超滤培训手册.doc

超滤操作维护手册目 录一、工艺概述2二、超滤简介32.1滤膜定义32.2 超滤分离特性32.3 超滤、微滤与常规过滤的优点32.4 超滤相关术语4三、设备规范73.1设备清单73.2超滤装置及膜组件简介7四、工艺设计94.1运行原理94.2工艺流程104.3装置程控步序104.4反洗系统设计114.5化学清洗设计124.6在线加药设计13五、操作运行145.1145.2参数设定14六、膜组件维护清洗146.1物理清洗146.2化学清洗156.3注意事项17七、日常维护和故障处理187.1超滤系统的日常维护187.2超滤系统的故障分析197.3停机保护19八、运行记录维护表20一、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0.0010.1m，截留分子量（Molecular weight cut off）为1,000500,000 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。二、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0.0010.01um，微滤的颗粒截留范围比超滤高出12 个数量级，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）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L/m2h。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。TMP=（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NaClO）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（Cleaning in place-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 (Recovery)产水量与给水总量之百分比。13）膜污染（Membrane fouling）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水量的23 倍，因此膜组件反洗通量可以按100200 L/m2h；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 30m H2O 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% HCl、2%柠檬酸；b、碱洗：0.1% NaOH+200 ppm NaClO；c、先碱洗后酸洗：首先 0.5%NaOH，然后 0.2%HCl；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 50100m。4.6在线加药设计为抑制膜组件内细菌滋生，可以单独设置该加药装置。加药有两种方式：一种是在进水中连续加入 15ppm NaClO 的加药过程；另一种是在反洗水中加入1015ppm NaClO 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0.1MPa 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，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%左右的EDTA溶液有机物脂肪、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、Triton 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%左右的双氧水或50ppm 的次氯酸钠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。普遍采用的三种清洗方案：a、酸洗：0.2%HCl、2%柠檬酸，适用于铁污染及碳酸盐结晶污堵；b、碱洗：0.1% NaOH + 200 ppm NaClO，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%HCl，适用于混合污染。3）超滤系统的化学清洗过程如下图所示：6.3注意事项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 2535，提高清洗液温度能够提高清洗效率。5）避免与 NaOH、NaClO 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。 147.2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，采取相应的清洗方式。产水流量过高根据操作指导中的要求调整流量。进水水温过低提高进水温度。产水流量小超滤膜组件被污染查出污染原因，采取相应的清洗方式。阀门开度设置不正确检查阀的开启状态并调整开度。流量表出问题检查并校对流量表。供水压力太低提高压力，调整参数。进水水温过低提高进水温度。产水水质较差进水水质超出了允许范围检查进水水质，浊度、COD、SS。膜组件发生破损查找破损原因、更换或修补膜组件。在自动状态下系统不能运行供水泵不启动查找接线是否错误；手动状态重新启动，正常后转换为自动控制。液位信号故障检查触摸屏显示的液位与实际液位是否一致，液位是否符合停机条件进水压