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工業(yè)水, 廢水超濾 中空纖維產(chǎn)品應(yīng)用手冊 美國 Koch 科氏濾膜系統(tǒng)公司 目錄 一, 美國 Koch 科氏濾膜系統(tǒng)公司介紹 二,關(guān)于此手冊 三,水超濾術(shù)語 四,水應(yīng)用超濾基礎(chǔ) 1, 膜分離過程分類介紹 2, 膜結(jié)構(gòu)的分類 3, 應(yīng)用 4, 超濾流程 5, 系統(tǒng)回收率 6, 超濾在系統(tǒng)中的配置 7, 超濾清洗程序 8, 超濾作為前處理的優(yōu)勢 五,KOCH 工業(yè)水中空超濾膜管產(chǎn)品介紹 1,KOCH 膜管命名 2,去除效果 3,KOCH 超濾水處理應(yīng)用 4,TARGATM 工業(yè)水處理 8"/10"中空纖維膜組件參數(shù)及操作條件 5,KOCH 常用中空膜管膜面積 6,膜架 7,KOCH 中空超濾膜管前處理應(yīng)用導(dǎo)則 (8" 和 10" 膜管) 8,KOCH 中空超濾膜管溫度與通量校正曲線 六,KOCH 中空超濾系統(tǒng)操作程序?qū)嵗?br>七,實(shí)例分析及研討資料 八,附錄 1,各類中空膜管尺寸圖 2,系統(tǒng)流程圖 3,膜架尺寸圖 4,大系統(tǒng)設(shè)備布置圖 5,系統(tǒng)照片 一, 美國 Koch 科氏濾膜系統(tǒng)公司介紹 美國 Koch 科氏濾膜系統(tǒng)公司 (Koch Membrane Systems Inc., 簡稱: KMS) 是美國最大 的私人企業(yè)科氏工業(yè)集團(tuán) (Koch Industry Inc.) 的全資子公司,科氏工業(yè)集團(tuán)年?duì)I業(yè) 額超過 500 億美元.Koch 濾膜公司是全球最大的錯流濾膜生產(chǎn)商,能夠提供從微濾,超 濾,納濾和反滲透等所有過濾精度的錯流膜過濾產(chǎn)品及系統(tǒng),膜件的結(jié)構(gòu)形式包括中空 纖維式,卷式,管式三種.Koch 濾膜公司在 Abcor 公司基礎(chǔ)上建立,已擁有超過 40 年 的濾膜制造和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),尤其在近十幾年內(nèi),Koch 濾膜公司先后收購了世界上幾大最具 影響力的濾膜產(chǎn)品公司,而真正成為膜分離領(lǐng)域具有最完善產(chǎn)品鏈的先鋒廠商. Koch 公司在 1963 年 Abcor 公司基礎(chǔ)上建立,1985 正式更名為 Koch Membrane Systems Inc. Abcor 于 1975 年在美國發(fā)明了卷式超濾膜. Koch 于 1991 年收購美國 Romicon 公司--世界上中空纖維膜的發(fā)明者. Romicon 公 司于 1973 年發(fā)明了中空纖維超濾膜.Romicon 中空纖維膜具有比其他同類產(chǎn)品更強(qiáng) 的抗污染性和更長的壽命. Koch 于 1997 年收購以色列 MPW 公司的 SelRO 生產(chǎn)線.猶太科學(xué)家于 70 年代在以色 列發(fā)明了世界最早的納濾膜,取名為 SelRO(Selective RO).至今尚未有任何其它 專業(yè)廠商能夠生產(chǎn)出類似于 SelRO 系列產(chǎn)品能夠耐強(qiáng)酸,強(qiáng)堿及有機(jī)溶劑的超濾, 納濾有機(jī)膜產(chǎn)品. Koch 于 1998 年收購了美國 Fluid Systems 流體公司世界上反滲透膜的發(fā)明者.流體 公司于 1977 年發(fā)明的卷式 TFC 復(fù)合膜已經(jīng)成為現(xiàn)在水處理脫鹽行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn).