超濾膜技術(shù)介紹及應(yīng)用課件

1、超濾膜技術(shù)介紹及應(yīng)用經(jīng)驗分享超濾膜技術(shù)介紹及應(yīng)用經(jīng)驗分享主要內(nèi)容主要內(nèi)容 超濾膜技術(shù)基礎(chǔ)超濾膜技術(shù)基礎(chǔ) 超濾膜運行、維護(hù)超濾膜運行、維護(hù) 超濾膜故障解決超濾膜故障解決膜分離與過濾技術(shù)膜分離與過濾技術(shù)微濾微濾(MF)(MF)超濾膜超濾膜(UF)(UF)納濾膜納濾膜(NF)(NF)反滲透膜反滲透膜(RO)(RO)離子交換樹脂離子交換樹脂(IEX)(IEX)106 A(100m)104 A(1m) 100 A (10nm)10 A (1nm)1 A 微濾微濾(MF)(MF)超濾超濾(UF)(UF)納濾納濾(NF)(NF)反滲透反滲透(RO)(RO)懸浮物，懸浮物，高分子量物質(zhì)，高分子量物質(zhì)，隱孢子蟲

2、，賈第蟲，隱孢子蟲，賈第蟲，細(xì)菌，細(xì)菌，.大分子有機(jī)物，大分子有機(jī)物，膠體，病毒，膠體，病毒，蛋白質(zhì)，膠質(zhì)物質(zhì)，蛋白質(zhì)，膠質(zhì)物質(zhì)，.小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物，多價離子多價離子(Ca, Mg,)(Ca, Mg,)鹽分，離子，鹽分，離子，色度，小分子有機(jī)物色度，小分子有機(jī)物超濾膜技術(shù)超濾膜技術(shù)超濾是以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)的機(jī)械篩分過程，能過濾顆粒、病原體、高分子物質(zhì)，最終降低濁度；但是，超濾不能去除溶解性鹽份、小分子有機(jī)物以及色度等。懸浮物懸浮物細(xì)菌細(xì)菌病毒病毒大分子物質(zhì)大分子物質(zhì)鹽份鹽份水水（超濾膜）（超濾膜）超濾膜結(jié)構(gòu)超濾膜結(jié)構(gòu)超濾膜一般有板框式（板式）、中空纖維、管式

3、、卷式等多種結(jié)構(gòu)；中空纖維在工業(yè)水處理和市政飲用水處理應(yīng)用最廣泛的一種。管式管式卷式卷式中空纖維中空纖維板式板式管式管式卷式卷式中空纖維中空纖維板式板式單位面積成本單位面積成本高低低高水透過性能水透過性能好低好低裝填密度裝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濾膜運行模式超濾膜運行模式 回收率高回收率高 外壓式推薦模式外壓式推薦模式 回收率低，能耗高回收率低，能耗高 內(nèi)壓式推薦模式內(nèi)壓式推薦模式. . .:死端過濾死端過濾 (Dead-end)錯流過濾錯流過濾 (Cross-flow)（過濾表面）（過濾表面）（顆粒（顆粒1 1）（顆粒（顆粒2 2）超濾膜進(jìn)水流向

4、超濾膜進(jìn)水流向 外壓式外壓式 內(nèi)壓式內(nèi)壓式與內(nèi)壓式膜組件相比，外壓式能夠承受更高濁度的進(jìn)水，納污能力高，因此更適合處理高懸浮物的進(jìn)水；外壓式膜組件更適合采用氣擦洗清洗工藝，系統(tǒng)回收率高。超濾膜材質(zhì)超濾膜材質(zhì) 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)： 復(fù)合膜復(fù)合膜：復(fù)合膜多層膜結(jié)構(gòu)，但所有的都有精確的組分；常見支撐層（基膜）、分離層（涂膜）。PESPESPVDFPVDF抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度柔韌性能柔韌性能透水性能透水性能裝填密度裝填密度過濾精度過濾精度超濾膜材質(zhì)超濾膜材質(zhì) 化學(xué)特性化學(xué)特性 聚偏氟乙烯(PVDF)具有優(yōu)異的抗氧

