超滤原理介绍_图文

1、DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL 超滤技术交流欧美全球膜技术服务中心DOW RESTRICTED - For internal use only目 录超滤技术简介国内外主要超滤厂家及产品概要OMEXELL 超滤膜组件的介绍(结构、运行、调 试、维护影响 OMEXELL 超滤膜通量主要因素 OMEXELL 超滤膜组件的设计选型和应用DOW RESTRICTED - For internal use only超滤技术简介超滤(Ultrafiltration :介于微滤和纳滤之间的一 种膜过程,膜孔径在 0.03m 至 1000分子量之 间。

2、超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓 缩的膜分离技术,超滤过程通常可以理解成与膜 孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为 驱动力,以超滤膜为过滤介质。DOW RESTRICTED - For internal use only超滤技术简介截留分子量:标准 “ 切割分子量(MWCO ” 来描述 超滤膜孔径的大小,定义为膜具有 90%以上截留 的最小分子量物质;孔隙率:过流微孔总面积在膜丝总表面积中所占的 比例;通量 (Flux:产水透过膜的流率,通常表达为单位 时间内单位膜面积的产水量,其单位多用 L/m2.h ;DOW RESTRICTED - For internal use only

3、超滤技术简介透膜压差 (Trans-membrane Pressure:简称TMP ,即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;全流过滤 TMP = 进水压力 -产水出口压力;DOW RESTRICTED - For internal use only按组件形式分类超滤膜一般分为板框式(板式、中空纤维、管式、 卷式等多种结构。其中,中空纤维式是国内应用最为 广泛的一种,根据进水方式不同还分为内压式和外压 式中空纤维膜。DOW RESTRICTED - For internal use only醋酸纤维素(CA:优点是低价,亲水性好,不易阻塞污 染。弱点是易被微生物吞噬,对于pH

4、和温度适应范围小。 聚砜(PSO:自从1975年以来已被广泛应用于UF和MF膜。 优点耐温和耐pH能力好。缺点不能抗油、油脂、脂肪和两 极溶剂。聚偏二氟乙烯 (PVDF:优点是其高度的碳氢化合物抗氧 化能力强。缺点很难制成有良好超滤分离特性的膜。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。按制膜材料分类DOW RESTRICTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要 Norit (X-FLOW 诺瑞特(荷兰内压式膜材料:聚醚砜PES (聚砜DOW RESTRICTED - For internal use only

5、国内外主要超滤厂家及产品概要Norit 超滤膜特点1:卧式膜系统采用类 RO8寸标准设计,有一定互 换灵活性;2:开发在线智能浊度监测系统,自动控制进水流 量和反洗周期;Norit 超滤膜不足1:内压式中空纤维膜不适用高 SS 水源,前处理 要求严格;2:PS 聚醚砜材质耐氯性不强,化学清洗 NaClO 浓度仅为 200ppm ;DOW RESTRICTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要膜材料:PS (聚砜内径:0.9mm截留分子量:110w通量:4560gfd(76102 L/m 2h 运行方式:内压式美国 Koch 科氏滤膜DOW RESTRI

6、CTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要美国 Koch 科氏滤膜特点特点:KOCH 公司为中空纤维超滤膜完全不对称楔 型结构的发明者(ROMICON ,1973;进水接触的一侧膜结构致密, 而与透过液接触侧膜结构疏松,呈现楔型(倒喇叭口 形状;DOW RESTRICTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要PALL 超滤膜(美国-microza颇尔公司于2004年成功的完成了USFilter旗下过滤和分离集团(简称FSG的收购,包括FSG集下的Filterite,SeitzSchenk,FluidDynamic

7、s,Schumacher,以及Exekia公司,此外,2003年12月与美国Groe公司联合,进一步提升了自己的实力。被美国(FORTUNE杂志评为美国500家最大企业之一 。DOW RESTRICTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要 PALL 超滤主要技术参数:运行方式:外压式膜孔径:0.1m膜材料:PVDF (聚偏二氟乙烯通量:60150L/m 2.hDOW RESTRICTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要 I nge(德国滢格超滤膜特点:内压式材料:聚醚砜特点:多孔结构纤维丝,每根毛细管内含 7

