超滤培训手册(20210315151236)

1、超滤操作维护手册 目录 一、工艺概 述 2 二、超滤简 介 3 2.1 滤膜定义 3 2.2 超滤分离特 性 3 2.3 超滤、微滤与常规过滤的优 点 3 2.4 超滤相关术 语 4 三、设备规 范 7 3.1 设备清单 7 3.2 超滤装置及膜组件简介 7 四、工艺设 计 9 4.1 运行原理 9 4.2 工艺流程 10 4.3 装置程控步序 10 4.4 反洗系统设计 11 4.5 化学清洗设计 12 4.6 在线加药设计 13 五、操作运 行 14 5.1 14 5.2 参数设定 14 六、膜组件维护清 洗 14 6.1 物理清洗 14 6.2 化学清洗 15 6.3 注意事项 17 七

2、、日常维护和故障处 理 18 7.1 超滤系统的日常维护 18 7.2 超滤系统的故障分析 19 7.3 停机保护 19 八、运行记录维护 表 20 、概述 超滤（Ultrafiltration , UF是一种能将溶液进行净化和分离 的膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜为过滤介质，膜两侧的压力 差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜只允许溶液中的溶剂（如水分 子）、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液中的悬浮物、胶体、蛋 白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化和分离的目的。 目前超滤膜被大量用于水处理工程。超滤技术在反渗透预处理、 饮用水处理、中水回用等领域发挥着越来越重要的作用。超滤技术 在酒类和

3、饮料的除菌与除浊、药品的除热源以及食品及药物浓缩过 程中均起到关键作用。超滤过滤孔径和截留分子量的范围一直以来 定义较为模糊，一般认为超滤膜的过滤孔径为0.0010.1卩m截 留分子量（Molecularweight cut off ）为 1,000 500,000 Dalton 。一般用于水处理的超滤膜标称截留分子量为 30,000300,000 Dalton ，而截留分子量为 6,00030,000 Dalton 的超滤膜大多用于物料的分离、浓缩、除菌和除热源等领域。 10 、超 滤 简介 2.1 滤膜定义 膜是一种采用物理方法的高效过滤单元，指在一种流体相内或 是在两种流体相之间有一层薄

4、的凝聚相，它把流体相分隔为互不相 通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。 2.2 超滤分离特性 1）分离过程不发生相变化，耗能低。 2）分离过程是在流体压力差的作用下，利用膜对被分离组分的 尺寸选择性，将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不 能截留的粒子或小分子溶质透过膜。 3）分离过程可以在常温下进行。 4）应用范围广，采用系列化不同截留分子量的膜，能将不同分 子量溶质的混合液中各组分实行分子量分级。 2.3 超滤、微滤与常规过滤的优点 超滤膜能够去除水中能够找到的任何最为细小的颗粒物，超滤 颗粒的截留范围一般可达到0.001 0.01um,微滤的颗粒截留范围 比超滤高出12个

5、数量级，一般为0.10.2um。 由于微滤具有深层过滤能力，所以在一定程度上能够去除病毒。 微滤也是细菌和隐孢子虫、鞭毛虫等原生寄生虫的绝对屏障，因此 也用于市政水处理。 UF 与 MF 的分离机理与颗粒、纤维介质过滤器等传统过滤方式 不同。介质过滤依靠重力去除原理，它们的标称过滤孔径比要捕集 的颗粒大。 UF 与 MF 膜完全是表面去除原理就像非常细的筛子。膜表面孔 径高度规整一致，孔径分布非常窄。大于孔径的颗粒被膜表面排斥 通过，留在料液或浓缩液一侧。流体介质本身及小于膜孔经的颗粒 会透过膜到达滤液一侧。 2.4 超滤相关术语 1) 中空纤维膜( hollow fiber membrane

6、 ) 外型为纤维状、空心的具有自支撑作用的膜。 2) 非对称膜 (AnisotropicMembrane) 人工合成聚合中空纤维，由一层均匀致密的、很薄的外皮层及 起支撑作用的海绵状内层结构构成。这层均匀致密的外皮层起真正 截留污染物的作用。 3) 原水 (Feed) 进入超滤系统的水，指未经过处理的地下水、地表水和海水， 在膜法水处理中也包括城市自来水。 4) 浓水(Reject or concentration) 除盐或分离过程中的浓缩液，可以直接排除系统，也可以循环 回原水储罐。 5) 产水(Permeate) 在规定的运行条件下，膜元件、组件或装置单位时间内所生产 的产品水的量。基本上

7、无胶体，颗粒和微生物等。 6) 通量(Flux) 单位时间单位膜面积透过组分的量。其单位多用 2 L/m h。 7) 跨膜压差(Trans-membrane Pressure , TMP) 产水侧和原水进出口压力平均值差异，即膜两侧平均压力差。 TMF= (进水压力+浓水压力)，? / 2 -产水压力 8) 正冲(Forward wash/rinse ) 利用超滤进水泵及其进水从超滤进水侧的正洗阀进入，从浓水 排放侧的正冲排放阀排出，进一步冲洗超微滤膜表面污堵物，也能 起到灌水作用。 9) 反洗(Backwash) 与过滤过程的水流方向相反，从中空纤维膜丝的产水侧把等于 或优于透过液质量的水输

