2016超濾技術(shù)-用膜工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)水處理技術(shù)

1、超濾（UF）技術(shù)的應(yīng)用 用膜工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)水處理技術(shù),超濾-反滲透預(yù)處理,中空超濾膜特性,中空纖維UF膜 特性,中空纖維UF膜 工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,化工，石化和煉油 前處理和回用 發(fā)電（工業(yè)，工用事業(yè)） 前處理和回用，汽輪機(jī)，冷凝塔 飲料及瓶裝水（工業(yè)用飲用水） 混合段 食品廠用水 前處理，沖洗水回用 半導(dǎo)體 前處理，化學(xué)處理水回用，晶片切割水回用 醫(yī)藥用水 USP 和注射用水質(zhì) 礦業(yè) 鋼鐵業(yè) 紙漿及制造業(yè),原水前處理（地表、地下、自來水、循環(huán)水） 替代澄清池 替代砂濾 RO 前處理 離子交換前處理 純化處理 去除顆粒（如18兆歐水） 去除微生物及熱原體 RO 或離子交換后處理 水循環(huán)和回用 生化處理

2、后 澄清后（二級和三級,中空UF 膜水處理應(yīng)用,原水前處理（地表、地下、自來水、循環(huán)水） 替代澄清池 替代砂濾 RO 前處理 離子交換前處理 純化處理 去除顆粒（如18兆歐水） 去除微生物及熱原體 RO 或離子交換后處理 水循環(huán)和回用 生化處理后 澄清后（二級和三級,中空UF 膜水處理應(yīng)用,膜分離孔徑分布,反滲透,納濾,超濾,微濾,0.001,1.0,0.1,0.01,0.0001,微米,單價(jià)鹽,二價(jià)鹽,糖,病毒,膠體,硅,蛋白,微生物,濁度,懸浮物,切向膜過濾,R = 0,R = Partial,R=100,水,鹽,Dissolved Solids,BOD,COD,小分子聚糖,不對稱膜,滲透

3、水,壓力,Flow , Q,進(jìn)水,通量,用超濾和反滲透代替?zhèn)鹘y(tǒng)水處理法,廢水,半導(dǎo)體用水處理和廢水回用,傳統(tǒng)水處理,回用,排放至廢水處理,雙層膜,冷凝塔,UF處理功能,UF能去除什么？ 硅 膠體 顆粒 藻類 菌類 腸形菌 病毒 熱原體 原生動(dòng)物 油和脂 蛋白,UF能降低什么？ TOC 色素 不能去除什么 鹽 汽油 糖 酒精 小分子量分子物,中空超濾（KOCH/旭化成）去除率,組份 PM10PM100 膠體硅 99.8%99.0% 膠體鐵 99.8%99.0% 膠體鋁 99.8%99.0% 懸浮物 5 LRV4 LRV 濁度 0.3 NTU SDI 1.0 SDI Giardia 6 LRV5

4、LRV 原生動(dòng)物 6 LRV5 LRV 菌類 6 LRV5 LRV 病毒 5 LRV4 LRV 內(nèi)病毒 4 LRV2 LRV TOC avg. 70% avg. 30,LRV = Log 降低系數(shù) 例如: 6 LRV=99.9999,為什么使用UF膜過濾,物理阻擋，不同于常規(guī)過濾 可用空氣擴(kuò)散和肉眼作在線完整檢驗(yàn) 穩(wěn)定的產(chǎn)水質(zhì)量，甚至進(jìn)水質(zhì)水質(zhì)有突變時(shí) 預(yù)料0.1 NTU,甚至進(jìn)水為 250NTU時(shí) 可處理水源大范圍變化 無需加藥水處理技術(shù) 廢除凝結(jié)劑和凝絮劑的處理 在過濾水中無剩余化學(xué)品 無需一直由操作者操作 僅在間隙清洗時(shí)使用化學(xué)品,為什么用UF膜過濾,誘人的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能，用于使用后的

