评价过滤（共7篇）
评价过滤 篇1
0.引言
一次性使用输血器具用尼龙血液过滤网 (以下简称“过滤网”) 供安装于输 (采) 血器滴斗中或附件上, 用于滤除血液或血制品中的凝血块、杂质和异物等。过滤网的过滤性能是衡量过滤网好坏的一项重要指标。长期以来, 过滤网的过滤性能一直用标准滤网和人体血液进行评价[1~4]。使用人体血液评价具有以下缺点: (1) 标准滤网的可得性差; (2) 受我国有关法规的限制, 血液的可得性差; (3) 用血液试验, 会对试验人员带来安全隐患; (4) 试验结果受供血者、抗凝剂、贮存条件等诸多因素影响, 血液中的凝血块波动大, 导致试验结果重复性差。在过滤网的行业标准制定过程中, 我们尝试采用市售的适宜规格的标准粒子代替血液评价法对血液过滤网进行评价, 在开展了相关的理论分析和试验验证的基础上, 成功建立了用标准粒子评价过滤网过滤性能的试验方法。
1. 背景信息
过滤网的组织一般由尼龙66和尼龙1010单丝编织而成。目前常见的血液过滤网组织结构为单经单纬和单经双纬的平织结构。
现行国家标准GB 8369–2005《一次性使用输血器》 (ISO 1135-4:2004, MOD) 、GB 19335–2003《一次性使用血路产品通用技术条件》和相关的血液分离器材标准等均涉及到过滤网过滤性能要求及试验方法, 试验方法均采用标准滤网[丝径 (100±10) µm, 孔径 (200±20) µm的尼龙66输血过滤网]和人体血液进行评价。如前所述, 用血液开展试验, 实验室会面临着诸多实际困难致使试验无法开展。
为了规避这一标准实施难题, GB 8369-2005附录A.4中给出了“如果经检验, 供试血液过滤网丝径不大于100µm, 孔径不大于200µm, 可以免做过滤效率试验”的注释, 以减少或避免使用人体血液进行试验。这一规定意味着, 只有当待测过滤网达不到孔径和丝径的上限要求时, 才要求用血液做该试验。尽管如此, 试验人员一旦遇到网孔尺寸不符的情况, 仍会面临用血液试验带来的诸多不可操作的实际问题。
值得一提的是, GB 8369中只给出滤除性能的下限要求, 这相当于只规定了过滤网孔径的上限要求, 而没有给出过滤网孔径的下限要求。但在实际使用中对过滤网孔径的下限也有一定要求, 过滤网孔径过小, 会阻止血红细胞通过。在GB8369标准中提出的标准滤网孔径 (200±20) µm。对此我们认为, 理想的过滤网孔径应为 (200±20) µm。目前, 测量过滤网孔径的方法是在适宜倍数的显微镜下进行测量, 但在显微镜下发现, 一个过滤网上的孔径是不均匀的 (见图1) 。受显微镜视场所限, 局部测量的网孔孔径不能很好地代表过滤网整体孔径。
2. 过滤网过滤性能新方法原理和分析
2.1 原理
为了建立既有效又便于操作的评价过滤网过滤性能方法, 我们提出了用两种粒径的标准粒子分别控制过滤网孔径的上限和下限的设想。这两种规格粒子的作用类似于零件孔径测量中的“止规”和“通规”。理论上, 如果过滤网能有效拦截最小尺寸为220µm的粒子 (起止规作用, 控制网孔上限) , 而又能使最大尺寸为180µm的粒子全部通过 (起通规作用, 控制网孔下限) , 就表明网孔是在 (200±20) µm范围内。
2.2 标准粒子的确定
我们对市售的240µm和160µm粒子技术指标 (见表1) 进行了分析。由表1给出的标准粒子参数可知, 对于标称粒径为240µm的标准粒子, 95%的粒子落在221µm (239–2S=221) 至257µm (239+2S=257) 的范围内;对于标称粒径为160µm的标准粒子, 95%的粒子落在151µm (158–2S=151) 至165.5µm (158+2S=165.5) 的范围内。可见, 240µm的标准粒子95%的置信水平的最小粒子粒径为221µm, 仅比标准网孔的上限大1µm, 以此作为过滤网孔径的上限非常适宜。而160µm标准粒子95%的置信水平的最大粒子粒径为165.5µm, 比标准网孔的下限小14.5µm。考虑到GB 8368并未对过滤网孔径提出下很要求, 推荐采用粒径为160µm标准粒子控制过滤网孔径下限是适宜的 (略为保守一些) 。
两种粒子的分布和滤网网孔孔径合格范围分布的综合分析示意图见图2。如果将对240µm标准粒子的截留率和160µm标准粒子的通过率定为97.5%, 那么理论上网孔孔径165.5µm~221µm范围内的过滤网即能通过测试要求。为了留出一定的试验安全裕度, 考虑在标准中将过滤网对240µm标准粒子的截留率定为不小于95%, 对160µm标准粒子的通过率应不小于95%。
3. 方法验证
3.1 目的
验证输血器用血液过滤网新的过滤性能的适宜性。
3.2 验证样品
试验用的血液过滤网由血液过滤网专业生产企业提供。供验证的样品7批, 其中国外生产厂家1批, 国内生产厂家6批, 图3给出了这些样品中典型结构示例。
3.3 试验液
用满足表1要求的粒子分别制备240µm标准粒子试验液和160µm标准粒子试验液, 两种试验液浓度约为200个/100 m L。
3.4 冲洗液
经孔径为0.2µm的微孔滤膜过滤, 5µm以上的微粒数不超过10个/m L的水。
3.5 试验条件
试验应在洁净的环境中进行, 如可能, 在层流下进行。
3.6 试验步骤
3.6.1 240µm粒子的截留率
(1) 用量筒取240µm标准粒子试验液100m L, 用无污染的方法按照输血方向使试验液流过过滤网, 并使流出液全部通过一个孔径为0.8µm、直径47 mm格栅滤膜。