流體反 滲透產(chǎn)品以極高的脫鹽率,同類產(chǎn)品中最低的運(yùn)行壓力和長久的使用壽命聞名于世. 流體反滲透產(chǎn)品更因其卓越的抗污染性能,而廣泛用于各類廢水處理項(xiàng)目中.流體獨(dú) 有的 8" 直 徑 60"長度(1.5 米 )膜組件使得大規(guī)模 RO 系統(tǒng)的安裝變得容易,并因 大為減少的密封點(diǎn)而使系統(tǒng)整體脫鹽率和一次試車成功的幾率大為提高.而近年開發(fā) 的 17″直徑 60″長度的反滲透膜組件已是大規(guī)模系統(tǒng)的另一經(jīng)濟(jì),可靠選擇. 當(dāng)今,Koch 濾膜系統(tǒng)公司擁有世界上最完善的研發(fā)設(shè)備和先進(jìn)的膜生產(chǎn),檢測系統(tǒng),匯 集了來自美國,以色列,中國和日本等國眾多頂尖科學(xué)家. 美國科氏濾膜公司高品質(zhì)的過濾膜組件和系統(tǒng)科氏濾膜公司提供不同結(jié)構(gòu),主要有管式, 卷式和中空纖維;不同材質(zhì),PS,PVDF,PAN,PES 等;不同過濾精度,從微濾,超濾,納濾到 反滲透最全面的分離級別和不同應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的膜分離過濾產(chǎn)品為您提供了廣闊空間,以及一 站購齊式(One Stop)的服務(wù).Koch 的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥/生化技術(shù),廢水,工業(yè)/民用 /飲用水,電泳涂裝,乳制品,食品,飲料等各個行業(yè).此外,我們還提供上百種與這些 產(chǎn)品匹配的各類化學(xué)清洗劑及阻垢劑. Koch 濾膜公司的產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于中國各大行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)中,其對濾膜產(chǎn)品品質(zhì) 與穩(wěn)定性的要求也是最嚴(yán)格的,如秦山核電站補(bǔ)給水超濾系統(tǒng);國內(nèi)最大的冶金系統(tǒng)廢水 回用太原鋼鐵廠 22368 噸/天反滲透系統(tǒng);上海寶鋼,鞍山鋼鐵,本溪鋼鐵的乳化油廢水 的超濾濃縮系統(tǒng);上海大眾,通用,廣州本田,長安福特,一汽大眾,金杯等國內(nèi) 90% 以上汽車整車生產(chǎn)廠家的電泳漆超濾系統(tǒng);上海大眾,無錫托靈頓,廣州機(jī)場等的高含 油及雜質(zhì)的廢水超濾處理系統(tǒng);魯抗,華北制藥,南寧 OnlyTime,豐原生化,升華拜克 等醫(yī)藥,抗生素生產(chǎn)廠家的耐強(qiáng)酸,堿,溶劑超濾,納濾系統(tǒng);上海萬德,天成,科華 等國內(nèi)主要染料廠的染料脫鹽納濾系統(tǒng),國內(nèi) 70%以上果汁生產(chǎn)廠家的超濾澄清系統(tǒng). Koch 的膜產(chǎn)品已成為國內(nèi)先進(jìn)生產(chǎn)科技的代表. 公司致力于: 1. 為客戶提供包括整套系統(tǒng),膜組件,化學(xué)藥劑和技術(shù)支持的一站式服務(wù),以在競爭中 處于主導(dǎo)地位. 2. 幫助客戶用最新最先進(jìn)的膜產(chǎn)品和膜化學(xué)分離技術(shù)解決問題.公司定位于水處理及各 類特種膜應(yīng)用行業(yè)的一個技術(shù)領(lǐng)先者,而不是一個 Me Too(我也能)的公 司. 最為 重要的,我們需要您的支持. Koch 濾膜公司的總部及微濾,超濾,納濾產(chǎn)品工廠位于美國東部的麻省,反滲透產(chǎn)品工 廠位于美國西部的加州. 歡 迎 瀏 覽 我 們 的 網(wǎng) 站 : www.kochmembrane.com 3. 