8、向进水侧。因为水被从反方向透过中空纤 维膜丝，从而松懈并冲走了膜外表面在过滤过程中形成的污物 10）在线加药反洗 （Chemically Enhanced Backwash） 膜华柱式（内压）超滤膜组件操作手册在反洗水中加入具有一 定浓度和特殊效果的化学药剂（普遍采用 NaCIO反洗的方式，将膜 表面在过滤过程中形成的污物清洗下来的方式。 11）化学清洗（ CIeaning in pIace-CIP ） 通量降低到一定程度，装置需要停机进行化学清洗。在中空纤 维膜膜丝内侧加入具有一定浓度和特殊效果的化学药剂，通过浸泡、 反洗等方式，将膜表面在过滤过程中形成的污物清洗下来。 12）回收率 （Re

9、covery） 产水量与给水总量之百分比。 13）膜污染（ Membrane fouIing ） 膜污染是指料液中的微粒、胶体粒子、溶质分子或细菌由于与 膜之间存在物 理化学作用而在膜表面及膜孔中沉积或滋生使膜孔堵 塞或变小,导致过膜阻力增大 , 膜的透过通量下降的现象。广义的膜 污染不仅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的污染 （不可逆污染 ）， 而且包括由于可逆的浓差极化导致凝胶层的形成 （可逆污染 ），二者 共同造成运行过程中膜通量的衰减。影响膜污染的因素很多，比如 溶质大小、菌类的滋生、膜结构、膜的物理特性、膜 - 溶质- 溶剂之间的相互作用（包括静电作用力、范德华力、溶剂化作用、空间立

10、体作用）。 四、工艺设计 4.1运行原理 4.2工艺流程 4.4反洗系统设计 为保证超滤系统的使用寿命，需要定时对膜组件进行反洗。反 洗水流方向与产水方向相反，此操作是中空纤维膜组件特有的操作 方式，可以有效地减小污染。为避免在产水侧对膜产生污染和杂志 对膜孔堵塞，一般采用超滤产水作为反洗水，或优于超滤产水的水 源作为反洗水。 1）反洗水箱 超滤反洗用水一般采用超滤产水，故可以不另设单独的反洗水 箱，而采用超滤的产水箱作为反洗水箱，一举两得。 2）反洗水泵 为保证超滤膜能够正常运行，需要采用频繁的反洗技术，故应 单独设置反洗水泵。反洗水泵参数可以按以下选取； a、流量：一般情况下反洗水量为产水

11、水量的 23倍，因此膜 组件反洗通量可以按100200 L/m2 h; b、扬程：需要考虑管路损失，在满足流量要求下，一般控制反 洗水进超滤装置的压力在 0.1MPa0.2MPa； c、泵的过流材质应为不锈钢。 4.5 化学清洗设计 相同运行温度下，超滤跨膜压差比初始运行压差上升0.1MPa， 或者通量下降 了 20%，且通过上述常规反洗、加药反洗等步骤后都不 能恢复到理想效果时，需要进行系统化学清洗。 清洗系统包括清洗药箱、清洗水泵及清洗过滤器。该清洗为手 动过程，通常采用手动配药方式，且需将待清洗装置停机后进行。 1 ）清洗药箱 配制贮存清洗液用。容积按以下选定：按前表 1 中所选用膜组

12、件水容积量计算出单套超滤装置组件的清洗液量，加上清洗管道及 清洗过滤器内清洗液的用量，再适当留有余量。 2）清洗水泵 a、流量：按每支膜组件产水流量 11.5倍设计产水流量计， 乘以单套装置组件数量即可； b、扬程：一般取 30mH2O左右； c、泵的过流材质应为不锈钢。 3）化学清洗方式 a、酸洗：0.2%HCI、2%宁檬酸； b、碱洗：O.1%NaOH+2O0pmNaCIQ c、先碱洗后酸洗：首 先0.5%NaQH然后0.2%HCI; 4）清洗过滤器 清洗过滤器流量可以按清洗水泵流量选取，材质为不锈钢，过 滤精度为50100卩m 4.6 在线加药设计 为抑制膜组件内细菌滋生，可以单独设置该

13、加药装置。加药有 两种方式：一种是在进水中连续加入 15ppm NaCIQ的加药过程； 另一种是在反洗水中加入 1015ppm NaCIQ 的在线加药反洗过程。 次氯酸钠加药装置含以下设备： 1）加药箱：一般按一昼夜以上的药品贮存量。加药箱配低液位 开关，低液位报警并停计量泵； 2）计量泵：按加入反洗水中次氯酸钠浓度 1015ppm或按进水 中加入15ppm浓度来确定计量泵的流量，压力大 于0.3 MPa 五、操 作 运行 5.1 5.2 参数设定 六、膜 组 件维护清洗 6.1 物理清洗 超滤装置经过一段时间的运行之后，受杂质影响，膜性能略有 降低，当膜产水量下降20%或TMP升高O.IMP

