超滤系统应用探讨

1、超滤系统应用探讨第1页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三内容提要公司与产品简介如何选择超滤产品DOW超滤的运行过程我们的经验是什么应用领域与案例Q&A第2页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三公司与产品简介如何选择超滤产品DOW超滤的运行过程我们的经验是什么应用领域与案例Q&A第3页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三全球领先的科技公司，2007年销售额达到540亿美元1897年由Herbert H. Dow 在美国密歇根州米德兰市创立在全球37个国家设有180余处生产基地，可供应3,500多种产品在全球约有42,000名员工陶氏简

2、介公司创始人： Herbert H. Dow第4页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三1930s 开始对华贸易1957 在香港设立办事处1968 在台北设立办事处1972 开始向中国直接销售1976 香港青衣聚苯乙烯工厂投产1980 在北京设立办事处1981 在上海设立办事处1989 成立浙江太平洋化学有限公司1998 广州聚氨酯组合料工厂投产2002 张家港基地投产2004 设立大中华区，总部设在上海2005 宣布在中国设立陶氏研发及信息技术中心2006 全资收购欧美公司，水净化部成立陶氏大中华区大事记第5页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三十一大生

3、产基地五大业务中心1,400多名员工 2007年销售额逾 33亿美元 香港 宁波南岗广州 ZJG北京上海台北武汉中山新竹南通业务中心生产基地 地区总部陶氏大中华区湖州第6页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三我们的愿景，使命，价值观与战略愿 景：成为全球规模最大、盈利最佳且最受尊敬的化工公司使 命：通过掌握和运用科学和技术，坚持不懈地改进可推动人类进步的因素 价值观： 诚信并以人为本战 略：加强陶氏专营基础化学品业务的优势，优先对功能性化学品业务投资第7页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三DOW能为您提供什么？RawWaterStorageTankRe

4、claim (Recovery)SystemUFUVSecondary Loop (Polishing Stage)Pre-treatment SystemStorageTankFinal PolisherMulti Media Filter or UFStorageTankPoint of UseOptionalDischargeStorageTankPrimary Loop (Roughing Stage)2B3T System (UPCORE* System)Single Pass RO + Working Mixed BedDouble Pass ROSingle Pass RO +

5、CDI or EDIPolishing Mixed BedOptionalROIXUFEDI* 陶氏是世界上唯一能同时提供包括：超滤，反渗透，电除盐（EDI）和离子交换树脂在内的关键水处理产品的全球性公司第8页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三DOW超滤和EDI水处理产品选择SFP 2680SFP 2660SFP 2860产品(Product)膜组件(Membrane)电除盐组件(EDI)超滤膜 (UF)MBR膜 （浸没式）EDI 210&UEDI 316第9页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三DOW SFP超滤膜的介绍 膜形式外压式中空纤维膜材料P

6、VDF（聚偏氟乙烯）壳体材料UPVC（聚氯乙烯）公称膜孔径0.03um膜丝外径1.3mm组件型号组件公称膜面积m2(ft2)组件重量（湿态）kg(1b)组件尺寸(mm)SFP264020(215)22(49)1651356SFP266033(335)32(71)1651856SFP268044(474)44(97)1652356SFP286052(560)83(183)2251860SFP288070(753)98(216)2252360最大进水压力6.0bar(87 psi)产水浊度（NTU）0.2NTU产水SDI（15min）2.5TOC去除率（占产水百分比）20% - 60%目前的主力产

7、品第10页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三特点： 小筛分孔径和高填充密度在保证产水质量 前提下增加单位体积的产水量。 缺陷少 对进水水质的要求宽 化学稳定性高，适应化学清洗剂 清洗方便 抗拉、抗压强度高 低运行成本膜丝断面 SFP超滤膜的特点 1st 分离层进水 (O/I)Lumen Area2nd 分离层0.30 mm 厚度第11页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三膜的特性 化学稳定性 聚偏氟乙烯（PVDF）材质的化学稳定性是各类膜材质中最优异的，耐受氧化剂等化学药品的持续清洗能力强。第12页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期

