2016超滤技术-用膜工艺代替传统水处理技术

1、超滤（UF）技术的应用 用膜工艺代替传统水处理技术,超滤-反渗透预处理,中空超滤膜特性,中空纤维UF膜 特性,中空纤维UF膜 工业应用领域,化工，石化和炼油 前处理和回用 发电（工业，工用事业） 前处理和回用，汽轮机，冷凝塔 饮料及瓶装水（工业用饮用水） 混合段 食品厂用水 前处理，冲洗水回用 半导体 前处理，化学处理水回用，晶片切割水回用 医药用水 USP 和注射用水质 矿业 钢铁业 纸浆及制造业,原水前处理（地表、地下、自来水、循环水） 替代澄清池 替代砂滤 RO 前处理 离子交换前处理 纯化处理 去除颗粒（如18兆欧水） 去除微生物及热原体 RO 或离子交换后处理 水循环和回用 生化处理

2、后 澄清后（二级和三级,中空UF 膜水处理应用,原水前处理（地表、地下、自来水、循环水） 替代澄清池 替代砂滤 RO 前处理 离子交换前处理 纯化处理 去除颗粒（如18兆欧水） 去除微生物及热原体 RO 或离子交换后处理 水循环和回用 生化处理后 澄清后（二级和三级,中空UF 膜水处理应用,膜分离孔径分布,反渗透,纳滤,超滤,微滤,0.001,1.0,0.1,0.01,0.0001,微米,单价盐,二价盐,糖,病毒,胶体,硅,蛋白,微生物,浊度,悬浮物,切向膜过滤,R = 0,R = Partial,R=100,水,盐,Dissolved Solids,BOD,COD,小分子聚糖,不对称膜,渗透

3、水,压力,Flow , Q,进水,通量,用超滤和反渗透代替传统水处理法,废水,半导体用水处理和废水回用,传统水处理,回用,排放至废水处理,双层膜,冷凝塔,UF处理功能,UF能去除什么？ 硅 胶体 颗粒 藻类 菌类 肠形菌 病毒 热原体 原生动物 油和脂 蛋白,UF能降低什么？ TOC 色素 不能去除什么 盐 汽油 糖 酒精 小分子量分子物,中空超滤（KOCH/旭化成）去除率,组份 PM10PM100 胶体硅 99.8%99.0% 胶体铁 99.8%99.0% 胶体铝 99.8%99.0% 悬浮物 5 LRV4 LRV 浊度 0.3 NTU SDI 1.0 SDI Giardia 6 LRV5

4、LRV 原生动物 6 LRV5 LRV 菌类 6 LRV5 LRV 病毒 5 LRV4 LRV 内病毒 4 LRV2 LRV TOC avg. 70% avg. 30,LRV = Log 降低系数 例如: 6 LRV=99.9999,为什么使用UF膜过滤,物理阻挡，不同于常规过滤 可用空气扩散和肉眼作在线完整检验 稳定的产水质量，甚至进水质水质有突变时 预料0.1 NTU,甚至进水为 250NTU时 可处理水源大范围变化 无需加药水处理技术 废除凝结剂和凝絮剂的处理 在过滤水中无剩余化学品 无需一直由操作者操作 仅在间隙清洗时使用化学品,为什么用UF膜过滤,诱人的经济性和环保性能，用于使用后的

5、工艺水的闭路循环 零排放工厂 降低投资费用 降低运行费用0.2 至 0.3元/吨水 改善下游系统的工作情况 (RO, IX) 反渗透通量改善30% 降低操作费用 在反渗透清洗频率方面有更多改善 提高反渗透膜寿命,为什么用UF膜过滤,代替澄清池和砂过滤器 全自动系统 更小的空间需要 更近似25-50% 的常规处理 小的建筑 可简易扩大的模式设计 少的人力需求 人力仅清洗和监控需要 成熟的技术 膜技术是一种工业标准 长的膜片寿命 典型5年或更长,中空纤维UF膜优点,完全不对称结构以便最好 的清洗性和最小的膜阻力,均匀微孔分布的膜 多种规格纤维内径,无内部内阻力,fiberadv.cdr,中空纤维由