(2) 用同一个量筒取适量 (不少于100 m L) 冲洗液, 按照输血方向使冲洗液流过同一个过滤网, 并使流出液全部通过同一个孔径为0.8µm、直径47 mm格栅滤膜, 使通过过滤网的粒子被滤膜截留。
(3) 将留有粒子的格栅滤膜放在适当的显微镜载玻片或托盘上, 在40×的放大倍数下对不小于50%的网格面积进行粒子计数, 明显的非试验粒子不计。
(4) 按下式计算过滤网对240µm粒子的截留率。
式中:
η—截留率, %;
N0—试验液中测得的粒子数, 个;
N1—格栅滤膜上测得的通过过滤网的粒子数, 个。
3.6.2 160µm粒子的通过率
(1) 用量筒取160µm标准粒子试验液100m L, 用无污染的方法按照输血方向使试验液流过过滤网, 再用同一个量筒取适量 (不少于100m L) 冲洗液, 按照输血方向使冲洗液流过同一个过滤网。
(2) 用镊子夹住该过滤网网口, 并将其放入装有适量冲洗液的烧杯中, 过滤网网口基本与液面持平或略高于液面, 然后将滤网在烧杯中水平往复运动至少5次 (保持过滤网网口基本与液面持平或略高于液面) , 以洗脱粘附在过滤网外部的粒子, 取出过滤网并倒掉烧杯中的洗脱液。重复该操作一次。
注:粘附在过滤网外部的粒子视为已经通过了过滤网。
(3) 用镊子夹住该过滤网底部, 将其浸入装有适量冲洗液的烧杯中, 将滤网在烧杯中左右上下往复运动至少5次以洗脱过滤网内部被截留的粒子, 取出过滤网并将烧杯中的洗脱液全部通过一个孔径为0.8µm、直径47 mm格栅滤膜。重复该操作一次。
(4) 用同一个烧杯取适量 (不少于100 m L) 冲洗液通过同一个格栅滤膜;将留有粒子的格栅滤膜放在适当的显微镜载玻片或托盘上, 在40×的放大倍数下对不小于50%的网格面积进行粒子计数, 明显的非试验粒子不计。
(5) 按下式计算过滤网对160µm粒子的通过率。
式中:
η—通过率, %;
N0—试验液中测得的粒子数, 个;
N1—格栅滤膜上测得的被过滤网截留的粒子数, 个。
4. 验证结果及结论
4.1 结果
验证结果见表2。
4.2 结论
从表2给出的验证数据来看, 7批血液过滤网对240µm标准粒子的截留效率全部为100%, 对160µm标准粒子的通过效率全部为100%。试验结果表明, 七组样品均能有效截留240µm的标准粒子, 说明240µm的标准粒子起到了“止规”的作用;七组样品均能使160µm的标准粒子通过, 说明160µm的标准粒子起到了“通规”的作用。试验结果表明, 至少在95%的置信水平下, 各过滤网的网孔孔径均在165.5µm~221µm范围内。
5. 结束语
建立用240µm和160µm的标准粒子评价过滤网过滤性能的新方法, 并使之标准化, 解决了长期以来不能准确评价过滤网过滤性能的世界性难题。该方法相对于传统的人体血液法具有复现性好, 操作简便、试验材料可得性强、避免因使用血液带来的安全隐患等优点, 可用于过滤网和输血器具生产的过程控制。也为修订GB 8369《一次性使用输血器》等相关标准创造条件。
由于用血液评价过滤网过滤性能的方法一直处于名存实无的状态, 目前尚不能开展两种方法的比对试验。
在考虑确定过滤网过滤性能指标时, 考虑到两个规格的粒子理论上各有2.5%粒子落入所不期望的范围 (165.5µm~221µm) 内, 同时, 考虑到标准粒子生产的批间差, 有必要适当附加一个有利于过滤网生产方的裕度。综合以上考虑, 在我国过滤网的行业标准的制定和审查过程中, 最终确定了对240µm标准粒子的截流率和对160µm标准粒子的通过率均应大于95%的指标要求。
摘要：建立一种使用240μm和160μm的标准粒子溶液评价尼龙血液过滤网过滤性能新方法, 代替传统人体血液的评价方法。并通过试验证实, 用该方法评价过滤网的过滤性能具有良好的重复性, 操作简便、试验材料可得性强、避免因使用血液带来的安全隐患等优点。可用于尼龙血液过滤网和输血器生产的过程控制。
关键词：尼龙血液过滤网,标准粒子溶液,过滤性能
参考文献
[1]ISO 1135-4:2004 Transfusion equipment for medical use-Part 4:Transfusion sets for single use
[2]GB 8369-2005《一次性使用输血器》
[3]GB 19335-2003《一次性使用血路产品通用技术条件》
[4]YY 0029-90《一次性使用输血器用尼龙血液过滤网》
评价过滤 篇2
关键词：收油泵,过滤器,叶轮
1 概述
中一联合站供水岗自投产以来, 全矿各中转站来油经过游离水脱除器、压力沉降、电脱水器脱除后的含油污水都进入3#污水沉降罐。近年来, 各中转站来油含聚合物和杂质日益增多, 严重影响污水含油指标, 给沉降罐增加了负担。这样, 就必须启动收油泵, 将罐内的污油打出。杂质进入收油泵后, 就造成收油泵过滤器和泵的叶轮的频繁堵塞。每周平均要清理两次过滤器。每一季度平均清理一次收油泵叶轮。如过滤器堵塞, 在清过滤器时, 由于现在过滤器结构需要满足打开法兰的要求, 所以需要倒流程、放空, 操作非常繁琐;若叶轮堵塞, 则还需要拆泵、机械密封等一系列操作。大大的增加了收油泵的启停次数和员工的劳动强度, 污染环境的同时还增加了清洁工具的消耗。
2 收油泵现状
2.1 影响检泵因素的调查分析。