8、根内径 0.8mm内径的 纤维DOW RESTRICTED - For internal use only国内外主要超滤厂家及产品概要 日本久保田(kubota 日本东丽超滤膜(Toray 海德能-HydraCap海南立升天津膜天大连欧科 浙大凯华等 海德能大连欧科DOW RESTRICTED - For internal use only中空纤维式膜与卷式膜的比较中空纤维比卷式膜更易清洗,维护更方便卷式进料腔淤积微粒无法清除,格网结构造成清洗死 角多卷式透水阻力较大导致其膜通量一般比中空纤维式低 卷式超滤膜无法进行完整性检测卷式膜组件总表面积大,容积填充率大于中空纤维式DOW RESTRIC

9、TED - For internal use only内外压式中空纤维膜比较外压和内压各有优缺点 外压式操作比内压式适应更大的进水悬浮物浓度外压式 内压式DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL-UF 与类似产品比较优势 制膜材料优势:PVDF 尽管它很难使膜具有良好且稳 定的分离特性,按一般认为制膜过程很难将膜孔径 做到 0.1m以下,但 OMEX 做到 0.03 m,是惟 一的 PVDF 材质超滤膜;PVDF 材料自身优点就是其高度的抗碳氢化合物和氧 化环境的能力,因此 OMEXELL 超滤膜有很强抗氧 化能力;DOW RESTRICTED

10、 - For internal use onlyOMEXELL-UF 与类似产品比较优势 孔隙率:OMEXELL 采用有专利配方和制膜方法生产 的超滤膜,其孔隙率非常高,因此对一般各类型 水质膜通量可以高达 60120L/m 2h;亲水性和接触角:亲水性往往采用接触角来衡量, 由于 PVDF 为非亲水材料, OMEXELL 特有的亲水 改性减小了膜表面接触角,有助于减缓膜面污染 和增大通量;DOW RESTRICTED - For internal use only 国内外主要超滤厂家及产品概要 OMEXELL-UF膜具有最前沿的超滤膜不对称结构,即由 致密的皮层和多孔的支撑层构成,通常支撑层

11、的孔径 要比皮层高一个数量级以上;特有成膜技术改善了基 膜的晶核排列提供更强的支撑强度;这种结构有以下 的优点a致密的皮层提高了过滤的精度;b多孔的支撑层 降低了过滤的阻力,并且使得穿过皮层的微小杂质被 截留的几率降低到最小。DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL 超滤膜组件的介绍进水断面布水口 中心管内部布水口DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL 超滤膜组件的介绍产水端面产水侧端盖DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL 超滤膜组件的介绍

12、SFP2860产水侧DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL 超滤膜组件的介绍 超滤的运行有全流过滤(死端过滤和错流过滤两 种模式。全流过滤时,进水全部透过膜表面成为产水; 错流过滤时,部分进水透过膜表面成为产水,另一 部分则夹带杂质排出成为浓水。OMEXELL-UF可根据需要和进水不同水质采用全流或 错流过滤。DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL-UF 的运行介绍DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL-UF 的运行介绍 全流过滤能耗低,操

13、作压力 低,制水效率高从而运行 成本也低;错流过滤能处理悬浮物更高 的流体,当进水中悬浮物 含量大于 50mg/L或浊度为 45NTU 时采取错流运 行;一般错流浓水流量不 大于 0.5M 3/h;两者与平行流过滤、垂直流 过滤的关系;DOW RESTRICTED - For internal use only启动前的检查内容:1、超滤前处理系统运行正常, 超滤进水符合设计要求;2、排水系统已经准备完毕;3、 PLC 程序已经输入;4、电路系统检查已完成,机泵 运行正常;5、管路系统连接完成并清洗干 净;OMEXELL-UF 的运行介绍DOW RESTRICTED - For internal

14、 use onlyOMEXELL-UF 的运行介绍 启动的基本步骤:1、启动原水泵;2、装置灌水和冲洗;3、设置和调整进水压力、装置产水量;4、启动反洗泵,设置和调整反洗压力;5、设置和调整进气压力;6、设置和调整连锁报警点;7、设置反洗时间间隔;8、设置气擦洗时间间隔; 9、设置并联装置反洗顺序;DOW RESTRICTED - For internal use onlyOMEXELL-UF 的运行介绍DOW RESTRICTED - For internal use only超滤装置运行程控步序表DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 1-反洗

15、超滤的清洗方式包括水的正洗、反洗,气洗,分散化学清洗(CEB,化学清洗(CIP等。正洗、反洗、能将表面大颗粒胶体、滤饼层去除;气洗可以增 强正洗、反洗的效果。DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 1-反洗反洗过程,倒楔形膜孔在反洗水压下扩张有利于 污堵物洗出;正洗将洗出物彻底排除组件;DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 1-反洗反洗流量越大,对膜组件的清洗效果 就越好。但是反洗流量大,就需要在中空纤维膜的内壁施以较大的水压,过大的水压会导致中空纤维膜的破裂,故反洗流量是通过反洗水压来控制;反洗透水