6、内到外操作的优点,外内 导致纤维死角堵塞源于 外面无均匀的流道,内外 进料中的微粒通过空心纤维且不会堵塞,产品水,产品水,供水,供水,开放通道,不对称UF膜结构,进水,透过液,无内部阻赛 低膜阻力 高通量,传统过滤膜多为对称多孔结构,进水,滤液,中空纤维内径,针对不同水质多种纤维内径规格 20 mil 用于最后过滤 最大程度前处理过的进水 膜壳内最大程度的膜面积 35 mil 用于大多前处理应用 43 mil 用于高悬浮物原水 75 and 106 mil用于特脏原水,20 mil (0.5 mm,35 mil (0.9 mm,43 mil (1.1 mm,75 mil (2.0 mm,106

7、 mil (2.7 mm,8/10”工业超滤膜管操作,原水进入中空纤维内腔，由内向外直接通过纤维的过滤。 通常原水由膜件的一端进入，在30-40psi的压力驱动下流经整个长度的纤维。 较高固含量的浓缩液自膜件的另一端排出。 透过液经纤维膜壁的过滤流入膜件中心的透过液收集管中。 透过液经收集管自每支膜件一端的中心流出,进水流向及透过液流向,进水流向自下而上流经中空纤维的中央 透过液经过纤维壁的过滤进入中央透过液收集管，在此作为分离后的料液被排出,运行时流向Up flow - Down flow,运行 / 反冲洗,循环， 如何操作,当关闭透过液阀门时，循环操作是一个机械的清洗过程，其类似于部分反冲

8、洗过程 在膜件进水端透过液依旧经纤维排出，这是由于纤维内侧较高压力所至 当进水流经整个纤维长度会损失部分压力。现在平均透过液的压力较高，此透过液会从纤维外侧反向压入纤维内侧，以帮助去除累积的固形物 循环过程是整个清洗过程的一部分,Permeate Valve closed,中空超滤优点工业用水处理,高通量不对称膜 卓越的去除性能，去除微生物，胶体和固体微粒物质 卓越的抗污染性能，适用于废水 稳定的产水水质 能耐氯， H2O2 长的膜寿命 容易作全面检验 透明的膜管及配件,优势 占地小9 万吨/天- Appleton, WI,垂直，透明滤管,膜件平行排布，而非串连 防止反冲洗过程中膜件连接间颗粒

9、物累积 易于进入每支膜件 能够方便地为日后系统扩充预留空位,中空纤维完整性测试,可用肉眼直接观察的压力试验,用于空气试验的自动监测 Monitor automatically with air hold test,中空纤维滤管 3 inch, 5 inch and 8 inch Diameter,超滤（KOCH）系统,超滤-反渗透预处理,水处理和废水处理,中空纤维UF膜 用于原水、循环水和废水处理的大容量产品,超滤作反渗透前处理的优点,超滤是一种有力的膜工艺 去除供水中的有害成份（硅酸盐、细菌和悬浮固体） 减少进入反渗透系统污物 SDI 1, 甚至原水浊度很高时 硅酸盐减少 99%+ 超滤捕获

10、那些通过离子交换设备的硅 减少反渗透系统工作压力 (30%) 采用强力化学清洗及KOCH超滤是耐氯的 敞开式通道内腔处理高浓缩污泥 可被反冲洗（中空纤维,各种处理步骤的SDI范围,进料水70%微粒小于10微米，须经下列所有处理步骤连续过滤 供水 6.0-6.7 多介质过滤器排出 4.1-4.7 颗粒状活性炭 3.9-4.1 逆流再生软化床 3.9-4.1 抛光软床 3.9-4.1 5 微米管过滤器 2.7-3.0,淤泥密度指标（指数,SDI 是定量检验低度混浊水源中相关悬浮物和胶质微粒物质. 反渗透膜同污物有密切关联 绝大多数反渗透系统要求 3 SDI 堵塞速率 0.45 微米 膜片47毫米

11、SDI=（1-ti/tf）/ T x 100 T = 5,10 or15 min 间隔 Ti = 最初500 ml 取样 Tf = 最终 500 ml 取样 最坏值: SDI5 = 20 SDI10 = 10 SDI15 = 6.6 最佳值: 0,闸阀,调压阀 压力表,用超滤减少水中的悬浮物固体和胶体污泥组份,用 UF膜（ 30mil-PM100） 处理城市水源,淤泥密度指数,供水和超滤水的SDI15值,中空纤维UF物理特性,压力 最大入口: 100 psi 最大跨膜压差: 35 psi 温度 连续: 最大75 (通常 55 ) 间隙: 95 化学暴露 间断: 氯250 ppm 碱: pH13