利用2010年1月-6月这六个月份, 对收油泵的检修情况进行调查, 做出了影响收油泵收油质量和效率的调查情况见表1。根据调查表, 制定出检泵影响因素的排列 (图1) 。从图1看出, 检泵因素中叶轮堵塞占32%, 过滤器堵塞占25%, 是主要因素。经过对根本原因的查找, 总结出造成叶轮堵塞原因为两点:a.由于过滤器中过滤网网口过大, 导致杂质进入叶轮;b.清洗过滤器的过滤网时, 过滤网底部残渣进入叶轮导致。
2.2 清洗过滤器操作繁琐调查分析。
清过滤器时, 必须关闭进出口阀门, 将存入过滤器油放净, 才能满足打开过滤器法兰盖要求, 更换被堵的过滤器。每次清理过滤器需要三人三小时才能完成工作量。所放出的污油在12~15桶。如果进口阀门不严, 需关闭泵的总进口阀, 放油15~20桶才能满足打开法兰盖要求。污油放入污油缸后, 增加污油缸启动次数。若叶轮堵塞, 则需拆泵、机械密封等一系列繁琐操作。因此, 如何避免叶轮堵塞和简化清洗过滤器操作是提高收油质量和效率的根本问题。
3 采取措施
针对以上影响收油质量和效率的两点要素, 我们对过滤器结构和过滤网进行了改善, 具体方法如下:
3.1 对于减少叶轮堵塞问题的改善措施:
3.1.1改善过滤网网口直径。根据实际生产情况, 改善过滤网网口直径, 通过不断实践摸索, 直径由原来的5mm改变到了3mm (表2) 。3.1.2改善过滤网结构。对过滤网的原理进行仔细研究后, 将原来过滤网由筒形改为直角筒形, 并加网底。通过改进, 进入的杂质可直接落入网的底部。而过滤中残留的大颗粒杂质, 在更换过滤网时, 根据物质的比重差, 可起到避免杂质从网的下部进入泵管入口, 再进入叶轮, 造成叶轮的二次堵塞。从图2看出, 从过滤网网口直径和过滤网构造上进行改善后, 因叶轮堵塞导致的检泵次数明显减少, 这样节省了泵修解体泵的繁琐:拆泵后, 机械密封, 还要调整更换。减少了更换, 提高了密封使用寿命, 节省人力、物力的消耗。减轻了劳动强度。
3.2 对于简化清洗过滤器操作问题的改善措施:
将过滤器由卧式改为立式, 将过滤器法兰盖方向由侧面变为朝上, 过滤器侧面底部焊接4分放空头, 上盖板连接压力表。通过以上改善, 我们便可能达到在较短时间内浪费较少资源的前提下打开法兰盖, 对过滤器进行清洗, 更换过滤网。从图3中看出, 从人数、时间、放污油桶数和污油缸启动次数在不同程度上都大幅度降低。减少了员工的劳动强度和清洁用品的数量。如果进出口阀门不严, 可不用停产, 放空快速清理, 边放油边更换过滤器, 从而能及时启动收油泵, 有效避免了收油不及时的现象发生。
4 获得总效益
4.1 清过滤器由原来三人三小时, 现为1人0.3小时。节省人力2人, 节省时间2.7小时。
4.2 地面由1人打扫现为不用打扫。
4.3 每年节省抹布、除油剂等材料费300元, 减轻员工打扫室内卫生强度。
4.4 由原来放掉15桶污油现为放掉半桶即可清洗过滤器。
4.5 每年启动污油缸由25次缩减至1次, 每次用电1.1度, 每年节约电能27.5度。
4.6 如果阀门不严, 可不用停产, 放空快速清理, 边放油边更换过滤器, 从而能及时启动收油泵, 避免了造成收油不及时现象。过滤网改进后, 每季度只清堵泵叶轮2次, 减少了3次, 这样省了泵修解体泵的繁琐。同时拆泵后, 机械密封, 还要调整更换。这样减少了更换提高了密封使用寿命, 节省人力、物力的消耗。提高了设备的利用率, 大大的延长了设备的使用寿命, 同时每年可减少设备修理费5万多元。
5 结论
通过对收油泵结构的改造, 使员工在清过滤器的时侯在操作时间、操作步骤、节省清理用料、节约污油缸电量消耗、节省泵修解体泵、减少机械密封更换次数、减少设备修理费、延长设备使用寿命等方面都有不同程度的显著提高。达到了预期效果。在下一步的工作中, 主要针对改造后的收油泵收油效率, 包括收油质量和3#污水沉降罐污水含油指标, 进行进一步的跟踪分析, 确保收油泵达到最佳收油效果。
参考文献
唐纳森液压过滤引领过滤新导向 篇3
唐纳森是世界领先的过滤系统及备件供应商。作为一个技术驱动型公司,在bauma China 2010上,唐纳森将携新研发、具有新优势技术的过滤解决方案与广大合作伙伴进行深入的沟通。
通过此次展会,唐纳森将展示各类空气过滤器。其中新一代空气过滤技术PowerCore®G2,尺寸更小,效率更高;空气预过滤器TopSpinTM采用离心式导风叶轮,延长主过滤器的使用寿命,改善了系统的过滤效率。此外,选用高效分离装置并带有自动排灰结构的沙漠过滤器,安装角度更灵活,空间更小。
除了上述产品以外,品质更优的液压过滤产品将是本次展示的重点。唐纳森为各种移动式液压系统设计了一系列液压油过滤产品。其中,新一代的高质量旋装式过滤器Duramax®G2,拥有独特的座头设计,可同时满足旋装和简式滤芯的安装;采用新的径向密封设计和新一代SynteqTM滤材。此外,满足更高过滤精度和更大容污量的新一代SynteqTM XP滤材,是合成滤材技术的一个重点突破。它能更好地保护液压系统及零部件,提供更低的运行压力降、更长的滤芯寿命和更高的过滤效率。
评价过滤 篇4
关键词：矿用油脂,过滤技术,功能
1 研究矿用全自动过滤装置的意义和必要性
随着科技水平的不断提高, 矿山机械对于液压系统的依赖性及推广程度日渐增强, 矿井设备维护保养及检修也逐渐成为影响矿井生产效率的重要因素之一。