5、工藝水的閉路循環(huán) 零排放工廠 降低投資費(fèi)用 降低運(yùn)行費(fèi)用0.2 至 0.3元/噸水 改善下游系統(tǒng)的工作情況 (RO, IX) 反滲透通量改善30% 降低操作費(fèi)用 在反滲透清洗頻率方面有更多改善 提高反滲透膜壽命,為什么用UF膜過濾,代替澄清池和砂過濾器 全自動(dòng)系統(tǒng) 更小的空間需要 更近似25-50% 的常規(guī)處理 小的建筑 可簡易擴(kuò)大的模式設(shè)計(jì) 少的人力需求 人力僅清洗和監(jiān)控需要 成熟的技術(shù) 膜技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 長的膜片壽命 典型5年或更長,中空纖維UF膜優(yōu)點(diǎn),完全不對稱結(jié)構(gòu)以便最好 的清洗性和最小的膜阻力,均勻微孔分布的膜 多種規(guī)格纖維內(nèi)徑,無內(nèi)部內(nèi)阻力,fiberadv.cdr,中空纖維由

6、內(nèi)到外操作的優(yōu)點(diǎn),外內(nèi) 導(dǎo)致纖維死角堵塞源于 外面無均勻的流道,內(nèi)外 進(jìn)料中的微粒通過空心纖維且不會(huì)堵塞,產(chǎn)品水,產(chǎn)品水,供水,供水,開放通道,不對稱UF膜結(jié)構(gòu),進(jìn)水,透過液,無內(nèi)部阻賽 低膜阻力 高通量,傳統(tǒng)過濾膜多為對稱多孔結(jié)構(gòu),進(jìn)水,濾液,中空纖維內(nèi)徑,針對不同水質(zhì)多種纖維內(nèi)徑規(guī)格 20 mil 用于最后過濾 最大程度前處理過的進(jìn)水 膜殼內(nèi)最大程度的膜面積 35 mil 用于大多前處理應(yīng)用 43 mil 用于高懸浮物原水 75 and 106 mil用于特臟原水,20 mil (0.5 mm,35 mil (0.9 mm,43 mil (1.1 mm,75 mil (2.0 mm,106

7、 mil (2.7 mm,8/10”工業(yè)超濾膜管操作,原水進(jìn)入中空纖維內(nèi)腔，由內(nèi)向外直接通過纖維的過濾。 通常原水由膜件的一端進(jìn)入，在30-40psi的壓力驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)整個(gè)長度的纖維。 較高固含量的濃縮液自膜件的另一端排出。 透過液經(jīng)纖維膜壁的過濾流入膜件中心的透過液收集管中。 透過液經(jīng)收集管自每支膜件一端的中心流出,進(jìn)水流向及透過液流向,進(jìn)水流向自下而上流經(jīng)中空纖維的中央 透過液經(jīng)過纖維壁的過濾進(jìn)入中央透過液收集管，在此作為分離后的料液被排出,運(yùn)行時(shí)流向Up flow - Down flow,運(yùn)行 / 反沖洗,循環(huán)， 如何操作,當(dāng)關(guān)閉透過液閥門時(shí)，循環(huán)操作是一個(gè)機(jī)械的清洗過程，其類似于部分反沖

8、洗過程 在膜件進(jìn)水端透過液依舊經(jīng)纖維排出，這是由于纖維內(nèi)側(cè)較高壓力所至 當(dāng)進(jìn)水流經(jīng)整個(gè)纖維長度會(huì)損失部分壓力?，F(xiàn)在平均透過液的壓力較高，此透過液會(huì)從纖維外側(cè)反向壓入纖維內(nèi)側(cè)，以幫助去除累積的固形物 循環(huán)過程是整個(gè)清洗過程的一部分,Permeate Valve closed,中空超濾優(yōu)點(diǎn)工業(yè)用水處理,高通量不對稱膜 卓越的去除性能，去除微生物，膠體和固體微粒物質(zhì) 卓越的抗污染性能，適用于廢水 穩(wěn)定的產(chǎn)水水質(zhì) 能耐氯， H2O2 長的膜壽命 容易作全面檢驗(yàn) 透明的膜管及配件,優(yōu)勢 占地小9 萬噸/天- Appleton, WI,垂直，透明濾管,膜件平行排布，而非串連 防止反沖洗過程中膜件連接間顆粒

