超滤膜技术介绍及应用课件.pptx

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1、超滤膜技术介绍及应用经验分享超滤膜技术介绍及应用经验分享主要内容主要内容超滤膜技术基础超滤膜技术基础超滤膜运行、维护超滤膜运行、维护超滤膜故障解决超滤膜故障解决膜分离与过滤技术膜分离与过滤技术微滤微滤(MF)(MF)超滤膜超滤膜(UF)(UF)纳滤膜纳滤膜(NF)(NF)反渗透膜反渗透膜(RO)(RO)离子交换树脂离子交换树脂(IEX)(IEX)106 A(100m)104 A(1m)100 A (10nm)10 A(1nm)1 A 微滤微滤(MF)(MF)超滤超滤(UF)(UF)纳滤纳滤(NF)(NF)反渗透反渗透(RO)(RO)悬浮物，悬浮物，高分子量物质，高分子量物质，隐孢子虫，贾第虫，

2、隐孢子虫，贾第虫，细菌，细菌，.大分子有机物，大分子有机物，胶体，病毒，胶体，病毒，蛋白质，胶质物质，蛋白质，胶质物质，.小分子有机物，小分子有机物，多价离子多价离子(Ca,Mg,)(Ca,Mg,)盐分，离子，盐分，离子，色度，小分子有机物色度，小分子有机物超滤膜技术超滤膜技术超滤是以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质的机械筛分过程，能过滤颗粒、病原体、高分子物质，最终降低浊度；但是，超滤不能去除溶解性盐份、小分子有机物以及色度等。悬浮物悬浮物细菌细菌病毒病毒大分子物质大分子物质盐份盐份水水（超滤膜）（超滤膜）超滤膜结构超滤膜结构超滤膜一般有板框式（板式）、中空纤维、管式、卷式等多种结

3、构；中空纤维在工业水处理和市政饮用水处理应用最广泛的一种。管式管式卷式卷式中空纤维中空纤维板式板式管式管式卷式卷式中空纤维中空纤维板式板式单位面积成本单位面积成本高低低高水透过性能水透过性能好低好低装填密度装填密度低好很好好能耗能耗高中等低中等抗污染能力抗污染能力很好中等好好超滤膜运行模式超滤膜运行模式 回收率高回收率高 外压式推荐模式外压式推荐模式 回收率低，能耗高回收率低，能耗高 内压式推荐模式内压式推荐模式.:死端过滤死端过滤(Dead-end)错流过滤错流过滤(Cross-flow)（过滤表面）（过滤表面）（颗粒（颗粒1 1）（颗粒（颗粒2 2）超滤膜进水流向超滤膜进水流向内压式超滤错

4、流运行内压式超滤错流运行 外压式外压式 内压式内压式与内压式膜组件相比，外压式能够承受更高浊度的进水，纳污能力高，因此更适合处理高悬浮物的进水；外压式膜组件更适合采用气擦洗清洗工艺，系统回收率高。超滤膜材质超滤膜材质 聚砜聚砜(PS)(PS)：聚醚砜聚醚砜(PES)(PES)：聚偏二氟乙烯聚偏二氟乙烯(PVDF)(PVDF)：复合膜复合膜：复合膜多层膜结构，但所有的都有精确的组分；常见支撑层（基膜）、分离层（涂膜）。PESPESPVDFPVDF抗拉强度抗拉强度柔韧性能柔韧性能透水性能透水性能装填密度装填密度过滤精度过滤精度超滤膜材质超滤膜材质 化学特性化学特性聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的抗