中國辦事處 中國上海浦東張揚(yáng)路 188 號 湯臣中心 A 座#24-12 電話:86-21-58407426/27 傳真:86-21-58407752 美國 總部 Koch Membrane Systems, Inc. 850 Main Street , Wilmington, MA 01887-3388 Tel: (978) 657-4250 ; (800) 343-0499 Fax: (978) 657-5208 反滲透 膜工廠 100054 Old Grove Road, San Diego, CA 92131 Tel: (619) 695-3840 Fax: (619) 695-2176 二,KOCH 中空纖維超濾 關(guān)于此手冊 作為世界上在工業(yè)水包括廢水和純水應(yīng)用方面超濾膜產(chǎn)品的領(lǐng)先者,科氏濾膜公司( KOCH Membrane Systems Inc.) 準(zhǔn)備了這本手冊作為超濾產(chǎn)品選擇和超濾系統(tǒng)設(shè)計的依 據(jù). Romicon 在 1973 年為水凈化引進(jìn)了新概念:中空纖維超濾.此發(fā)明使得超濾在大規(guī)模水 處理方面的應(yīng)用變的可能和經(jīng)濟(jì).Romicon 中空纖維膜由不對稱的人造聚合物制成,內(nèi) 表面是一層極薄的超濾膜,這種獨(dú)特的性能使得濾膜纖維能自我支撐并允許反洗. Romicon 公司在 1991 年成為 KOCH 科氏濾膜的一員,主要產(chǎn)品是 3″和 5″口徑的中空超濾 膜.KOCH 在 90 年代中研究開發(fā)出了 8″口徑的中空超濾膜 TARGA 系列,專業(yè)于超濾和微濾 .KOCH 于近年研究開發(fā)出了 10″口徑的中空超濾膜件. KOCH 生產(chǎn)的 3″-10″中空纖維產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥,電子,瓶裝水,發(fā)電廠和其他工業(yè) 水領(lǐng)域.KOCH 公司承諾為工業(yè)水生產(chǎn)提供最高質(zhì)量的膜產(chǎn)品.我們致力于為工程公司和 用戶提供技術(shù)咨詢,設(shè)計導(dǎo)則和客戶支持,我們歡迎為改進(jìn)我們的產(chǎn)品提供建議. 這份手冊包括了由 KOCH 的流程和設(shè)備工程組發(fā)展出來的作為流程和工程設(shè)計的指導(dǎo)依 據(jù).此文件僅作資料參考, 手冊中的材料未經(jīng)科氏濾膜公司準(zhǔn)許不得翻錄. 三,水超濾術(shù)語定義 不對稱膜 Anisotropic Membrane 平均透膜壓 Average Transmembrane Pressure 反洗 Backflush 濃縮或排放液 Concentrate or Reject 濃差極化 Concentration Polarization 壓力差 Differential Pressure 原水 Feed 通量 (透水率) Flux 正流 Forward Flow 交錯流 Reversal Flow 透過液,產(chǎn)水 Permeate 回收率 Recovery 一種人工合成聚合中空纖維由一層很緊,很薄內(nèi)膜及 自我支撐的海綿狀外層結(jié)構(gòu).這層內(nèi)膜結(jié)構(gòu).這層內(nèi) 膜起著半透水超濾膜的作用. 產(chǎn)水側(cè)和原水進(jìn)出口壓力平均值的差異, 平均透膜壓=(P 進(jìn)+P 出)/2-P 產(chǎn)水 從中空纖維外側(cè)把透過液質(zhì)量的水輸向內(nèi)側(cè).因?yàn)樗?br>從反方向透過纖維,從而松解并沖走了膜表面的污物. 注意:在此過程中纖維膜內(nèi)側(cè)無壓力. 原水中不能透過膜的那部分,它包含了比原水濃度高 的顆粒,膠體,細(xì)菌,和熱原體. 引起被排斥的懸浮物在膜表面聚集的現(xiàn)象.