещаются в модули «dizzer®». Данные модули имеют уникальный дизайн и разработаны с учетом специфических требований по применению ультрафильтрации для целей водоподготовки. Модуль имеет гидродинамически оптимизированную внутреннюю конструкцию, в результате чего достигается повышенная эффективность обратной промывки. Ниже приведено детальное описание модулей dizzer®

Общие черты конструкции

Производятся модули dizzer® самого различного размера: от совсем мелких до больших индустриальных или муниципальных установок. Каждый модуль поставляется в напорном корпусе с концевыми крышками, что позволяет использовать каждый модуль самостоятельно.
На месте размещения модуля не требуется проведения дополнительных сборочных работ. Модуль легко устанавливается и так же легко демонтируется.

Модуль dizzer® предназначен для вертикальной установки. Вертикальная установка модуля обеспечивает его беспроблемное опорожнение, увеличивает эффективность теста механической целостности мембран. Во время этого теста поврежденный модуль легко может визуально быть выявлен по наличию воздушных пузырьков в прозрачном верхнем патрубке подвода исходной воды.
Модуль может работать либо в режиме тупикового фильтрования, либо в режиме тангенциального фильтрования. Для большинства случаев по экономическим соображениям используется режим тупикового фильтрования. Обычно исходная вода подается в нижнюю часть модуля, а отработанная промывная вода с загрязнениями выводится через верхний порт. Однако, дизайн модулей «dizzer®» также позволяет подводить исходную воду поочередно сверху или снизу, для равномерного распределения загрязнений по высоте волокон и их последующего более эффективного удаления. Этот прием особенно полезен при плохом качестве исходной воды.

На рис 3.1 проиллюстрированы направления потоков через модуль «dizzer®» при тупиковом режиме работы при чередовании способов подачи исходной воды «снизу - сверху».

Гидродинамическая оптимизация внутреннего дизайна
Главной задачей при работе системы ультрафильтрации является сохранение целостности мембран и модуля. Кроме этого, приоритетными целями являются возможное уменьшение загрязнений модуля и увеличение его срока эксплуатации.
Уменьшение загрязнений модуля достигается эффективной обратной промывкой всех его внутренних областей. Максимальный срок службы волокон достигается при уменьшении механической нагрузки на них. Для достижения этих двух целей необходимо обеспечить равномерное распределение воды в модуле с минимальными значениями градиента перепада давления в осевом и радиальном направлениях. Поддержание небольших градиентов давления особенно важно в режиме обратной промывки (т.к. расход воды при этом в 3 раза больше, чем в режиме фильтрования). Распределение давления в осевом направлении при обратной промывке почти равномерно, т.к. вода подается снаружи волокон, где имеет место только незначительное падение давления.

Для достижения очень маленького градиента давления, и, следовательно, равномерного распределения воды в поперечном сечении
модуля необходимо обеспечить пропорциональное соотношение между количеством воды для обратной промывки и площадью мембраны, через которую эта вода проходит. Это достигается введением в модуль перфорированной внутренней трубы (с диаметром несколько меньшим диаметра корпуса модуля).

Между этой трубой и стенкой модуля образуется кольцевой зазор (пучок волокон помещается внутри этой трубы). В режиме фильтрования фильтрат движется к внешней стенке и собирается в кольцевом зазоре, тогда как в режиме обратной промывки вода проходит из кольцевого зазора к середине модуля. На пути воды к середине модуля полный поток уменьшается, из-за того, что часть воды проникает в волокна, выполняя обратную промывку. Так как количество волокон уменьшается при движении воды к средине модуля, значение удельного расхода при обратной промывке остается практически неизменным по поперечному сечению модуля.
На рисунке 3-2 показаны диаграммы радиальных потоков в модуле. Пропорции конструкции нарушены с целью обеспечения большей наглядности.

Рисунок. 3-2: Радиальные потоки в модуле «dizzer®»

Для дополнительной оптимизации распределения воды перфорированная внутренняя труба монтируется с эксцентриситетом относительно оси симметрии модуля (т.е. формирует неравномерный кольцевой зазор). Это обеспечивает почти постоянную скорость в кольцевом зазоре, приводя к более равномерному распределению воды на его периферии. В результате этого, обеспечивается более эффективная обратная промывка волокон в радиальном направлении, т.к. значение удельного расхода для дизайна с неравномерным кольцевым зазором более постоянно по сравнению со случаем, когда используется соосная внутренняя труба.

Распределение радиальных скоростей потока для конструкций с внутренней трубой и без нее представлено на рисунке 3-3.

Рисунок 3-3. Сравнение распределения удельного расхода в радиальном направлении

Типичный вид стойки с модулями inge «dizzer®» показан на рисунке 3-4. Более детально описание дизайна стойки дано в разделе 4.4.

Рисунок 3-4: Типичный дизайн стойки с dizzer® модулями.