5、氧化性能：能在持续的化学清洗药剂环境下保持强度不变。在在5000 ppm NaOCl5000 ppm NaOCl溶液中溶液中浸泡浸泡250250小时小时超滤膜材质超滤膜材质 物理特性物理特性聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的物理性能：高的强度和柔韧性，保证长期使用更低的膜丝断丝率和更长的使用寿命。超滤膜材质超滤膜材质 物理特性物理特性压缩气压缩气 (恒压恒压)浇注材料浇注材料膜丝膜丝密封端密封端膜品牌膜品牌耐受周期耐受周期PES (P品牌)1000PVDF(G品牌)450,000PVDF(A品牌)600,000PVDF(陶氏)1,000,000疲劳测试客观的评价膜丝的机械性能；耐受周期越长，机械

6、性能越佳。疲劳测试疲劳测试超滤膜的超滤膜的优势优势 -相对传统过滤技术相对传统过滤技术更节省占地更优异和稳定的产水水质.模块化设计，更容易扩容自动化程度更高超滤膜的优势超滤膜的优势 -相对传统过滤技术相对传统过滤技术超滤作为反渗透超滤作为反渗透(RO)(RO)预处理的优势预处理的优势更低的RO膜污染降低化学清洗频率 RO膜更长使用寿命提供RO膜运行通量 更少的膜元件和压力容器断面电镜断面电镜陶氏超滤膜呈海绵结构切面，质地均一！表面即使产生一定的破损也不会造成产水水质的剧烈衰减！1515UF:UF:衰减衰减衰减衰减22%22%MF:MF:衰减衰减衰减衰减47%47%MF和和UF膜在处理河水时通量

7、变化比较膜在处理河水时通量变化比较UFMFUF更小的孔径更小的孔径:更少的深层污染更少的深层污染；更小的通量衰减更小的通量衰减DOW UFDOW UF膜过滤孔径膜过滤孔径0.030.03 m mDowAGMHCS表面电镜表面电镜超滤应用领域超滤应用领域工业水处理海水淡化反渗透预处理市政水处理化学工艺过程医药/食品和饮料家庭饮用水处理废水和回用处理超滤应用领域超滤应用领域工业水处理（RO预处理）锅炉补给水锅炉补给水产水水质产水水质电导:0.1uS/cmSiO2:20ppb单级单级 RO 系统系统 两级两级RO系统系统单级单级 RO+2B3T 系统系统 预处理预处理系统系统主除盐系统主除盐系统精除

8、盐精除盐系统系统MF/UF混床混床EDI原水原水预处理预处理混凝混凝/絮凝絮凝澄清澄清气浮气浮砂过滤砂过滤多介质过滤多介质过滤原水原水冷却水补水冷却水补水滤液出口中空纤维膜丝（开口）浓水管浓水出口产水端气擦洗进口进水口给水进口给水端中空纤维膜丝（封口）DOWUF膜组件制造 端盖设计19超滤膜运行步序超滤膜运行步序完整性测试完整性测试(在线在线)FiltrationFiltration 过滤过滤过滤过滤(20-60(20-60 分钟分钟)Air ScrubAir Scrub *气擦洗气擦洗气擦洗气擦洗 (20(20-30-30s)s)Backwash Backwash 反洗反洗反洗反洗(40-6

9、0s)(40-60s)FFFF 正冲洗正冲洗正冲洗正冲洗(2 20-60s)0-60s)(物理清洗物理清洗)*某些膜组件不推荐气擦洗步骤CEB CEB(On-Line);(On-Line);每每1-7 1-7 天天CIP CIP(Off-Line);(Off-Line);每每1-3 1-3 月月(化学清洗化学清洗)CEB：化学加强反洗 CIP：就地化学清洗超滤气擦洗工艺的优势超滤气擦洗工艺的优势只反洗只反洗反洗反洗+气擦洗气擦洗+CEB反洗反洗+气擦洗气擦洗地表水超滤处理清洗工艺对比地表水超滤处理清洗工艺对比运行时间运行时间(T)跨膜压差跨膜压差(TMP,Bar)q气擦洗工艺q水反洗工艺气擦洗

