膜系統(tǒng)設計在確定相關工藝及參數(shù),以滿足工藝條件并達到工藝目的的同時,同樣存在系統(tǒng)投資與系統(tǒng)運行兩個工藝成本。且由于膜系統(tǒng)的工藝復雜性,系統(tǒng)設計中存在多種工藝及參數(shù)需要參與優(yōu)化設計。
以平均膜通量參數(shù)為例,設計通量取值較低時,元件數(shù)量較多即系統(tǒng)投資較高,但元件壽命較長即系統(tǒng)運行成本較低;而設計通量取值較高時,投資成本較低運行成本較高。綜合衡量膜系統(tǒng)的投資與運行成本,將存在一個系統(tǒng)總成本最低的膜平均通量設計參數(shù)。
以平衡段通量比的段間加壓工藝為例,設置段間加壓將平衡前后段通量、減小濃差極化度、提高產(chǎn)水水質、有助于延長膜壽命,既改善系統(tǒng)運行工況且降低系統(tǒng)換膜成本。與此同時,段間加壓工藝明顯將增加設備投資、增加系統(tǒng)運行控制難度、增加系統(tǒng)運行能耗。綜合上述分析,總存在一個最佳段間加壓值以平衡段間加壓工藝的利弊。
反滲透膜系統(tǒng)產(chǎn)水含鹽量一定程度上決定了膜系統(tǒng)的投資與運行成本。當存在復床
離子交換或
樹脂床電滲析等以深度脫鹽為目的的反滲透后處理工藝時,膜系統(tǒng)產(chǎn)水含鹽量是保證后處理工藝穩(wěn)定運行或決定后處理工藝運行成本的重要參數(shù)。因此,膜系統(tǒng)產(chǎn)水含鹽量就成為聯(lián)結膜系統(tǒng)與后處理兩系統(tǒng)設計的重要紐帶之一。
圖3.2給出了一般概念上的樹脂床電滲析進水水質與產(chǎn)水水質間的關系曲線。其中當量電導率等于直接
電導率加CO
2含量等效電導率(1X10
-6CO
2等效于2. 66μS/cm電導率)與SiO
2含量等效電導率(1X10
-6SiO
2等效于1. 94μS/cm電導率)。圖中曲線表明,當膜系統(tǒng)產(chǎn)水作為后續(xù)樹脂床電滲析進水時,膜系統(tǒng)產(chǎn)水
電導率將直接影響樹脂床電滲析的產(chǎn)水水質。關于膜系統(tǒng)產(chǎn)水電導率水平直接影響復床
離子交換工藝的再生周期及運行成本問題更為業(yè)內所熟知。