Transcript Drift og vedlikehald av Memranlegg.pdf

Driftsassistansen i Sogn og Fjordane
Fagtreff Leikanger 7. – 8. april 2014
Membranfilteranlegg
Drift og vedlikehold
Leikanger Fjordhotell
7. april 2014
GENERELL BAKGRUNN
•
Membranfilter i Norge
•
Noen ord og uttrykk
Membranfilter i Norge
2009
iflg. FHI
2014
antatt
Anl.størrelse (pe)
≤ 500
501 – 999
1 000 – 4 999
> 5 000
Sum
Sum
Ant. anlegg
57
23
32
6
118
Ant. personer
13 600
16 900
60 600
53 600
144 700
~ 130
~ 160 000
•
Nesten alle anlegg er bygd primært for fargereduksjon / humusfjerning og som hygienisk
barriere mot parasitter, bakterier og virus.
I tillegg reduseres innhold av ulike metaller og mineraler.
•
Det overveiende antallet av anlegg er levert med membraner av celluloseacetat.
Noen ord og uttrykk
Tilløp
Fødevann
Permeat
Retentat
Konsentrat
Sirkulasjon
- Råvann forsyning inn til membranfiltret
- Vann som ledes inn til og over membranoverflaten
- Rentvann som trenger gjennom membranen
- Vann med partikler som holdes tilbake av membranen
- Retentat som slippes til avløp
- Retentat som pumpes inn i råvannet og som sammen blir fødevann
Fluks
- Mengde permeat som trenger gjennom membranen målt som
liter pr. time og m2 membranoverflate (l/h·m2)
Fødevannskanal
- Lag / gitter (feed spacer) i membranelementet som fordeler fødevannet
ut over membranoverflaten
- Lag / gitter (permeate spacer) i membranelementet som leder permeatet
membranen inn til senter permeatrøret
- Perforert senterrør som leder permeatet ut av membranelementet
Rentvannskanal
Permeatrør
FUNKSJON OG BELEGGDANNELSE
•
Prinsipp for tverrstrømsfiltrering
•
Oppbygging av membran spiralelement
•
Vannstrømmer i membranfilter
•
Trykkforhold i membranfilter
•
Beleggdannelse – diffusjonsmekanismer
•
Forbehandling
•
Tverrstrøm
Prinsipp for tverrstrømsfiltrering
Thor Thorsen 2006
Oppbygging av membran spiralelement
•
Forsøk har vist at fødevannskanal
(konsentratkanal) med 2 lag
krysslagte tråder som gitter
diagonalt på tverrstømsretningen
(diamond spacer) er gunstig mht.
fordeling av vannstrøm.
•
Fødevannskanalens totale tykkelse
er gjerne 31 – 34 mil = 787 – 864 µm.
•
Rentvannskanalen har parallelle
tråder (parallel spacer) som leder
vannet inn mot senterrøret.
Thor Thorsen 2001
Jan C. Schippers 2011
Vannstrømmer i membranfilter
MASSEBALANSE:
•
Alt som tilføres membranfiltret
må ledes ut av membranfiltret.
•
Tilløp = Permeat + Konsentrat
Trykkforhold i membranfilter
•
Fødevannstrykket benyttes til å presse vann på langs gjennom fødevannskanalen
og fordele det over membranoverflaten.
•
Fødevannstrykket avtar i membranelementenes lengderetning etter hvert som
fødevannskanalen yter strømningsmotstand fra gitter og tiltetting.
•
Tilgjengelig fødevannstrykk på membranoverflaten presser vann gjennom
membranen og inn til den tilnærmet trykkløse permeatkanalen. Det vil si at
produsert mengde rentvann avtar etter hvert som fødevannstrykket avtar
gjennom membranelementene.
•
Tilført fødevann som tas ut som retentat fra membranene må ha et resttrykk etter
tap gjennom fødevannskanalen som er tilstrekkelig til å presse riktig mengde
konsentrat ut av membranfiltret.
Beleggdannelse - diffusjonsmekanismer
u = tverrstrømshastighet
d = partikkelstørrelse
•
Partikkelkonsentrasjon større enn 5 – 10 gNOM/l ved membranoverflaten gir
beleggdannelse.
•
Partikkelkonsentrasjonen ved membranoverflaten øker dramatisk ved økende fluks,
omtrent i 3. potens.
•
Brownsk diffusjon hindrer at mindre partikler er et problem.
•
Treghetsløftet hindrer at større partikler danner belegg.
Thor Thorsen 2001 og 2003
Forbehandling
•
Teoretiske beregninger og
forsøksresultater viser at
det er partikler i området
0,1 – 2 µm som gir belegg.
Effektiv forbehandling
burde fjerne disse
partiklene.
•
Forbehandlingen skal
fjerne partikler og
redusere faren for
gjentetting av
fødevannskanalen som har
en total tykkelse på ca 800
µm.
Thor Thorsen og Harald Fløgstad 2002
Tverrstrøm
•
Overflatekonsentrasjonen avtar med
økende tverrstrøm.
•
Vanlig anbefalt tverrstrømsområde er
0,1 – 0,25 m/s.
•
Normalt ligger tverrstrømshast. ned mot
0,1 m/s eller under grunnet trykktap i
fødevannskanalen.
•
Ved prod. fluks ca 15 l/m2·h bør
sirkulasjonsmengden være lik eller
større enn råvannsmengden.