16、速率 100150L/m2 h ;SFP 的反洗压力应控制在不大于 2bar反洗流量压力确定DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 1-反洗反洗频率确定OMEXELL-UF常采用了全流过滤的运行模式,为了保 证滤膜在此工作状态下的膜通量不发生大的衰减, SFP采用了频繁冲洗技术,使膜表面截留的污染物在 形成较厚的滤饼前被清除;频繁冲洗的频度取决于进水中杂质的 含量和种类,一般需通过现场的调试 来确定,并且在运行过程中根据进水 的变化及时予以调整; DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 2-气洗气洗的目

17、的,就是利用压缩气体在组件内纤维之间的爆破形成的震荡,使附着在膜纤维表面的污染物质得以剥落,达到强化冲洗效果和节约反洗耗水的目的。但过分强烈的气流会导致膜纤维的断裂,造成产水水 质的下降;气擦洗示意图DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 2-气洗OMEXELL-UF 组件气洗时,进气量的控制是通过对进气压力的控制来完成的,进气压力应控制在小于1.0bar 为宜,单只组件平均进气量在 512Nm 3/h气洗频度稍小于一般维护反洗频度,频度具体根据进水水质特殊性和中 试或调试阶段数据为依据;实际清洗照片 DOW RESTRICTED - For in

18、ternal use only维护篇之 3-化学加强洗 (CEBChemically Enhanced Backwashing(CEB 一般在进水水质较差时候选用,根据水质不 同选择加酸反洗、加碱反洗或两者组合交替 进行;酸洗推荐选用酸种类为:盐酸、柠檬酸、草酸 等;可以去除由于进水含有铁、铝等金属胶 体污染,也可预防硬度结垢;碱洗常用药剂为氢氧化钠,主要去除有机物和 活性生物引起的超滤膜组件污染; DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 3-化学加强洗 (CEBDOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之

19、3-化学加强洗 (CEB超滤膜长期使用运行过程中,预处理和维护反洗只能解决膜被污染速度的快慢问题。而无法从根本上解决污染问题。即使预处理再彻底,水中极少时的杂质日积月累而使膜的分离性能逐渐受到影响;即使在CEB阶段也有部分通量不能清洗得 以恢复;(引入CIP概念DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 4-离线化学清洗 (CIP正常维护和化学加强洗无法遏制膜性能恶化时,采取 离线化学清洗(CIP 定期、不定期的对膜组件进 行化学清洗,以恢复膜的通量和截留率。CIP 进行条件:在相同温度下 OMEXELL-UF 超滤膜跨 膜压差上升 1bar ,且气洗

20、、反洗和化学加强洗不能 恢复膜性能时进行;DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 4-离线化学清洗 (CIPCIP 前注意事项1:超滤膜进行化学清洗前都必须先进行夹气反洗;整个清洗 过程约需要2 -4个小时;2:清洗剂在循环进膜组件前必须经过15的滤芯过滤,以除 去洗下的污物,清洗结束后必须将滤芯取下;3:清洗液温度应尽量高一些,一般可控制在30-40; 4:必要时可采用多种清洗剂清洗,但清洗剂和灭菌剂不能对 膜和组件材料造成损伤。在使用另一种清洗剂清洗前应用纯水 将系统内上一清洗药剂冲洗干净;5:不推荐使用有机溶剂类清洗药剂清洗OMEXELL超滤

21、; DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 4-离线化学清洗 (CIP(1:采用酸性溶液清洗超滤膜该清洗方案适用于,由于当进水中 Fe 或 Mn 的含量超 过设计标准,或者超滤膜组件的进水中 SS 特别高, 而对膜的浓水侧造成的非有机物污染。(2:采用用碱性氧化剂溶液清洗超滤膜当进水中有机物含量高,可能引起滤膜受到有机物污 染。并且当条件有利于生物生存时,一些细菌和藻类 也将在超滤膜组件中产生 , 由此引起生物污染。此情 况碱洗效果较好;原则:能与污染物质发生失稳,脱离作用的化学清洗 药剂可选用,但以不会造成膜材料损伤为前提;清洗方案选择:DOW RESTRICTED - For internal use only维护篇之 4-离线化学清洗 (CIP特别警告提示 : 任何情况下都要避免身体直接接触化学清洗所用 药剂 进行清洗时,