随着现代化矿井概念的深入和优化, 大型矿山液压设备已经占据了生产一线, 特别是在矿山机械领域, 由于设备运行环境复杂且条件恶劣, 液压系统作业环境污染严重, 油脂的品质直接决定了液压系统的运行, 制约着设备的使用寿命, 因此对于油液净化技术的研究已得到系统行业的普遍重视, 并逐渐成为矿山产品开发的新领域。
据欧美国家权威统计, 油液的好坏, 与设备故障率关系紧密, 其中设备总故障中约有40%左右的是油液不良所造成的, 对于液压系统而言油液不良造成的设备故障占的比例更高。可见, 设备油液管理是设备维护、保养的重要环节, 是减少设备磨损、降低机械故障的重要手段, 是设备良好运行的保障基础。霍州煤电集团辛置矿已经推广使用油脂过滤装置二十多台, 2011年前半年与2010年前半年未使用该设备时对比发现, 仅油脂费用就降低70%, 配件费用节约73%, 同时设备故障率降低80%以上。因此研制并推广应用矿用油脂过滤装置具有巨大的现实意义, 不仅能够极大减少设备故障, 延长设备寿命, 而且可以大大减少油品消耗, 符合我国倡导的“节能、减排、增效”环保理念。
目前国内大部分煤矿尚未使用油脂过滤装置进行大型机械油脂的维护, 这样大型机械一方面, 油脂消耗巨大, 而且因油脂污染造成设备配件损耗较大;另一方面, 因为油脂污染导致的设备非计划停机, 造成的损失更加巨大, 因此, 急需对矿用油脂进行及时的维护, 研究开发矿用油脂过滤装置非常必要。
2 矿用油脂过滤装置国内外应用现状
现目前国内外该领域产品多以工程机械或小型机械为主, 国内以净油机产品为主要油脂过滤产品的代表, 该类产品主要以真空蒸馏分离原理进行油脂的过滤、净化, 采用聚结分离与真空复式三维立体闪蒸相结合, 以实现油品的循环使用。国外该领域产品多以无压式旁通过滤装置实现对于工程机械的润滑, 以德国KLLENOIL公司及瑞士PANOLIN为主要代表的公司, 致力于对于新型过滤材料的研发, 实现油品过滤的精细化。国内对于油脂过滤循环概念的推广尚处于发展阶段, 缺乏国内自主的产品技术, 特别是对于同系列的防爆类产品缺乏市场占有率, 仍处于引用国外技术的水平, 而且针对煤矿用油脂全自动过滤装置尚未有针对矿井设备而开发的同类产品。因此, 研发矿用油脂全自动过滤装置变得极为紧迫。
3 液压系统油液过滤技术分析
3.1 过滤器的作用
液压系统中的油液具有传递功率、隔离磨损表面、减少元件间的磨擦, 悬浮污染物, 控制元件表面的氧化及冷却等多种功效, 然而, 当其中的油液被各种杂质污染后, 将会破坏其原有功效, 导致系统运行中的各种故障。过滤器在液压和润滑系统中的作用主要有两个:一是控制元件的污染磨损, 二是防止污染物引起故障。前一种过滤器的要求具有足够高的过滤精度, 原则上应能有效地滤除尺寸接近污染敏感元件关键运动副动态油膜厚度的颗粒污染物。这类过滤器担负系统的主要过滤作用, 一般安装在系统压力油路和回油路中。后一种作用的过滤器精度较低, 主要作用是保护个别的元件, 防止大颗粒污染物进入元件而引起元件的突发性损坏或动作失灵。这类过滤器安装在紧靠被保护元件的前面, 或直接安装在元件内。
3.2 过滤器的选用原则
选择过滤器时, 应考虑以下几方面的性能要求:
(1) 具有路够大的通油能力, 压力损失小; (2) 过滤精度应满足设计要求; (3) 滤芯具有足够的强度和纳污容量; (4) 滤芯抗腐蚀性好, 能在规定的温度下长期工作; (5) 滤芯的更换, 清洗及维护方便。
在选择系统的主要过滤器时, 其精度的确定应考虑系统中关键元件能够耐受的油液污染度, 系统的污染物侵入率及工作条件等因至素, 从污染损控制点出发, 过滤器的精度应能保证有效地滤除尺寸接近元件运动副动态油膜厚度的颗粒。过滤器的尺寸或流量一般可根据系统的流量来确定, 但带要考虑滤芯的使用寿命。在污染物侵入率一定的条件下, 液压系统油液的污染度主要取决于过滤器的过滤精度。
3.3 过滤器的位置
过滤器在液压回路中的位置取决于装入过滤器的原因。由于污染颗粒来自许多不同的污染源, 只有把大小和精度合适的过滤器直接安装到元件的前面, 才能对元件提供最大了如指掌度的保护, 一般过滤器在回路中的位置为单作用缸上的空气过滤器、压力管过滤器、分流过滤器、双向流动过滤器、局部过滤器、回油过滤器、旁路过滤器、溢流阀过滤器、泵泄油过滤器、泵胶管过滤器、油箱通气过滤器、粗滤器、离线过滤器、冷却器与离线过滤器。另外, 如果过滤器的功能是控制回路中的污染度, 则过滤器可安装在一条主管路中, 同时也往往用离线过滤器来补充管路过滤器的工作。
4 矿用油脂过滤装置功能的确定
根据对煤矿油脂过滤的调研, 初步确定研究开发的全自动矿用过滤装置应具备以下功能:
(1) 油脂过滤机应能实现正联动过滤、反联动过滤、随时过滤三个模式的选择; (“正联动”即过滤装置随着被过滤设备的工作规律, 开始工作或停止工作;“反联动”即被过滤设备工作时, 过滤装置停止, 被过滤设备停止时, 过滤装置工作) ; (2) 过滤装置能够对滤芯的使用状态进行监测, 保证及时更换滤芯, 确保油液的清洁效率; (3) 过滤装置能够对吸油压力进行调整, 达到最佳过滤状态; (4) 过滤机能够进行加油、换油、清洗油箱等工作。
5 结语
矿用油脂过滤装置能够极大减少煤矿设备故障, 延长设备寿命, 同时可以大大减少油品消耗, 对提高煤矿企业效益、绿色矿山建设具有重要意义。本文分析了矿用过滤器的作用、选用原则和安装位置, 确定了全自动过滤装置应具备的功能, 为研发矿用油脂全自动过滤装置奠定基础。
参考文献
[1]马新民.矿山机械[M].北京:中国矿业大学出版社, 1999.