5、化性能：能在持續(xù)的化學(xué)清洗藥劑環(huán)境下保持強(qiáng)度不變。在在5000 ppm NaOCl5000 ppm NaOCl溶液中溶液中浸泡浸泡250250小時小時超濾膜材質(zhì)超濾膜材質(zhì) 物理特性物理特性 聚偏氟乙烯(PVDF)具有優(yōu)異的物理性能：高的強(qiáng)度和柔韌性，保證長期使用更低的膜絲斷絲率和更長的使用壽命。超濾膜材質(zhì)超濾膜材質(zhì) 物理特性物理特性壓縮氣壓縮氣 ( (恒壓恒壓) )澆注材料澆注材料膜絲膜絲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 疲勞測試客觀的評價膜絲的機(jī)械

6、性能； 耐受周期越長，機(jī)械性能越佳。疲勞測試疲勞測試超濾膜的超濾膜的優(yōu)勢優(yōu)勢 - - 相對傳統(tǒng)過濾技術(shù)相對傳統(tǒng)過濾技術(shù)更節(jié)省占地更優(yōu)異和穩(wěn)定的產(chǎn)水水質(zhì).模塊化設(shè)計，更容易擴(kuò)容自動化程度更高超濾膜的優(yōu)勢超濾膜的優(yōu)勢 - - 相對傳統(tǒng)過濾技術(shù)相對傳統(tǒng)過濾技術(shù)超濾作為反滲透超濾作為反滲透(RO)(RO)預(yù)處理的優(yōu)勢預(yù)處理的優(yōu)勢更低的RO膜污染降低化學(xué)清洗頻率 RO膜更長使用壽命提供RO膜運行通量 更少的膜元件和壓力容器陶氏超濾膜呈海綿結(jié)構(gòu)切面，質(zhì)地均一！表面即使產(chǎn)生一定的破損也不會造成產(chǎn)水水質(zhì)的劇烈衰減！1515MF和和UF膜在處理河水時通量變化比較膜在處理河水時通量變化比較UFMFUF更小的孔徑更

7、小的孔徑 :更少的深層污染更少的深層污染；更小的通量衰減更小的通量衰減DowAGMHCS超濾應(yīng)用領(lǐng)域超濾應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)水處理海水淡化反滲透預(yù)處理市政水處理化學(xué)工藝過程醫(yī)藥/食品和飲料家庭飲用水處理廢水和回用處理超濾應(yīng)用領(lǐng)域超濾應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)水處理（RO預(yù)處理）鍋爐補(bǔ)給水鍋爐補(bǔ)給水產(chǎn)水水質(zhì)產(chǎn)水水質(zhì)電導(dǎo): 0.1uS/cmSiO2: 20ppb單級單級 RO 系統(tǒng)系統(tǒng) 兩級兩級RO系統(tǒng)系統(tǒng)單級單級 RO + 2B3T 系統(tǒng)系統(tǒng) 預(yù)處理預(yù)處理系統(tǒng)系統(tǒng)主除鹽系統(tǒng)主除鹽系統(tǒng)精除鹽精除鹽系統(tǒng)系統(tǒng)MF/UF混床混床EDI原水原水預(yù)處理預(yù)處理混凝混凝/ /絮凝絮凝澄清澄清氣浮氣浮砂過濾砂過濾多介質(zhì)過濾多介質(zhì)過濾原

8、水原水冷卻水補(bǔ)水冷卻水補(bǔ)水濾液出口中空纖維膜絲（開口）濃水管濃水出口產(chǎn)水端氣擦洗進(jìn)口進(jìn)水口給水進(jìn)口給水端中空纖維膜絲（封口）DOW UF膜組件制造 端蓋設(shè)計19超濾膜運行步序超濾膜運行步序完整性測試完整性測試 (在線在線) 物理清洗物理清洗 *某些膜組件不推薦氣擦洗步驟化學(xué)清洗化學(xué)清洗) CEB：化學(xué)加強(qiáng)反洗 CIP：就地化學(xué)清洗超濾氣擦洗工藝的優(yōu)勢超濾氣擦洗工藝的優(yōu)勢只反洗只反洗反洗反洗+氣擦洗氣擦洗+CEB反洗反洗+氣擦洗氣擦洗地表水超濾處理清洗工藝對比地表水超濾處理清洗工藝對比運行時間運行時間 (T)跨膜壓差跨膜壓差 (TMP, Bar)q氣擦洗工藝q水反洗工藝氣擦洗工藝不使用化學(xué)藥品，