12、.5 酸: pH 1.5 过氧化氢: 0.1,RO 系统设计通量评估RO前处理效果,RO 通量(gfd) 水类型 无前处理 用UF前处理 工业水 8-12 10-22 经处理的河水或沟渠水 10-14 13-22 表面水(湖, 水库) 12-16 16-22 深井 16-20 18-22 RO 渗透水 20-22 20-22 用UF前处理，RO清洗频率将减少210倍,反渗透预处理,膜种类 PS/PES/PVDF等 出水水质 SDI13 出水浊度 0.1NTU 对胶体去除率 99% 对悬浮固体去除率 99% 对TOC去除率 30% 操作压力 0.030.06MPa 设计透量 60100L/m2h

13、r0.05MPa25,UF预处理与传统预处理方法比较(一,UF预处理 传统预处理 进水水质要求(浊度) 3500NTU以下 200NTU 出水水质 浊度（NTU） 0.1 35 SDI(15mins) 1.0 35 水的回收率 9095% 耗水量大,8590% 自动化程度 高 通常为半自动 占地面积 0.2 1,UF预处理 传统预处理 对于反渗透系统的影响 RO膜的使用寿命58年 3年 RO膜不可逆污染没有 经常出现 RO运行压力降低20% RO清洗频率812月 34月 RO产水量增加20% 反渗透的回收率 7580% 7075,UF预处理与传统预处理方法 比较(二,超滤优于微滤的特点,更高的

14、平均通量 长时间的更稳定的通量 更少的高和低通量峰值 更易于控制 不对称膜意味更少的膜堵塞 更好的水质UF截留了更多胶体，细菌，病毒 和更小的微粒 无海绵层淤积微粒 更易反冲 更易冲洗,中空纤维操作,0,20,30,10,Pressure,Distance,Permeate,Feed,Reverse,Flux,Forward,Flux,Feed Inlet,Feed Outlet,反冲恢复系统,UF滤管处理极高载荷的悬浮固体和微粒 选择适当的膜纤维直径，以处理高固体 提高受益达 99+% 产品水 0.3 NTU,用高固回收系统来回收超滤反洗和浓缩水,UF 反冲和高速冲洗水系统,排放,92-95

15、,收益,河水超滤特性,混浊度,供水混浊度 渗透液混浊度,UF 特性：河水泛滥条件,工业水市场我们产品处于一个广泛的应用范围,城市饮用水,膜件片,系统设计,循环,死端,小直径中空纤维,卷式滤件芯,市政废水处理,工业水,管式产品,大直径中空纤维,废水系统改造化工厂工艺水,UF/RO工艺处理石化工艺水,能力: 9,360 m3/day 回收: UF 92%; RO 80%; 总 74% 温度: 32o C 进料混浊度: avg. 7 NTU 进料 TDS: 750 mg/l 如 CaCO3 渗透液混浊度: UF 0.25 NTU; RO 0.23 NTU 系统: 5xHF128 级 膜: V6048

16、-30 mil-PM100,电厂生产锅炉进水NYSEG Milliken 电站,去除胶态硅，铝和有机物（腐蚀酸，沙酸） 减少气轮机叶片中的硅石沉淀。 降低高分子量有机物的腐蚀电位 降低气轮机维修停车时间。 减少锅炉化学品的添加 更少的补偿水干扰，意味着更长的工作时间 仅需其他公用装置提供很少的电力,减少锅炉进水胶态硅,NYSEG Milliken 电站UF,去除胶态硅土性能,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,1.2,1.4,1.6,70,90,110,130,150,170,190,Days,胶态硅土 (mg/l as,SiO2,进水,产品水,UF反冲洗及清洗循环,高速反冲洗和清洗循环的

17、最佳选择,对整排反冲洗 “上” 和 “下” 交替反冲 用化学品背冲（氯，过氧化物） 用化学品高速冲洗 用化学品循环静态浸泡,水清洗循环,步骤1 用 200 ppm NaOCl 溶液循环（监测氯水平） 时间: 10-30 分钟 可加入NaOH调节pH值到1112 步骤2 用200ppm NaOCl 静态浸泡（可选择） 步骤3 用柠檬酸或硝酸冲洗 (pH1.5-2.5) 时间: 10-30 分钟 步骤 4 用渗透水反冲后排干 (30 秒) 频率: 1x / 2-4 周(最好用于特定质量的水) 经清洗洗槽循环清洗溶剂 (t=25-50 deg. C,清洗方案,循环周期取决于水的质量 定期反冲 频率 to1x/小时 to 1x/天 时间: 30 妙 添加氯或过氧化物进背冲水