[2]王洲伟, 孙启顺.多功能滑油过滤装置的研制[J].机械设计与制造, 2006 (09) :90-91.
评价过滤 篇5
中国石化齐鲁分公司炼油厂第二污水净化处理装置(以下简称为第二净化装置)是该厂重油加氢联合装置的主要配套工程,其所处理污水为胜利炼油厂北区各生产装置的含油污水、罐区脱除水、生产废水等。通过分析第二净化装置出水水质可知,其总无机离子含量高于新鲜水水质指标,个别水质指标接近于新鲜水。针对这一水质特点,选取曝气生物过滤(BAF)-多介质(DA)过滤-电吸附脱盐处理工艺(以下简称组合工艺)对第二净化装置的出水进行中试处理试验,结果使其中的CODCr、油、悬浮物(SS)及盐含量均得到降低,满足锅炉用水水质指标,可回用于锅炉补水。
1 试验部分
1.1 原材料
中试装置进水采用第二净化装置的出水,其水质指标为 CODCr 小于100mg/L、含油(质量浓度,下同)小于 10mg/L、含SS 小于 70mg/L。生物挂膜用陶粒为黏土烧制,球形,粒径 3～6mm,堆积密度 0.85～0.90g/cm3,孔隙率 55%～58%,比表面积 2～6m2/g,北京联创公司生产。DA 过滤器填料采用彗星滤料,由浙江德安公司提供。乙酸钠、磷酸钠、聚合铝、硫酸等均为常用市售工业品。
1.2 主要设备
BAF 塔形,高 5000mm,直径 1300mm,内充ϕ(3～6)陶粒,填料高度为 3200mm,以瓷球承托,采用曝气头曝气,长柄滤头布水,额定处理水量为 2.5m3/h。
DA 过滤器 DA 863-350型,浙江德安公司提供。塔形,塔径 350mm,内充彗星滤料,工作压力不大于 0.35MPa,滤速 30～60m/h,设计处理水量为 4～6m3/h。
电吸附脱盐装置 EMK 400 型,常州爱思特公司提供。工作压力不大于 0.08MPa,进水 pH 值控制在 5.8～6.2,每日更换 1 次中间水,每周断电运行2h 。
1.3 工艺流程
达到指标要求的第二净化装置出水通过长柄滤头进入 BAF,经过曝气和生物膜的作用,去除污染物,当水质达到 CODCr 小于 50mg/L、含油小于 3mg/L、含 SS 小于 15mg/L时,送至 DA 过滤器,去除 SS。DA 过滤器的出水水质指标为 CODCr 小于 45mg/L、含油小于 2mg/L、含 SS 小于 3mg/L、电导率小于 1500μS/cm、含氯离子(质量浓度,下同)小于 250mg/L、含硫酸根(质量浓度,下同)小于 200mg/L。含盐进水在电吸附脱盐装置中经过由功能电极材料组成的模块时,盐离子在直流电场的作用下被吸附储存在电极表面的双电层中,直至饱和。达饱和后出水电导率将升高,系统进入再生阶段。此时切断直流电源,将正负电极短接,由于直流电场的消失,吸附储存在双电层中的离子就会从电极表面解析出来。采用进水反洗时,解析出来的离子随水流排出,电极也由此得到再生。由于离子有一个扩散穿越电极材料的过程,所以再生需要一定的时间。当再生排水电导率与进水电导率基本相当时,则可认为再生结束,系统进入下一个运行周期。经过电吸附过程出水水质达到 CODCr 小于 30mg/L、含油小于 1mg/L、电导率小于 800μS/cm、含氯离子小于 100mg/L、含硫酸根小于 100mg/L、含 SS 小于 3mg/L的控制指标时,即可用作循环水系统的补充水。
2 结果与讨论
2.1 BAF 的处理效果
在处理量为 2.5m3/h,气水比(体积比,下同)为(1.5～2.5)∶1.0,每立方米滤料 CODCr 容积负荷为 0.7kg/d 的条件下,考察了 BAF 的处理效果,其进出水的水质变化见图 1,相应的统计平均数据列于表 1。可见,稳定运行期间,BAF 对污水的CODCr、油、浊度和色度均有较好的去除效果,同时对进水也具有较好的抗波动能力,其出水水质达到了设计指标要求,表明 BAF 单元具有较佳的综合去污能力。这是因为 BAF 是以附着生长在陶粒粗糙表面的生物膜为主要处理介质,其利用反应区内存在着不同的好氧、缺氧区域,充分发挥了生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用,从而在同一单元反应器内实现对污染物的去除。
○—进水;●—出水
*:单位为%。
2.2 DA 过滤去除 SS 的效果
在废水处理组合工艺中设置 DA 过滤单元,主要目的是利用其脱除废水中的 SS。中试考察期间,DA 过滤器的废水处理量为 2.0m3/h,该单元对废水中 SS 的去除效果见表 2。
由表 2 可见,在试验初期,BAF 出水(即 DA 过滤的进水)中 SS 含量较高,运行稳定后其所含 SS 明显降低,完全能够达到出水 SS 小于 15mg/L 的技术要求,可见BAF 对污水中 SS 具有较好的去除效果。另外,由表 2 还可见,在试验初期,DA 过滤器出水中 SS 含量也较高,运行稳定后其所含 SS 基本检测不出,满足出水 SS 小于 3mg/L 的技术要求。
2.3 电吸附脱盐效果的影响因素
2.3.1 进水 CODCr及流量
在进水 CODCr 和其流量变化时,考察了电吸附模块对废水电导率和氯离子的去除效果,结果列于表 3(表中数据为当天平均值)。试验条件为模块电压 1.55V,产水率 75%。
*单位为%。
由表 3 可见,当进水 CODCr 由33.8mg/L 提高到 52.5mg/L,即提高55.3% 时,废水电导率和氯离子的去除率变化不大,分别下降0.5,0.7 个百分点,这说明进水 CODCr 对电吸附脱盐装置的除盐效果影响不大,同时也表明电吸附模块在除盐时具有较好的抗有机污染能力。