9、經(jīng)濟(jì)環(huán)保；氣擦洗可有效將附著在膜絲外表面的污染物去除，大大增強(qiáng)反洗效果。化學(xué)加強(qiáng)反洗化學(xué)加強(qiáng)反洗 (CEB) 酸洗：酸洗：目的：清除膜上附著的膠體和無機(jī)鹽濃度：500 mg/L 的 HCl 或 H2SO4 (pH 值 2)頻率：通常72 小時 堿洗：堿洗：目的：清除膜上的有機(jī)物和生物污染濃度：PVDF材質(zhì)：500 mg/L NaOCl + 400 mg/L NaOH (pH 值 12)頻率：通常24 小時CEB: Chemical Enhanced Backwash就地化學(xué)清洗就地化學(xué)清洗 (CIP)酸洗：酸洗：目的：清除膜上附著的膠體和無機(jī)鹽濃度：2000 mg/L HCl 或 20000

10、mg/L 檸檬酸或草酸 (pH 值 2)堿洗：堿洗：目的：清除膜上的有機(jī)物和生物污染濃度：PVDF材質(zhì)：2000 mg/L NaOCl + 1000 mg/L NaOH (pH 值 12)洗溫度：洗溫度：酸洗：15-40C堿洗：15-35C典型的清洗頻率：典型的清洗頻率：每1-3個月典型的清洗時間：典型的清洗時間：120-240分鐘CIP: Cleaning In Place化學(xué)加強(qiáng)反洗化學(xué)加強(qiáng)反洗(CEB) vs. 就地化學(xué)清洗就地化學(xué)清洗(CIP)運行時間(T)運行跨膜壓差(TMP)q 運行周期內(nèi)運行周期內(nèi)TMP更低更低：能耗低濾餅層疏松，更容易反洗和化學(xué)藥劑清洗q 全自動化運行全自動化運

11、行：減少人員參與q 持續(xù)時間短，后續(xù)處理設(shè)備比如持續(xù)時間短，后續(xù)處理設(shè)備比如RO不需要停機(jī)不需要停機(jī)持續(xù)時間（15-30分鐘）就地化學(xué)清洗就地化學(xué)清洗 (CIP)化學(xué)品選用化學(xué)品選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) 檸檬酸檸檬酸 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.污染物污染物無機(jī)物推薦可選可選膠體推薦可選可選推薦金屬氧化物（鐵錳）推

12、薦可選微生物 推薦有機(jī)物 推薦金屬氧化物和有機(jī)物混合物推薦（第1步）可選（第1步）推薦（第2步）超濾成功運行的關(guān)鍵超濾成功運行的關(guān)鍵q 合格的進(jìn)水水質(zhì)合格的進(jìn)水水質(zhì)q 合適的運行參數(shù)合適的運行參數(shù)q 及時的化學(xué)清洗及時的化學(xué)清洗Experienced Operators Say:“With MF/UF Finished Water Quality is Easy. Maintaining Capacity is the Challenge.”有經(jīng)驗的運行人員說：“超濾/微濾很容易實現(xiàn)好的產(chǎn)水水質(zhì)，但是維持產(chǎn)水量是個挑戰(zhàn)?！背瑸V成功運行的關(guān)鍵超濾成功運行的關(guān)鍵q 合格的進(jìn)水條件合格的進(jìn)水條件 （

13、陶氏超濾推薦操作條件）（陶氏超濾推薦操作條件）參數(shù)參數(shù)單位單位設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)(1)最大限值最大限值(2)TSSmg/L50100濁度NTU50300TOCmg/L1040進(jìn)水顆粒最大粒徑m150300dCODMnmg/L 2060油脂mg/L02至7 天徹底氣擦洗和反洗后，關(guān)閉閥門保存，每天運行30至60分鐘；或者，徹底氣擦洗和反洗后，灌注保護(hù)液，關(guān)閉閥門保存。7至90 天充分清洗后，灌注保護(hù)液（1-2%wt NaHSO3），關(guān)閉閥門保存。每3個月檢查一次保護(hù)液的pH值，如果pH3，需要更新保護(hù)液。超濾常見故障及特征超濾常見故障及特征q 故障發(fā)生時的特征故障發(fā)生時的特征 運行跨膜壓差TMP過