9、物累積 易于進(jìn)入每支膜件 能夠方便地為日后系統(tǒng)擴(kuò)充預(yù)留空位,中空纖維完整性測試,可用肉眼直接觀察的壓力試驗(yàn),用于空氣試驗(yàn)的自動(dòng)監(jiān)測 Monitor automatically with air hold test,中空纖維濾管 3 inch, 5 inch and 8 inch Diameter,超濾（KOCH）系統(tǒng),超濾-反滲透預(yù)處理,水處理和廢水處理,中空纖維UF膜 用于原水、循環(huán)水和廢水處理的大容量產(chǎn)品,超濾作反滲透前處理的優(yōu)點(diǎn),超濾是一種有力的膜工藝 去除供水中的有害成份（硅酸鹽、細(xì)菌和懸浮固體） 減少進(jìn)入反滲透系統(tǒng)污物 SDI 1, 甚至原水濁度很高時(shí) 硅酸鹽減少 99%+ 超濾捕獲

10、那些通過離子交換設(shè)備的硅 減少反滲透系統(tǒng)工作壓力 (30%) 采用強(qiáng)力化學(xué)清洗及KOCH超濾是耐氯的 敞開式通道內(nèi)腔處理高濃縮污泥 可被反沖洗（中空纖維,各種處理步驟的SDI范圍,進(jìn)料水70%微粒小于10微米，須經(jīng)下列所有處理步驟連續(xù)過濾 供水 6.0-6.7 多介質(zhì)過濾器排出 4.1-4.7 顆粒狀活性炭 3.9-4.1 逆流再生軟化床 3.9-4.1 拋光軟床 3.9-4.1 5 微米管過濾器 2.7-3.0,淤泥密度指標(biāo)（指數(shù),SDI 是定量檢驗(yàn)低度混濁水源中相關(guān)懸浮物和膠質(zhì)微粒物質(zhì). 反滲透膜同污物有密切關(guān)聯(lián) 絕大多數(shù)反滲透系統(tǒng)要求 3 SDI 堵塞速率 0.45 微米 膜片47毫米

11、SDI=（1-ti/tf）/ T x 100 T = 5,10 or15 min 間隔 Ti = 最初500 ml 取樣 Tf = 最終 500 ml 取樣 最壞值: SDI5 = 20 SDI10 = 10 SDI15 = 6.6 最佳值: 0,閘閥,調(diào)壓閥 壓力表,用超濾減少水中的懸浮物固體和膠體污泥組份,用 UF膜（ 30mil-PM100） 處理城市水源,淤泥密度指數(shù),供水和超濾水的SDI15值,中空纖維UF物理特性,壓力 最大入口: 100 psi 最大跨膜壓差: 35 psi 溫度 連續(xù): 最大75 (通常 55 ) 間隙: 95 化學(xué)暴露 間斷: 氯250 ppm 堿: pH13

12、.5 酸: pH 1.5 過氧化氫: 0.1,RO 系統(tǒng)設(shè)計(jì)通量評估RO前處理效果,RO 通量(gfd) 水類型 無前處理 用UF前處理 工業(yè)水 8-12 10-22 經(jīng)處理的河水或溝渠水 10-14 13-22 表面水(湖, 水庫) 12-16 16-22 深井 16-20 18-22 RO 滲透水 20-22 20-22 用UF前處理，RO清洗頻率將減少210倍,反滲透預(yù)處理,膜種類 PS/PES/PVDF等 出水水質(zhì) SDI13 出水濁度 0.1NTU 對膠體去除率 99% 對懸浮固體去除率 99% 對TOC去除率 30% 操作壓力 0.030.06MPa 設(shè)計(jì)透量 60100L/m2h

13、r0.05MPa25,UF預(yù)處理與傳統(tǒng)預(yù)處理方法比較(一,UF預(yù)處理 傳統(tǒng)預(yù)處理 進(jìn)水水質(zhì)要求(濁度) 3500NTU以下 200NTU 出水水質(zhì) 濁度（NTU） 0.1 35 SDI(15mins) 1.0 35 水的回收率 9095% 耗水量大,8590% 自動(dòng)化程度 高 通常為半自動(dòng) 占地面積 0.2 1,UF預(yù)處理 傳統(tǒng)預(yù)處理 對于反滲透系統(tǒng)的影響 RO膜的使用壽命58年 3年 RO膜不可逆污染沒有 經(jīng)常出現(xiàn) RO運(yùn)行壓力降低20% RO清洗頻率812月 34月 RO產(chǎn)水量增加20% 反滲透的回收率 7580% 7075,UF預(yù)處理與傳統(tǒng)預(yù)處理方法 比較(二,超濾優(yōu)于微濾的特點(diǎn),更高的