由表 3 还可见,当进水中CODCr含量相当,流量由 1.4m3/h提高到 1.6m3/h,即提高 14.3% 时,废水电导率、氯离子的去除率分别降低 4.8,2.6 个百分点,说明进水流量对电吸附脱盐装置的除盐效果影响较大。因此,工业应用时,在确保产水水质的条件下适当增大废水的处理量,可提高装置的利用效率;同样,当进水电导率增加时,通过适当降低进水流量或产水率的方式可以保证产水水质满足回用要求。
2.3.2 进水电导率
当污水的电导率发生变化时,电吸附模块的除盐效果见图 2。试验条件为模块电压1.55V,产水率 75%。
○—进水电导率;●—出水电导率;△—去除率
由图 2 可见,随着进水电导率的增大,出水电导率也在增大,同时电导率的去除率也略有增加。正常情况下,第二净化装置排放污水的电导率约为 1500μS/cm,经电吸附脱盐后出水电导率可控制在约 630μS/cm,满足了水质指标要求。
2.4 组合工艺处理效果
2.4.1 出水水质
第二净化装置排放污水经组合工艺处理后的出水水质列于表4。
由表 4 可见,经组合工艺处理后的出水水质完全符合循环水补充水的指标要求。
2.4.2 出水腐蚀评价试验
为验证经组合工艺处理后的出水回用于循环水系统的可能性,将该出水与自来水以2∶1(质量比)混合并经 3 倍浓缩后进行了旋转挂片腐蚀试验。浓缩水的水质指标为:CODCr 48.2mg/L,pH 值 8.45,电导率 1281μS/cm,含钙 238.6mg/L,含碱 165.7mg/L,含氯离子 219.5mg/L,含硫酸根 205.8mg/L。试验选用的药剂 464,466 及其用量同齐鲁石化公司工业循环水系统。试验结果见表5。
由表 5 可见,采用目前工业循环水系统使用的 464,466 水质稳定剂进行腐蚀试验时,挂片腐蚀速率在(0.0248～0.0566)mm/a,平均腐蚀速率分别为0.0380,0.0382mm/a,远低于中国石化相关企业标准(该值为 0.0750mm/a)的要求,即说明组合工艺的出水可回用于循环水系统。
3 经济效益预测
若采用组合工艺对第二净化装置的出水进行回用处理,回用水量按 150m3/h 计,详细回用费用列于表 6。
*:单位为(kW·h)/h;**:单位为元/(kW·h)。
工业投资预算为 1548 万元,设备按 10a 折旧,运行时间按 8000h/a 计,则处理废水的折旧费为 1.29元/m3,即采用组合工艺处理废水的总成本为 2.70 元。若工业新鲜水的价格按 2.77元/t 计,废水排污费按 1.50元/t 计,则回用污水的收益为 1.57 元/m3,每年预期可产生的经济效益为 188.4 万元。另外,此污水(CODCr、氨氮分别按 100,10mg/L计)回用于循环水系统后,每年可减少外排有机物(以 CODCr计 )120t,氨氮 12t,可减轻对环境和水体的污染,具有良好的环境效益和社会效益。
4 结论
a. 采用 BAF-DA 过滤-电吸附脱盐组合工艺处理炼油厂外排污水,其出水的 CODCr 小于 30 mg/L、含油小于 1mg/L、SS 小于 3mg/L、电导率小于 800μS/cm,能够满足循环水系统补充水的水质要求。
b. 组合工艺中 BAF 单元的主要工艺参数为气水比(1.5～2.5)∶1.0,每立方米滤料CODCr 容积负荷 0.7kg/d;电吸附脱盐单元主要工艺参数为模块电压 1.55V,产水率75%。
c. 对炼油污水经组合工艺处理后回用于循环水系统的经济效益预测表明,若产水以150m3/h计,则可创效 188.4 万元/a,并可减轻对环境和水体的污染,具有良好的环境效益和社会效益。
参考文献
[1]乔映红.节水减排刻不容缓[J].当代石油石化,2001,9(3):1-4.
评价过滤 篇6
关键词：旋转流场,荷电膜,过滤器,过滤特性
自上世纪60年代以来, 膜分离技术发展至今面临诸多问题, 其中, 最重要的问题:怎样延缓膜通量的衰减、降低荷电膜污染。通过消减浓差极化、膜表面滤饼层形成, 可以达到延缓膜通量衰减的效果, 目前的主要手段是提高膜表面水力剪切作用, 即提高膜面剪切率。在提高膜面剪切率的各种方法中, 目前最行之有效的是通过形成沿膜表面切向高速流动的待处理原料液旋转流场, 即切向流过滤 (cross flow filtration, CFF) , 此举可解决膜表面浓差极化问题。
1 实验
1.1 实验装置
为达到最佳效果, 本实验中的荷电膜采用孔径为0.8的聚四氟乙烯荷电膜膜 (PTFE) , 取自东营福斯特石油技术有限公司。膜组件两侧压差分为两种模式进行测量:低压时使用量程为0k Pa~40k Pa的EJA110A差压变送器, 精度等级为0.1%;高压时采用量程为0k Pa~300k Pa的AM1151电容式差压变送器, 精度等级为0.5%。两种模式的输出电流均为4 m A~20m A, 通过HK-PCI812数据采集板 (综合误差≤0.2%) , 电信号由差压变送器输出, 并输入到计算机。本实验选用LZB玻璃转子流量计作为膜组件流量计量装置, 该转子流量计的测量范围是60 L/h~600L/h、测量精度等级为1.5%。在料液罐中, 安装温度控制装置和自制搅拌器, 一方面为了控制温度, 另一方面也保持了料液的均匀性。为保证实验取水样与采集时的温度一致, 本实验采用温度范围-5℃~100℃, 波动度℃的THD-0515W型低温恒温槽, 以达到保持水样恒温的目的。