10、工艺不使用化学药品，经济环保；气擦洗可有效将附着在膜丝外表面的污染物去除，大大增强反洗效果。化学加强反洗化学加强反洗 (CEB)酸洗：酸洗：目的：清除膜上附着的胶体和无机盐浓度：500 mg/L 的 HCl 或 H2SO4(pH 值 2)频率：通常72 小时碱洗：碱洗：目的：清除膜上的有机物和生物污染浓度：PVDF材质：500 mg/L NaOCl+400 mg/L NaOH(pH 值 12)频率：通常24 小时CEB:Chemical Enhanced Backwash就地化学清洗就地化学清洗 (CIP)酸洗：酸洗：目的：清除膜上附着的胶体和无机盐浓度：2000 mg/L HCl 或 200

11、00 mg/L 柠檬酸或草酸(pH 值 2)碱洗：碱洗：目的：清除膜上的有机物和生物污染浓度：PVDF材质：2000 mg/L NaOCl+1000 mg/L NaOH(pH 值 12)洗温度：洗温度：酸洗：15-40C碱洗：15-35C典型的清洗频率：典型的清洗频率：每1-3个月典型的清洗时间：典型的清洗时间：120-240分钟CIP:Cleaning In Place化学加强反洗化学加强反洗(CEB)vs.就地化学清洗就地化学清洗(CIP)运行时间(T)运行跨膜压差(TMP)q运行周期内运行周期内TMP更低更低：能耗低滤饼层疏松，更容易反洗和化学药剂清洗q全自动化运行全自动化运行：减少人员

12、参与q持续时间短，后续处理设备比如持续时间短，后续处理设备比如RO不需要停机不需要停机持续时间（15-30分钟）就地化学清洗就地化学清洗 (CIP)化学品选用化学品选用清洗清洗液液清洗液清洗液10.2%(W)HCl,at pH 2,35C max.清洗液清洗液22%(W)柠檬酸柠檬酸 at pH 2,35C max.清洗液清洗液32%(W)草酸草酸 at pH 2,35C max.清洗液清洗液40.2%(W)NaOCl+0.1%(W)NaOH,at pH 12,35C max.污染物污染物无机物推荐可选可选胶体推荐可选可选推荐金属氧化物（铁锰）推荐可选微生物推荐有机物推荐金属氧化物和有机物混合

13、物推荐（第1步）可选（第1步）推荐（第2步）超滤成功运行的关键超滤成功运行的关键q合格的进水水质合格的进水水质q合适的运行参数合适的运行参数q及时的化学清洗及时的化学清洗Experienced Operators Say:“With MF/UF Finished Water Quality is Easy.Maintaining Capacity is the Challenge.”有经验的运行人员说：“超滤/微滤很容易实现好的产水水质，但是维持产水量是个挑战。”超滤成功运行的关键超滤成功运行的关键q 合格的进水条件合格的进水条件 （陶氏超滤推荐操作条件）（陶氏超滤推荐操作条件）参数参数单位单

14、位设计基准设计基准(1)最大限值最大限值(2)TSSmg/L50100浊度NTU50300TOCmg/L1040进水颗粒最大粒径m150300dCODMnmg/L 2060油脂mg/L02至7 天彻底气擦洗和反洗后，关闭阀门保存，每天运行30至60分钟；或者，彻底气擦洗和反洗后，灌注保护液，关闭阀门保存。7至90 天充分清洗后，灌注保护液（1-2%wt NaHSO3），关闭阀门保存。每3个月检查一次保护液的pH值，如果pH3，需要更新保护液。超滤常见故障及特征超滤常见故障及特征q故障发生时的特征故障发生时的特征 运行跨膜压差TMP过高或者过快升高 产水流量低 产水水质差（产水SDI、浊度高）q