在一次過的 死端超濾過程中,原水濃度通常不高,所以濃度極化通 常不影響透水率.纖維內(nèi)的高剪力也能降低極化. 纖維膜管進(jìn)出口壓力差.壓力差 PD=P 進(jìn)-P 出 進(jìn)入超濾的水,然后 分為產(chǎn)水及濃縮液. 產(chǎn)水透過膜的流率,通常表達(dá)為每天每平方英寸膜 面積產(chǎn)多少加侖的水(gfd), gfd = lmh x 0.59 排放液的循環(huán)流動方向,對垂直安裝的膜管常指向上運(yùn) 動. 透過濾膜的那部分水,基本上無膠體,顆粒和微生物. 產(chǎn)水占總原水的百分比. %回收率=產(chǎn)水/原水×100 液體交錯進(jìn)入膜管內(nèi). 水從上進(jìn)液管進(jìn)入膜管內(nèi), 過 一段時間后改成從下進(jìn)入,這樣交錯變化以改進(jìn)膜內(nèi)流 動條件. 四, 水應(yīng)用超濾基礎(chǔ) 1,膜分離過程分類介紹 濾膜法液體分離技術(shù)從分離精度上劃分,一般可分為四類:微濾(MF),超濾(UF),納濾 (NF)和反滲透(RO), 它們的過濾精度按照以上順序越來越高. <微濾> 能截留 0.1-1 微米之間的顆粒.微濾膜允許大分子和溶解性固體(無機(jī)鹽 )等通過,但會截留住懸浮物,細(xì)菌,及大分子量膠體等物質(zhì).微濾膜的運(yùn)行壓力一般 為 0.7bar. <超濾> 能截留 0.002-0.1 微米之間的大分子物質(zhì)和雜質(zhì).微濾膜允許小分子物質(zhì) 和溶解性固體(無機(jī)鹽)等的通過,同時將截留下膠體,蛋白質(zhì),微生物和大分子有機(jī) 物,用于表示超濾膜孔徑大小的切割分子量范圍一般在 1,000-500,000 之間,超濾膜的 運(yùn)行壓力一般為 1-7bar. <納濾> 能截留納米級(0.001 微米)的物質(zhì).納濾膜的操作區(qū)間介于超濾和反滲 透之間,其截留有機(jī)物質(zhì)的分子量約為 200-800MW 左右,截留溶解鹽類的能力為 20%- 98%之間,對可溶性單價陰離子鹽的去除率低于高價陰離子鹽,如對氯化鈉及氯化鈣的去 除率為 20%-80%,而對硫酸鎂和硫酸鈉的去除率為 90%-98%.納濾一般用于去除地表水中 的有機(jī)物和色素,地下水中的硬度及鐳,且部分去除溶解鹽,食品和醫(yī)藥生產(chǎn)中有用物 質(zhì)的提取,濃縮.納濾膜的運(yùn)行壓力壓力一般為 3.5-30bar. <反滲透> 是最精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品,其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于 100 的有機(jī)物,同時允許水分子通過.醋酸纖維類反滲透膜脫鹽率一般大于 95%,反滲透 復(fù)合膜脫鹽率一般大于 98%.反滲透膜廣泛應(yīng)用于海水及苦咸水淡化,鍋爐補(bǔ)給水,工 業(yè)純水及電子級高純水制備,飲用純凈水生產(chǎn),廢水處理和特種分離等過程.在離子交 換前使用反滲透可達(dá)幅度降低操作費(fèi)用和廢水排放量.反滲透納濾膜的運(yùn)行壓力一般介 于苦咸水的 12bar 到海水的 70bar. 2,膜結(jié)構(gòu)的分類 主要有四大類: 1. 中空纖維 2. 管式 3. 平板膜 4. 卷式 歷史上第一類超濾膜是板式膜,因?yàn)殡y于保證膜表面適當(dāng)?shù)牧魉偌皬?fù)雜的密封問題,這 類膜的應(yīng)用非常有限.前處理要求不嚴(yán)格. 卷式膜利用板式膜作為起點(diǎn),因?yàn)榫硎侥さ母窬W(wǎng)帶來死點(diǎn)及無法反洗,通常不適用于工 業(yè)原水處理.它們適用于高溫,高壓物料分離或物料穩(wěn)定的其他應(yīng)用,前處理要求最嚴(yán) 格. 管式膜不適用于普通水處理因?yàn)槟芎妮^大.它們適用于高固物濃度的流體,前處理要求 最不嚴(yán)格. 