1.2 实验材料
采用含油污水 (取自胜利油田某污水站) 和去离子水作为本文实验所用水样。含油污水的主要物理指标有:悬浮固体含量10mg/L~50mg/L, 总矿化度48497.1mg/L, 含油量为20 mg/L~100mg/L (通过721分光光度计测量获得) , 悬浮物粒径中值为4左右 (通过COULTER MULTISIZERⅡ库尔特全自动颗粒粒度分析仪测定含油污水获得) 。经测试含油污水中的油和悬浮物颗粒的Zate电位在-4mv~-16mv之间;实验所用膜材料是聚四氟乙烯荷电膜 (PTFE) , 表面Zate电位在-20mv左右;过滤器为不锈钢材质, 尺寸为Φ600mm×1800mm。
2 实验结果及其分析
2.1 实验理论及原理
根据牛顿黏性定律, 液体流动的切应力 (也称剪应力) r (kg/m2) 与液体的剪切速率成正比, 如式 (1) 。
式中为剪切速率, 单位s;μ为动力粘度, 单位kg·s/m2。
2.2 实验结果及分析
2.2.1 不同浓度过滤液对过滤通量的影响
旋流荷电膜过滤器中过滤通量的大小受浓度的大小影响甚大。在入口压力值及出口压力值分别为0.05MPa和0.034MPa时, 本文研究了悬浮液浓度为20、40、60、80、100ppm及去离子水五种工况下的过滤通量随时间的变化。
2.2.2 膜污染阻力对过滤器过滤性能的影响
实验中给出两种膜器稳态时膜两侧的压差。在相同的工况下, 稳态时受阻力的程度为:普通错流微滤膜器大于旋流荷电膜过滤器。这是因为旋流荷电膜过滤器中存在旋转剪切流, 能够缓解膜器的污染程度。同时, 稳态时膜两侧的压差较低时旋流荷电膜过滤器较普通错流微滤膜器的另一个优势, 达到降低静压的效果, 这与前面在分析通过旋流发生器的流体会发生旋转, 从而发生降低静压的结论一致。
3 结语
通过研究旋流荷电膜过滤器中影响过滤通量的某些操作参数, 就旋流荷电膜过滤器与普通错流膜过滤器的过滤性能展开了对比研究, 经分析可以有以下结论: (1) 旋流荷电膜过滤器中过滤通量的大小受浓度的大小影响甚大。简而言之, 两者成反比。当增大浓度的值, 过滤通量反而降低, 并且随时间的变化。
其衰减程度越来越显著。另外, 达到稳态时间会随着浓度的增大而缩短, 导致在有限的稳态时间内过滤通量较低。以此同时当去离子水的过滤通量达到最大值时, 视外界为理想环境下, 那么过滤通量可作为一个不随时间变化的常数。 (2) 入口压力是影响旋流荷电膜过滤器中过滤通量的一个重要因素。随着入口压力的增大, 过滤通量会随之小幅度增加, 但入口压力增大到一定值时, 过滤通量反而会降低, 那么应存在最优的一个入口压力值。针对该实验的研究, 在取物料浓度为40ppm, 出口压力值为0.018MPa的条件下, 最优的入口压力值为0.025MPa。 (3) 通过与普通管式错流膜过滤器的对比, 可以看出旋流荷电膜过滤器的强化作用在悬浮液低浓度下较为明显。
参考文献
[1]吕斯濠, 秦琦, 张杰琳, 等.旋转剪切强化膜过滤技术研究进展[J].化工进展, 2012, 31 (11) :2373.
[2]蔺爱国, 刘培勇, 刘刚, 等.膜分离技术在油田含油污水处理中的应用进展[J].工业水处理, 2006, 26 (1) :5-8.
协同过滤算法研究综述 篇7
随着网络和电子商务的迅猛发展, 用户可以在网上随意寻找自己感兴趣的商品, 但随着信息爆炸式增长, 用户在这过程中浪费了很多时间, 个性化推荐系统对电子商务网站的业绩有很深的影响, 其主要作用表现在以下几方面:可以把随意浏览网站的潜在客户转变为实际购买者;提升电子商务网站交叉销售能力;提升客户对网站的忠诚度。其中协同过滤技术是目前运用最广泛的个性化推荐技术。
1 协同过滤算法
协同过滤技术是通过收集整理过去用户产生的数据来寻找邻居用户, 其基本原理是根据相似用户的兴趣来推荐当前用户没有参与但是很有可能会感兴趣的项目, 所基于的假设是如果两个用户兴趣类似, 那么很有可能当前用户会喜欢另一个用户所喜欢的项目。协同过滤推荐技术分为3个阶段:评分数据表示;最近邻居形成;推荐项目集产生
1) 评分数据表示:将用户对于项目的评分收集整理后描述成一个的用户-项评分矩阵, 其中m表述用户数, n表式项目数。矩阵中元素表述用户对项目的评分;
2) 最近邻居形成:指根据项目评分矩阵来发现目标用户的最近邻居。协同过滤技术是通过计算用户之间的相似性来找到目标用户的最近邻, 所以算法的关键就在于如何准确找到目标用户的最近邻。常用的用户之间的相似度算法有Pearson相关系数和余弦相似性;
3) 推荐项目集产生:目标用户的最近邻居集产生后, 可以得出目标用户对未评分项的预测分, 将分值按照高低排列, 产生TOP-N的推荐项目集合;
这就导致了协同过滤技术过分依赖于用户评分, 但目前电子商务网站的用户和商品数量一直在上升, 同时用户对商品项的评分却非常稀少, 通常在1%以下, 使得用户-项目评分矩阵过于稀疏, 导致个性化推荐质量下降:
1) 评分矩阵稀疏使得寻找最近邻的准确度降低;
2) 冷启动 (cold-start) 问题, 此问题是稀疏性的极端情况, 指当新用户或新项目进入到推荐系统中时, 由于没有历史数据, 导致无法产生推荐集。
针对评分矩阵稀疏性问题许多研究人员对协同过滤算法提出了改进, 本文系统的归纳和分析了各算法的研究情况, 同时为协同过滤算法提供了几点研究方向。