15、常见故障原因常见故障原因 膜组件污染 膜丝断裂引起超滤膜污染的主要原因引起超滤膜污染的主要原因进水水质波动，比如悬浮物、有机物等不合理的预处理系统，比如过量化学药剂投加、自清洗过滤器选择化学药剂投加设备故障不恰当的运行控制，比如不恰当的清洗工艺选择和操作、过高运行通量、不及时化学清洗季节性藻类繁殖爆发超滤膜主要污染类型超滤膜主要污染类型q悬浮物污染悬浮物污染原因：原因：预处理故障反洗水源水质不合格现象和症状：现象和症状：TMP上升很快，产水量降低解决方案：解决方案：改善或者优化运行预处理系统提高反洗水源水质采用清洗恢复 悬浮物污染超滤膜主要污染类型超滤膜主要污染类型q金属氧化物污染（铁、锰）金

16、属氧化物污染（铁、锰）原因：原因：水源中含有铁或者锰预处理投加的铁或者铝系混凝剂管道或者阀门等部件产生的腐蚀产物现象和症状：现象和症状：TMP上升很快，产水量降低膜组件进水端表面呈红色或红褐色解决方案：解决方案：采用柠檬酸或者草酸清洗恢复 铁污染 锰污染超滤膜主要污染类型超滤膜主要污染类型q微生物污染微生物污染原因：原因：进水中富含微生物，例如TOC和COD偏高现象和症状：现象和症状：TMP上升很快，产水量降低解决方案：解决方案：采用NaOH+NaOCl清洗恢复超滤膜主要污染类型超滤膜主要污染类型油脂污染q有机物污染有机物污染原因：原因：进水中含有有机物，例如TOC或者油脂偏高预处理投加PAM

17、助凝剂过量现象和症状：现象和症状：TMP上升，产水量降低解决方案：解决方案：有机物污染采用NaOH+NaOCl清洗恢复油脂污染很难清洗，要求进水无或者油脂0.2mg/LPAM污染很难清洗，可尝试采用柠檬酸或者NaOCl清洗 主要注意事项主要注意事项 1 1、超滤膜的贮存环境温度应控制在、超滤膜的贮存环境温度应控制在5 54040范围之间，贮存温度下限最范围之间，贮存温度下限最低为低为11，低于，低于11会对膜丝造成不可逆的损伤；会对膜丝造成不可逆的损伤；2 2、超滤化学清洗药液温度要、超滤化学清洗药液温度要4040，尽量控制在，尽量控制在3535为宜；为宜；3 3、无论装膜前还是装膜后，超滤膜

18、都不能长时间脱水、无论装膜前还是装膜后，超滤膜都不能长时间脱水(4848小时小时)，否，否则膜丝会脱水变干，造成不可逆的损伤；则膜丝会脱水变干，造成不可逆的损伤；4 4、新安装的超滤膜应维持较低的进水压力、新安装的超滤膜应维持较低的进水压力(0.15MPa(0.15MPa）连续冲洗至排连续冲洗至排放水无泡沫时，超滤设备冲洗完毕；放水无泡沫时，超滤设备冲洗完毕；5 5、超滤运行期间保持超滤进水水质满足合格的进水水质条件，并保证、超滤运行期间保持超滤进水水质满足合格的进水水质条件，并保证超滤不超压运行超滤不超压运行(建议长期运行的进水压力建议长期运行的进水压力0.3MPa)0.3MPa)；6 6、确保超滤反洗进气压力控制在、确保超滤反洗进气压力控制在0.1MPa0.1MPa左右，可在左右，可在DCSDCS程序内设置超压程序内设置超压保护保护(当进气压力超过设定值时，不能打开超滤进气阀当进气压力超过设定值时，不能打开超滤进气阀)；7 7、当超滤设备的跨膜压差比最初运行时的跨膜压差上升了、当超滤设备的跨膜压差比最初运行时的跨膜压差上升了0.1MPa0.1MPa或运或运行跨膜压差上升到最大值行跨膜压差上升到最大值0.21MPa0.21MPa时，超滤需要进行化学清洗；时，超滤需要进行化学清洗；