中空纖維膜因其壓力低,通道無死點(diǎn),通量高及能反洗的優(yōu)勢而在水處理中得以廣泛的 應(yīng)用. 3,應(yīng)用 當(dāng)原水供應(yīng)越來越緊張的同時,工業(yè)上對高品質(zhì)水的需要卻持續(xù)上升,醫(yī)藥電子和高分 子生產(chǎn)工業(yè)需要高質(zhì)量的水.高效生產(chǎn)電能的現(xiàn)代高壓蒸汽系統(tǒng)的核電站也需要高質(zhì)量 水. 中空纖維超濾膜技術(shù)展示了提供這類水的能力,來去除高分子有機(jī)物,菌類,微粒,熱 原體和各類硅,鐵和鋁的膠體,中空纖維提供了大面積及反洗的性能來達(dá)到連續(xù),穩(wěn)定 的出水.醫(yī)藥及高密度電子工業(yè)需要去除幾乎所有的懸浮物和溶鹽. 超濾加上去離子系統(tǒng)提供了比傳統(tǒng)膜芯過濾更徹底及經(jīng)濟(jì)的去膠體,顆粒和菌類能力. 當(dāng)用于反滲透/離子交換系統(tǒng)的精煉段時,超濾提供了最終的細(xì)菌和顆粒控制手段.位于 補(bǔ)充水段的反滲透系統(tǒng)并不能常常做到這步,并常常由儲罐從精煉中分出. 4,超濾流程 4.1,概述 超濾是一種流體切向流動和壓力驅(qū)動的過濾過程并按分子量大小來分離顆粒.超濾膜的 孔徑大約在 0.002 至 0.1 微米范圍內(nèi)(MWCO 約為 1,000-500,000).溶解物質(zhì)和比膜孔 徑小的物質(zhì)將能作為透過液透過膜濾,不能透過濾膜的物質(zhì)被慢慢濃縮于排放液中.因 此產(chǎn)水(透過液)將含有水,離子,和小分子量物質(zhì),而膠體物質(zhì),顆粒,細(xì)菌,病毒 和原生動物將被膜去除.超濾膜可反復(fù)使用并可用普通的清洗劑清洗. 通過超濾處理水可獲得: 從醫(yī)藥和工業(yè)用水中幾乎去除所有的顆粒, 懸浮物,細(xì)菌,病毒和原生動物. 去除膠體物質(zhì)(非活性硅,鐵,鋁,等) 去除高分子量有機(jī)物. KOCH 超濾中空纖維截面圖 料液進(jìn)出口的壓力差將將決定流體沿膜表面的流體情況.此外,進(jìn)料液的一部分將透過 濾膜,這部分這部分被稱為產(chǎn)水或透過液.料液側(cè)和產(chǎn)水側(cè)的壓力差直接影響產(chǎn)水的產(chǎn) 率. 4.2,膜操作性能控制因素 透膜壓力, 流速, 粘度, 溫度, 顆粒濃度, 前處理?xiàng)l件, 料液污染特征, 料液生物活性, 工廠操作 超濾膜是一種很薄的聚合材料,由聚砜 PS, 由聚醚砜 PES, PVDF 或是聚丙烯(PAN)制 成并帶有非對稱的微孔結(jié)構(gòu).這意味著濾膜 在整個材質(zhì)上的孔徑結(jié)構(gòu)并不相同.不對稱 超濾膜擁有一層極光滑及薄(0.1 微米)的孔 徑在 0.002 到 0.1 微米間的內(nèi)表面,此內(nèi)表面 由孔徑大到 15 微米的海綿體支撐結(jié)構(gòu)支撐. 這種小孔徑光滑膜表面和較大孔徑支撐材料 的結(jié)合使得過濾微小顆粒的流動阻力很小. Feed Side Feed Side Permeate Side 傳統(tǒng)濾芯過濾 不對稱超濾膜過濾 MEMBRANE SURFACE FEED FLOW PRESSURE FOULING LAYER KOCH 超濾是一個錯流和切向流的過程,要 過濾的流體(進(jìn)料液)沿膜表面流動.這樣 在中空纖維的內(nèi)壁上形成流體剪切的條件, 而使得污染物較難在膜表面形成.在料液中 的懸浮物將被濃縮并被作為排放液排出.這 種切向流動的流程技術(shù)使得顆粒難于在膜表 面堆積,使的膜在清洗周期間獲得長久的生 產(chǎn)力. 超濾膜 膜表面 進(jìn)液 壓力 污層 4.3,流程模式 KOCH 中空纖維膜可按死端過濾(once-through or dead-end)或循環(huán)(recirculating) 模式來操作. 