2 改进的协同过滤算法综述
2.1 结合项目相似性和时间函数的协同过滤算法
刘芳先等分析传统协同过滤算法的局限于以下三点:
1) 传统算法对于用户之间的相似度是通过两用户共同给予的项目评分来计算的, 却没有考虑项目是否相关, 如一用户对于某书籍的兴趣可能跟他看过的书有关, 而跟他评价过的服装没关系;2) 随着时间变化用户的兴趣也会变化的, 这点传统算法却没有考虑到;3) 传统的协同过滤算法在计算项目间相似性, 没能将项目特征考虑在内, 导致相似性度量不够准确。
在此基础上刘芳先提出来改进算法, 其主要思想是将项目的相关性引入到用户相似性的计算公式中, 同时在预测新目标项的得分时引入了时间加权函数, 时间加权函数能反映出用户对最近点击的项目兴趣较大, 新数据对于预测得分影响大, 而旧数据体现的是用户之前的兴趣, 所以在预测上占权重较小。
这种改进算法在计算用户相似性的时候引入项目相似度, 这样可以在一定程度上减少不相关的项目对于推荐结果的影响, 同时将时间函数引入了预测得分的公式中, 一定程度上反映出随用户趣变化得到推荐集也不同。但是这算法依然对用户-项目评分矩阵依赖性太大, 不利于解决数据稀疏性问题。
刘勇在分析了计算项目相似度时碰到的问题:当两项目只有很少用户给予评分, 同时给予评分的用户所关注的项目特征可能不是目标用户所关注的特征, 这会导致推荐质量下降。基于这类问题, 刘勇提出了改进的相似度计算公式:
si=m (i, j) mituetumal__nunumm×cios* (i, jj)
Mutual_num表示对于项目i、j都评分的用户数目, item_num表示对项目i, j中任何一个有评分的用户集合数目。
2.2 降维处理
文献[7]为了降低项目评分矩阵的稀疏性, 提升推荐精度, 提出了一种基于主成分降维技术和K-means聚类的混合协同过滤新算法。算法先对用户-项目矩阵进行缺失值填充, 然后运用主成分分析技术提取主成分因子, 在降低矩阵的维数同时保证大部分信息没有损失, 在降维后的向量空间上进行K-m eans聚类, 找到目标用户的最近邻, 最后得到目标用户对于未评分项目的预测值, 从而产生推荐集。该算法在一定程度上缓解超高维空间寻找最近邻问题。
文献[8]提出了基于项目聚类的协同过滤, 算法主要思想是结合项目评分与项目属性的项目相似度, 再对项进行聚类。聚类可以通过一些聚类算法将项和用户聚成若干子类, 再在各小类中产生推荐集。张娜等先计算项目相似度再用k划分聚类算法进行项目聚类, 产生k个用户-项目子矩阵, 然后对已有的项目聚类结果用k划分算法进行客户聚类, 最后在目标用户所在的几个矩阵中寻找最近邻。
2.3 结合基于内容推荐的协同过滤算法
文献[10]在分析了传统协同过滤在处理新项目和新用户问题上的瓶颈提出了结合基于内容推荐的协同技术。协同过滤算法过分依赖于用户评分, 而对于新项目和新用户没能产生评分数据, 推荐集中就不会出现, 但基于内容的推荐算法对于每个用户都有用户描述, 其中记录了用户感兴趣的内容。可以根据用户喜好和项目的特征信息, 推荐给与目标用户特征相似的项目, 这就能较好的解决这一问题。
虽然这算法可以一定程度上解决“新项目”问题, 但也存在一定的局限:用户或项目特征提取能力有限, 目前只能进行简单的提取, 对于项目特征不能做到准确的定位, 基于内容的推荐现阶段只能对文本内容提取, 而对于一些影像, 图像很难做到提取特征。
2.4 结合基于关联规则的协同过滤算法
文献[11]提出了一种结合关联规则和协同过滤的算法, 其主要思想是:先通过关联规则在商品项中找到频繁项, 再将这些频繁项捆绑在一起对目标用户进行推荐, 这就可以更好更多的产生推荐集了。但是目前这方面算法研究还处于初级阶段, 可以从以下几方面进行进一步的研究:1) 如何将Web日志预处理更好的融入到协同过滤中去;2) 面对数据快速更新速度, 如何剔除无用的信息, 保证推荐及时性和准确性;3) 如何更好的将这一推荐技术应用到实践中。
2.5 其他的一些改进算法
傅鹤岗[12]等在分析了传统协同过滤算法在用户数量快速增长的时代下所需要付出的代价很大, 提出了基于模范用户的协同过滤算法。其主要思想是:用户的兴趣常集中在某几个特定区域, 可以先对用户进行聚类, 使得类内相似度高而类间相似度低, 再在这基础上产生推荐集。施凤仙[13]等提出了结合项目区分用户兴趣度的协同过滤算法, 其主要思想是在计算用户相似度时对于不同的项目所占的权重不同, 因为用户对于很多大众流行产品评分很高但不能真正反映用户的兴趣度,
3 总结与展望
随着电子商务迅速发展, 用户及商品项都呈现爆炸式增长, 同时用户对商品项的评分又过于稀少, 导致数据过分稀疏, 对于未来个性化推荐系统发展来说这是个瓶颈。本文总结了大量研究人员提出的改进算法, 这些算法在一定程度上能解决数据稀疏性问题。但这一问题一直都存在, 因此对该算法如何改进还需要进一步研究探讨, 下一步的工作可以从以下几方面进行:
1) 建立一套完善的评分激励制度。这可以从根本上解决数据稀疏性问题, 完善的激励制度可以使得用户愿意客观的去给予商品项评分, 通过这项制度, 可以得到更多准确, 可信度高的评分项, 从而利于推荐系统产生推荐集;
2) 与政府及企业部门共享客户资料。目前的政府和企业都有一套完善的管理系统, 其中包含了很多个人信息, 如果可以将这些信息和电子商务网站上的客户信息整合, 那数据稀疏性问题可以得到一定程度的解决;