14、高或者過快升高 產(chǎn)水流量低 產(chǎn)水水質(zhì)差（產(chǎn)水SDI、濁度高）q 常見故障原因常見故障原因 膜組件污染 膜絲斷裂引起超濾膜污染的主要原因引起超濾膜污染的主要原因進(jìn)水水質(zhì)波動，比如懸浮物、有機(jī)物等不合理的預(yù)處理系統(tǒng)，比如過量化學(xué)藥劑投加、自清洗過濾器選擇化學(xué)藥劑投加設(shè)備故障不恰當(dāng)?shù)倪\行控制，比如不恰當(dāng)?shù)那逑垂に囘x擇和操作、過高運行通量、不及時化學(xué)清洗季節(jié)性藻類繁殖爆發(fā)超濾膜主要污染類型超濾膜主要污染類型q 懸浮物污染懸浮物污染原因：原因：預(yù)處理故障反洗水源水質(zhì)不合格現(xiàn)象和癥狀：現(xiàn)象和癥狀：TMP上升很快，產(chǎn)水量降低解決方案：解決方案：改善或者優(yōu)化運行預(yù)處理系統(tǒng)提高反洗水源水質(zhì)采用清洗恢復(fù) 懸浮物污

15、染超濾膜主要污染類型超濾膜主要污染類型q 金屬氧化物污染（鐵、錳）金屬氧化物污染（鐵、錳）原因：原因：水源中含有鐵或者錳預(yù)處理投加的鐵或者鋁系混凝劑管道或者閥門等部件產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物現(xiàn)象和癥狀：現(xiàn)象和癥狀：TMP上升很快，產(chǎn)水量降低膜組件進(jìn)水端表面呈紅色或紅褐色解決方案：解決方案：采用檸檬酸或者草酸清洗恢復(fù) 鐵污染 錳污染超濾膜主要污染類型超濾膜主要污染類型q 微生物污染微生物污染原因：原因：進(jìn)水中富含微生物，例如TOC和COD偏高現(xiàn)象和癥狀：現(xiàn)象和癥狀：TMP上升很快，產(chǎn)水量降低解決方案：解決方案：采用NaOH+NaOCl清洗恢復(fù)超濾膜主要污染類型超濾膜主要污染類型油脂污染q 有機(jī)物污染有機(jī)物

16、污染原因：原因：進(jìn)水中含有有機(jī)物，例如TOC或者油脂偏高預(yù)處理投加PAM助凝劑過量現(xiàn)象和癥狀：現(xiàn)象和癥狀：TMP上升，產(chǎn)水量降低解決方案：解決方案：有機(jī)物污染采用NaOH+NaOCl清洗恢復(fù)油脂污染很難清洗，要求進(jìn)水無或者油脂0.2mg/LPAM污染很難清洗，可嘗試采用檸檬酸或者NaOCl清洗 主要注意事項主要注意事項 1 1、超濾膜的貯存環(huán)境溫度應(yīng)控制在、超濾膜的貯存環(huán)境溫度應(yīng)控制在5 54040范圍之間，貯存溫度下限范圍之間，貯存溫度下限最低為最低為11，低于，低于11會對膜絲造成不可逆的損傷；會對膜絲造成不可逆的損傷； 2 2、超濾化學(xué)清洗藥液溫度要、超濾化學(xué)清洗藥液溫度要4040，盡量

17、控制在，盡量控制在3535為宜；為宜； 3 3、無論裝膜前還是裝膜后，超濾膜都不能長時間脫水、無論裝膜前還是裝膜后，超濾膜都不能長時間脫水( (4848小時小時) )，否，否則膜絲會脫水變干，造成不可逆的損傷；則膜絲會脫水變干，造成不可逆的損傷； 4 4、新安裝的超濾膜應(yīng)維持較低的進(jìn)水壓力、新安裝的超濾膜應(yīng)維持較低的進(jìn)水壓力(0.15MPa(0.15MPa） 連續(xù)沖洗至連續(xù)沖洗至排放水無泡沫時，超濾設(shè)備沖洗完畢；排放水無泡沫時，超濾設(shè)備沖洗完畢； 5 5、超濾運行期間保持超濾進(jìn)水水質(zhì)滿足合格的進(jìn)水水質(zhì)條件，并保證、超濾運行期間保持超濾進(jìn)水水質(zhì)滿足合格的進(jìn)水水質(zhì)條件，并保證超濾不超壓運行超濾不超壓運行( (建議長期運行的進(jìn)水壓力建議長期運行的進(jìn)水壓力0.3M