5,系統(tǒng)回收率 超濾系統(tǒng)的回收率和原水和排水成比例,回收率可定義為: %回收率=產(chǎn)水×100/進(jìn)水 總的來說,大多水應(yīng)用的回收率高于 90%,可高于 99%甚至更高.回收率由原水中的懸 浮物,膠體或微生物來決定. F e ed W ate r (fe ed o r lin e p re ssure) R e je ct (1 -1 0 % o f fe e d) P ro du ct W a te r (90 -9 9% o f fe ed ) 當(dāng)原水中懸浮物和膠體含量較低時可按死端過濾模式 來操作.原水從較低的錯流流速進(jìn)入膜管,濃縮水以 一定比例從膜管另一頭排出.產(chǎn)水在膜管過濾液側(cè)產(chǎn) 出,水回收率通常是 90-99%,這由原水中微粒的濃 度來決定.循環(huán)或死端過濾流程的選擇是根據(jù)水質(zhì), 纖維內(nèi)徑,和系統(tǒng)成本核算來決定.和循環(huán)模式相比 ,死端過濾的系統(tǒng)投資和操作成本低,但回收率和系 統(tǒng)的出水能力可能會受限制.這類模式生產(chǎn)中通常需 要定時快沖及反洗來維持生產(chǎn)力,當(dāng)污物積累到一定 程度未能由這兩種方法清楚時就需要定期化學(xué)清洗來 恢復(fù).很多工業(yè)水系統(tǒng)按死端過濾模式設(shè)計. F e e d W a te r R e je c t (1 -1 0 % o f fe e d ) P ro d u c t W a te r (9 0 -9 9 % R e c o v e ry 當(dāng)原水中懸浮物含量較高及在大多數(shù)非水應(yīng)用領(lǐng)域, 就需要通過減少回流率來保持纖維內(nèi)部的高流率.這 樣就會造成大量的廢水.為了避免浪費(fèi),排出的濃水 就會被重新加壓后回到膜管內(nèi),這就稱為循環(huán)(輸入 并循環(huán))模式.這會降低膜管的回收率但整個系統(tǒng)的 回收率仍舊可以很高.在循環(huán)流程模式,進(jìn)水連續(xù)的 在膜表面循環(huán).循環(huán)水的高流速阻止了微粒在膜表面 的堆積,并增強(qiáng)了透水率.因?yàn)檩^少的進(jìn)水成為產(chǎn)水 ,為了獲得相同的產(chǎn)率能耗就會比死端過濾高.而且 輸入并循環(huán)操作模式也較為復(fù)雜,此類模式操作中通 常也需要定時的反洗和定期的化學(xué)清洗.循環(huán)設(shè)計時 每套系統(tǒng)需要配一套循環(huán)泵. KOCH 將會根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)來給你的決定提供幫助. 死端過濾模式 循環(huán)過濾模式 原水 產(chǎn)品水 濃水 濃水 原水 產(chǎn)品水 在正常的過慮過程中回收率會隨著膜的污化而下降.因?yàn)檩^少的水透過膜而更多的水被 排放.為了獲得最大的回收率,就需要定期的膜清洗和或反洗等. 在大多應(yīng)用中,濃水一般被排放,因?yàn)闈馑驮爱a(chǎn)水相比量很小.在一些水的排放 受限制的應(yīng)用中,濃水可能用另外一套膜系統(tǒng)來再處理,這個第二套系統(tǒng)一般設(shè)計為處 理較高截留物濃度的水質(zhì). 6,超濾在系統(tǒng)中的配置 超濾系統(tǒng)可被置于整個水處理系統(tǒng)的不同位置,主要應(yīng)用可分為四大類: 6.1,前處理 Pretreatment 前處理的應(yīng)用中,超濾前可加絮凝,沙濾,多介質(zhì)過濾或?yàn)V芯.任何在超濾系統(tǒng)前去除 的物質(zhì)將增加超濾的生產(chǎn)率.超濾用于去除原水中所有的固物和膠體以改善后面設(shè)備的 運(yùn)行.這通常使濾膜需要較頻繁的清洗.成本回收計算需建立在系統(tǒng)后設(shè)備減少的維護(hù) 上,而這個值較難衡量.