14、a时需要进行恢复性清 洗。清洗的主要目的是为恢复膜的通量，保持膜的性能。 1 ）正冲，即用清水将组件内残余料液清洗干净，用清水以一定 流速通过纤维原液侧，将污染物洗出，可采取循环或边洗边排的方 式。此时，浓水阀门全开（等压清洗），产水口阀门全闭，清洗时 间视具体情况而定，一般1030分钟（非在线清洗时间）。 2）反洗，施以低压，使清水（自来水或膜过滤水）由纤维滤出 液侧向纤维原液侧渗透，膜原液侧的污染物及渗入微孔中的阻塞物 即被洗出，在反洗过程中，透过液不要回到清洗罐以防造成膜净水 侧的污染，清洗时间视具体情况而定，一般1020 分钟（非在线 清洗时间） 3）浸泡，膜经正洗、反洗后，效果欠佳时

15、，可用清水或药液浸 泡，使污染物疏松，一定时间的浸泡往往是去除污染的有效方法。 6.2化学清洗 1）由于PVDF具有优良的抗污染性，一般用物理清洗即可达到 较好的效果，如物理清洗不理想，可进行化学清洗。 iMEM超滤膜组件污染主要是胶体，水中的 Fe或Mn等含量的超 标、或水中悬浮物浓度过高等原因造成的非有机物污染，以及水中 有机生物引起的有机物污染，以及细菌微生物造成的。因此清洗需 要对症下药，一般情况下清洗剂的选择如下表所示。 常见膜污染及恢复使用清洗剂 污染物类型 常见的污染物 化学清洗剂 无机物 碳酸钙、铁盐和无机胶体 pH=2的柠檬酸、盐酸或草酸 硫酸钡、硫酸钙等难溶无机盐 1%左右

16、的EDTA容液 有机物 脂肪、腐植酸、有机胶体 pH=2的氢氧化钠溶液 油脂及其它难洗的有机污染物 0.1%0.5%的十二烷基硫酸钠、Trit on X-100 等 蛋白质、淀粉、油、多糖等 0.5%1.5%的蛋白酶、淀粉酶 微生物 细菌、病毒 1溉右的双氧水或50ppm的 次氯酸钠 ii 2）化学清洗时，可采用杀菌性能优异的常用水处理药剂如次氯 等进行系统杀菌处理；采用 NaOH溶液等去除膜系统的有机物污染； 采用HCL等去除膜系统的无机盐结垢污染。 有机物和无机物的污染基本上是伴随产生的，因此一般情况下 化学清洗需要两步：先酸洗，后碱洗。注意每次清洗完毕后都需冲 洗系统，恢复至生产运行状态

17、。 普遍采用的三种清洗方案： a、酸洗：0.2%HCI、2%宁檬酸，适用于铁污染及碳酸盐结晶污 堵； b、碱洗：0.1% NaOH+ 200 ppm NaCIQ适用于清洗由有机物 及活性生物引起的超滤膜组件的污染； c、先碱洗后酸洗：首先0.5%NaOH然后0.2%HCI,适用于混合 污染。 3）超滤系统的化学清洗过程如下图所示： 液 I fl 忙灯hl fj可匸礼 朋扌川 朗门的开闭状态.T启 飞氷从川rllf* 布冼水阀和出水阀，和 循环消洗r I H屮洗沁仆I呱 汀泄30 120仔钟.E 貝帖环切分钟（第时注总药祈药液浹及 r uKftl以达到愎化汕诜放果 洗超濟装1L进出4； 6.3注

18、意事项 1）所有清洗剂都必须从超滤的进水侧进入组件，防止清洗剂中 可能存在的杂质从致密过滤皮层的背面进入膜丝壁的内部。 2）超滤装置进行化学清洗前，进行充分的反洗。 3）清洗液必须使用超滤产水或者更优质的水配置。 4） 清洗液温度一般可控制在25C35C,提高清洗液温度能 够提高清洗效率。 5）避免与 NaOH NaCIO这些药剂直接接触，该类药剂具有程 度不同的腐蚀性。 6）清洗时应控制管线压力，以免压力过高引起化学药品的喷溅。 七、日 常维护和故障处 理 7.1 超滤系统的日常维护 1）压力表 定期校准，必要时及时调整。 2）离心泵 定期检查泵的温度，同时检查泵的垫圈以及防止泵泄漏的结构 3）流量仪表 每三个月校正一次。 4）自动阀门 每月检查一次，同时检查阀体是否有泄漏。 5）超滤系统 按常规检查进出水水质、流量、运行压力；阀门动作等是否灵 敏及符合操作程序等。 7.2超滤系统的故障分析 现象 可能存在的原因 修正措施 超滤膜跨膜压 差过高 超滤膜组件被污染 查出污染原因，米取 相