14、平均通量 長時(shí)間的更穩(wěn)定的通量 更少的高和低通量峰值 更易于控制 不對稱膜意味更少的膜堵塞 更好的水質(zhì)UF截留了更多膠體，細(xì)菌，病毒 和更小的微粒 無海綿層淤積微粒 更易反沖 更易沖洗,中空纖維操作,0,20,30,10,Pressure,Distance,Permeate,Feed,Reverse,Flux,Forward,Flux,Feed Inlet,Feed Outlet,反沖恢復(fù)系統(tǒng),UF濾管處理極高載荷的懸浮固體和微粒 選擇適當(dāng)?shù)哪だw維直徑，以處理高固體 提高受益達(dá) 99+% 產(chǎn)品水 0.3 NTU,用高固回收系統(tǒng)來回收超濾反洗和濃縮水,UF 反沖和高速?zèng)_洗水系統(tǒng),排放,92-95

15、,收益,河水超濾特性,混濁度,供水混濁度 滲透液混濁度,UF 特性：河水泛濫條件,工業(yè)水市場我們產(chǎn)品處于一個(gè)廣泛的應(yīng)用范圍,城市飲用水,膜件片,系統(tǒng)設(shè)計(jì),循環(huán),死端,小直徑中空纖維,卷式濾件芯,市政廢水處理,工業(yè)水,管式產(chǎn)品,大直徑中空纖維,廢水系統(tǒng)改造化工廠工藝水,UF/RO工藝處理石化工藝水,能力: 9,360 m3/day 回收: UF 92%; RO 80%; 總 74% 溫度: 32o C 進(jìn)料混濁度: avg. 7 NTU 進(jìn)料 TDS: 750 mg/l 如 CaCO3 滲透液混濁度: UF 0.25 NTU; RO 0.23 NTU 系統(tǒng): 5xHF128 級 膜: V6048

16、-30 mil-PM100,電廠生產(chǎn)鍋爐進(jìn)水NYSEG Milliken 電站,去除膠態(tài)硅，鋁和有機(jī)物（腐蝕酸，沙酸） 減少氣輪機(jī)葉片中的硅石沉淀。 降低高分子量有機(jī)物的腐蝕電位 降低氣輪機(jī)維修停車時(shí)間。 減少鍋爐化學(xué)品的添加 更少的補(bǔ)償水干擾，意味著更長的工作時(shí)間 僅需其他公用裝置提供很少的電力,減少鍋爐進(jìn)水膠態(tài)硅,NYSEG Milliken 電站UF,去除膠態(tài)硅土性能,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,1.2,1.4,1.6,70,90,110,130,150,170,190,Days,膠態(tài)硅土 (mg/l as,SiO2,進(jìn)水,產(chǎn)品水,UF反沖洗及清洗循環(huán),高速反沖洗和清洗循環(huán)的

17、最佳選擇,對整排反沖洗 “上” 和 “下” 交替反沖 用化學(xué)品背沖（氯，過氧化物） 用化學(xué)品高速?zèng)_洗 用化學(xué)品循環(huán)靜態(tài)浸泡,水清洗循環(huán),步驟1 用 200 ppm NaOCl 溶液循環(huán)（監(jiān)測氯水平） 時(shí)間: 10-30 分鐘 可加入NaOH調(diào)節(jié)pH值到1112 步驟2 用200ppm NaOCl 靜態(tài)浸泡（可選擇） 步驟3 用檸檬酸或硝酸沖洗 (pH1.5-2.5) 時(shí)間: 10-30 分鐘 步驟 4 用滲透水反沖后排干 (30 秒) 頻率: 1x / 2-4 周(最好用于特定質(zhì)量的水) 經(jīng)清洗洗槽循環(huán)清洗溶劑 (t=25-50 deg. C,清洗方案,循環(huán)周期取決于水的質(zhì)量 定期反沖 頻率 to1x/小時(shí) to 1x/天 時(shí)間: 30 妙 添加氯或過氧化物進(jìn)背沖水