但數(shù)據(jù)顯示超濾減少去離子床的再生和反滲透膜件的更換.清 洗和生產(chǎn)中的交錯流很重要.有時系統(tǒng)需要用循環(huán)模式保持高流速來減少污染.推薦的 膜型為 10 萬分子切割量. 6.2,離子交換設(shè)備后 Post DI 讓超濾發(fā)揮去除膠體和固物的作用的另一方式是把它放在離子交換后面,為了設(shè)備良好 運(yùn)行離子交換前需預(yù)處理,并且它也被當(dāng)作填料濾器而去除有機(jī)物.所有這些都改善了 進(jìn)超濾的水質(zhì)并減少了超濾的污染,系統(tǒng)不必像前處理那樣頻繁清洗.通常這類系統(tǒng)按 正常生產(chǎn)模式來生產(chǎn)和處理.反流/快沖不需要.當(dāng)有機(jī)物水平較高時就需要這類選擇. 通常選用 10 萬分子切割量,對低 TOC 的鍋爐給水或類似去離子系統(tǒng),應(yīng)選用 1 萬分子切 割量.如用戶用于去熱原體,那么也應(yīng)選用 1 萬分子切割量. 6.3,反滲透/離子交換后 Post RO/DI 如超濾放在反滲透和混床后,透水率就會較高,清洗頻率也會比前兩種應(yīng)用低.這類系 統(tǒng)化學(xué)清洗頻率較低,通常當(dāng)系統(tǒng)壓力降到一個不能接受的范圍或產(chǎn)水中發(fā)現(xiàn)菌類時才 需要清洗.快沖清洗必須包括.但系統(tǒng)設(shè)計中在是否需要包含反清洗有很多爭論. 當(dāng)所有設(shè)備(包括儲罐,泵,混床反滲透系統(tǒng)等)超濾前的系統(tǒng)操作良好,反洗就可被 省去.但將近 15%-20%操作中的系統(tǒng)在省去這一步驟后出現(xiàn)的問題.供應(yīng)商所保證的 產(chǎn)能將會由于前面設(shè)備的缺陷如反滲透系統(tǒng)的問題而未能達(dá)到.我們建議使用 1 萬分子 切割量于這類應(yīng)用,但這類系統(tǒng)不允許化學(xué)消毒時,KOCH 能提供一種能用于 95℃熱水消 毒的膜. 6.4,使用點(diǎn) Point of Use 超濾系統(tǒng)也可放在使用點(diǎn)(POU).此應(yīng)用僅限于電子及醫(yī)藥行業(yè).這些系統(tǒng)不太復(fù)雜, 一般不連續(xù)操作,在工廠內(nèi)可安裝多處.每套配上獨(dú)立的清洗系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì),通常共享一 套可移動的清洗系統(tǒng),或把膜管移到其他地方清洗.前者的優(yōu)點(diǎn)是連接不用打開從而避 免可能的空氣中微?；蚓惖奈廴?但如超濾是用于凈室那么移動清洗裝置就不可行, 因?yàn)檫@可能對凈室?guī)砦畚?如在其他地方清洗,膜管中可加入殺菌劑并在安裝時清洗 掉. KOCH 推薦的膜類為 1 萬分子切割量. 清洗的頻率和安裝的地方將決定那種清洗方法更方便,其他地方或移動式.如使用點(diǎn)的 超濾位于離子交換后,那么就需要一天一次的快沖和每周一次的化學(xué)清洗,而如在反滲 透/離子交換后,就只需每周一次的快沖.人們常犯的錯是假設(shè)所有使用的超濾狀就會相 同,這是不對的.重復(fù)一遍,它仍舊由前面的設(shè)備來決定. 7,超濾清洗程序 清洗是幾種清洗模式并包括至少一次加藥的組合.通常包括反洗,快沖及化學(xué)清洗.這 些步驟的組合由應(yīng)用情況的不同來決定.在預(yù)處理的應(yīng)用上有最大的不確定性. 7.1,反洗程序 這是中空超濾所特有的非常有效的手段.其他型式的膜在反洗時會脫層或分解.在此程 序中加壓的透過液從產(chǎn)水口透過膜支持,膜體而進(jìn)入原水進(jìn)/出口,如圖示,水流方向與 生產(chǎn)時相反,固稱為反洗.上下原水口可交錯排液.超濾產(chǎn)水水質(zhì)的水可用于反洗.