•
Ved nedsatt prod. bør
sirkulasjonsmengden økes for å
kompensere for redusert
råvannsmengde.
Thor Thorsen 2006
DRIFT / VEDLIKEHOLD AV MEMBRANFILTER
•
Viktige trykk i membranfilter
•
Viktige vannstrømmer i membranfilter
•
Beleggdannelse
•
Biologisk begroing
•
Driftsoptimalisering og oppfølging
•
Generell drift og vedlikehold
Thor Thorsen 2006
Viktige trykk i membranfilter
•
Største tillatte trykkfall fra fødevann innløp til retentat utløp er gitt fra
membranprodusenten og utgjør typisk ca 0,7 bar pr. lengdemeter
membranelement. Overskridelse av tillatt trykkfall kan føre til teleskopdannelse
på membranelementene.
•
Membranene er ikke beregnet for høyere trykk i permeat utløpet enn i retentatet
fra membranene. Baktrykk på permeatsiden kan resultere i at membranene
ødelegges fullstendig.
•
Trykket i retentatet bør gjerne være over ca 0,5 bar for å kunne innjustere og
presse ut riktig konsentratmengde. Det sikrer også mot innsug av luft gjennom
avløpet.
Viktige vannstrømmer i membranfilter
MASSEBALANSE:
•
Alt som tilføres membranfiltret
må ledes ut av membranfiltret
VIKTIGE BØRVERDIER:
•
Sirkulasjonsmengden minst like stor som
råvannsmengden på 6 m lange anlegg
•
Sirkulasjonsmengden minst det doble av
råvannsmengden på 3 m lange anlegg
•
Konsentratmengden ca 25 – 30 % av råvannsmengden eller ca 35 - 40 % av permeatmengden
Beleggdannelse
u = tverrstrømshastighet
d = partikkelstørrelse
•
Dersom ikke diffusjonsmekanismene er effektive nok vil NOM akkumuleres på membranen.
•
Beleggtendensen er avhengig av driftsbetingelser som tverrstrømshastighet og spesielt fluks.
Høyere fluks og lavere tverrstrømshastighet gir mer belegg.
•
Forsøk viser at det lettere dannes belegg innover i fødevannskanalen enn ved innløpet.
•
Akkumulering av belegg bekjempes ved automatisk ved rengjøring av membranene hvert døgn.
•
Det er viktig å følge med forbruk av skyllemiddel til rengjøring ved anlegget for å få tidlig varsel
dersom det medgår for lite eller eventuelt for mye.
Avlesning av nivå i doseringstank må sammenholdes med tidligere avlesninger for å detektere
fornuftig forbruk siste dager.
Thor Thorsen 2001 og 2003
Biologisk begroing
•
Bakterier og andre mikroorganismer gror på membranoverflaten og danner belegg.
Dette kan skje etter bare hundre timers drift.
•
Biologisk begroing motvirkes ved regelmessig skylling av membranene med klorvann.
Dette blir gjort automatisk ved rengjøring av membranene hvert døgn.
•
Det er viktig å følge med forbruk av klorvann til skylling ved anlegget for å få tidlig varsel
dersom det medgår for lite eller eventuelt for mye.
Avlesning av nivå i doseringstank må sammenholdes med tidligere avlesninger for å
detektere fornuftig forbruk siste dager.
•
Membraner av celluloseacetat kan ødelegges ved for kraftig eksponering mot fritt klor.
Thor Thorsen 2003
Driftsoptimalisering og oppfølging
•
Om mulig bør en unngå å drifte membranfilter på maksimal dimensjonerende fluks.
Det er bedre å senke produksjonen til lavere fluks ved å benytte større utjevning av
produksjonen i basseng.
•
Relativt raske endringer i trykk og / eller vannmengder for samme produksjonsnivå som
tidligere tyder på uregelmessigheter ved anlegget.
•
Anbefalte maksimums- eller minimumsverdier for trykk fra produsenten / leverandøren må
ikke over- eller underskrides.
•
Forbruk av kjemikalier til rengjøring overvåkes og sammenlignes med tidligere forbruk.
•
Ved usikkerhet omkring observasjoner og betydningen av dem anbefales å ta kontakt med
leverandøren for veiledning.
Generell drift og vedlikehold
•
Hold anlegget ryddig, rent og tørt. Det er viktige HMS-tiltak.
Det blir da også lettere å oppdage uregelmessigheter og lekkasjer.
•
Vedlikehold bør være preventivt. Studer FDV-dokumentasjonen for utstyrskomponentene
og sett opp en vedlikeholdsplan i henhold til anbefalinger for vedlikehold av utstyret.
•
Drener trykktank på ventilluft kompressor for vann ved hvert besøk på anlegget.
En vannfylt pnumatisk aktuator virker dårlig.
•
Sjekk med jevne mellomrom at automatiske ventiler går problemfritt.
•
Sjekk for unormale vibrasjoner og lytt etter ulyder eller endret lydbilde fra roterende utstyr.
Det kan avdekke mistanke om slitasje og behov for vedlikehold.
•
Vær nøyaktig ved føring av driftsjournal og observer eventuelle uregelmessigheter fra
tidligere avlesninger. Sjekk jevnlig også mot avlesninger noe bakover i tid.
•
Ved usikkerhet omkring observasjoner og betydningen av dem anbefales å ta kontakt med
leverandøren / servicepartneren for veiledning.