由 反洗水帶進(jìn)的懸浮物將會聚集在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)而隨后不斷釋放出顆粒,細(xì)菌及 TOC 等,故 原水不適合作反洗水. 另一個重要的參數(shù)是壓降.在此程序中,進(jìn)程壓力不應(yīng)超過 1.0bar.在此壓力下,反洗 流率開始時較低而隨著膜的清潔而慢慢升高.反洗流率一般和產(chǎn)水率相同或較高. 生產(chǎn) 循環(huán)--快沖 反洗 Process Out Process In Recycle -- Fast Flush BackflushingUltrafiltration Permeate Out Process In Process Out Backflush Out Backflush In Backflush Out 7.2,化學(xué)循環(huán)清洗/快沖程序 第二種清洗方法是快沖.這應(yīng)用于死端過濾的操作模式中.此程序通過膜表面的高流體 剪力來達(dá)到清洗的目的.由于此程序產(chǎn)水口是關(guān)閉的故一般的膜芯會同時有反洗的效果 (進(jìn)出口水壓差造成).交錯方向的快沖會使清洗更為有效. 同時,快沖過程可加藥來強(qiáng)化清洗的物理機(jī)能.不像反洗,由于快沖液體接觸膜的時間 較長,加藥是一種很好的方法,當(dāng)化學(xué)清洗時液體打回清洗槽而循環(huán)時,此模式就稱為 化學(xué)循環(huán)清洗.所加的藥劑將由污物的種類來決定. 總的來說,藥劑與污物接觸時間越長,清洗效果就越好. 8,超濾作為前處理的優(yōu)勢 8.1,中空纖維超濾超出微濾的優(yōu)點(diǎn) 工業(yè)廢水中的主要污染物為各種復(fù)雜的膠體,大小在 1 微米以下, 這與常用的微濾膜的 孔徑接近, 并且微濾膜又是對稱膜,這就使微濾膜在廢水的應(yīng)用中比超濾膜更易堵塞. 即使通過絮凝等預(yù)處理微濾膜的對稱結(jié)構(gòu)還是無法克服易堵的問題.總之超濾比微濾: 更高的平均通量 長時間的更穩(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 微濾膜海綿狀結(jié)構(gòu) 超濾膜不對稱結(jié)構(gòu) 8.2,中空纖維超濾超出卷式濾膜的優(yōu)點(diǎn) 由于卷式膜的格網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其他自身特點(diǎn), 與中空纖維相比有以下缺點(diǎn)而不適合作 RO 預(yù) 處理用: 中空纖維易清洗 --卷式難以清洗 中空纖維是開放通道 --卷式進(jìn)料腔淤積微粒無法清除, 格網(wǎng)結(jié)構(gòu)造成液流死點(diǎn) 中空纖維允許高的水通量 --卷式高透水阻導(dǎo)致較低的膜通量 --卷式高操作壓力導(dǎo)致濾膜易損壞 中空纖維易于徹底檢查 --卷式不易作泄漏檢查 8.3,中空纖維內(nèi)壓式操作的優(yōu)點(diǎn) 外壓式 纖維間死 角導(dǎo)致堵塞,不易清洗, 且通量低 內(nèi)壓式 進(jìn)料中的 微粒通過空心纖維開放通 道,無死角,不易堵塞, 易清洗. 產(chǎn)品水原水 產(chǎn)品水 原水 開放通道 8.4,對后面 RO 系統(tǒng)的影響 RO 系統(tǒng)設(shè)計通量評估,RO 前處理效果 RO 通量(gfd) 水類型 無前處理 用 UF 前處理 市政廢水 8-10 12-13 工業(yè)廢水 8-12 10-14 經(jīng)處理的河水或溝渠水 10-14 17-20 表面水(湖, 水庫) 12-16 17-20 淺井 13-17 18-22 RO 滲透水 20-22 --- +用 UF 前處理,RO 清洗頻率將減少 2-10 倍, |
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