8、三膜的特性 强度未加工的聚合物强度使用高分子量 PVDF 300,000无需加强材料的超强度膜结构第13页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三典型系统流程图膜系统的基本构成第14页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三现场照片模块化的设计和小的占地空间第15页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三公司与产品简介如何选择超滤产品我们的经验是什么应用领域与案例Q&A第16页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三哪些因素影响膜过滤过程？宏观流道与颗粒杂质-内压？外压？微观流道（孔径、临界通量）-MF?UF?膜与杂质的相互作用-

9、膜材质的选择水本身（温度）膜的选择原理第17页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三1：宏观流道内压？外压？污染物在膜丝两端的累积外压膜具有各大的过滤空间（是内压膜2倍左右）-更高的抗污染性能第18页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三内压式，流道空间固定，当进水悬浮物含量较高时，宜采用错流过滤，或者降低水回收率。假设原水悬浮物含量50mg/L，错流过滤，单程回收率95，则出水端的悬浮物含量高达1000mg/L。采用内径更大的管式膜来处理发酵液、活性污泥等高悬浮物体系。项目内压膜1内压膜2外压膜1流动形式内压内压外压纤维外径/内径,mm1.3/0.81.3

10、/0.81.25/0.7预过滤精度要求,m150150300进水最大浊度，NTU1001003001：宏观流道内压？外压？第19页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三外压包括浸没式，流道空间不固定，常采用夹气清洗的方式，利用气泡的剪切、湍动提高清洗效果。内压式采用夹气方式效果不明显，多采用分散化学清洗（CEB）的方式。引发清洗的问题1：宏观流道内压？外压？第20页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三1. 宏观流道问题小结外压式操作，对来水最大颗粒粒径要求宽松；外压式操作，允许进水更高的悬浮物含量；外压式操作，单程回收率更高，应对水质波动能力强；外压式操作

11、，采用廉价的气水混合清洗效果更好。第21页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三为什么选择“UF”？UltrafiltrationMicrofiltrationPermeateFlux时间MicrofiltrationUltrafiltrationCIP/BW FluxUFMF清洗通量恢复好通量衰减快2：微观流道孔径？第22页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三更小的过滤精度 更好的产水水质为什么选择“UF”？第23页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三表1 MF设计情况项目参数备注设计产水量200T/H/套膜面积50m2回收率90膜组

12、件数30支/套设计通量133 l/m2.h设计通量过大产水流量6.7m3/hr/支MF?UF?表2. MF实际运行情况项目参数备注实际产水量(平均)90T/H/套为设计值的45膜面积50m2回收率（平均）75膜组件数30支/套实际运行通量60 l/m2.h为设计值的45产水流量3m3/hr/支-实际案例研究MF: 实际运行通量衰减超过45！第24页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三表3. 运行情况No.项目频率时间1反洗周期3050min24min2化学加强洗（EFM）12次/天80分20秒3化学清洗周期10天8小时4MF压差（TMP）11.5Bar项目EFMCIP药品浓

13、度1001000ppm,NaClO2000mg/L柠檬酸10005000ppm,+2%NaOH/2%柠檬酸清洗时间80.2min8小时时间间隔12次/天10天MF?UF?频繁的化学清洗和高的药耗第25页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三2：微观流道结构、材料、应用？海绵体，抗压密，强度高指状孔海绵体（DowTM UF)优点流动阻力小流动阻力大缺点抗压密性差，强度差抗压密性好，强度好适用疏水性材料；硬脆亲水性材料；柔韧指状孔，短时通量高指状孔海绵体第26页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三2. 微观流道问题小结超滤过滤精度高；超滤可能初始通量低，但长期

14、通量高；存在临界通量，宜通过小试、中试等确定合理的设计通量；膜丝需要一定的抗压强度，否则不能保证长期供水量。第27页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三使用某种絮凝剂，增加悬浮物含量，但是改善了凝胶层的性质，显著提高通量可以建立一种评价通量衰减的方法，或者反映凝胶层性质的参数，以定量表述此现象。胶体或者悬浮物的带电性质3：膜材料与杂质的相互作用第28页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三材质的选择规模（m3/h)投运时间MBR/UF材质燕山石化120004-6PVDF燕山石化40004-10PVDF齐鲁石化15004-6PVDF哈石化13006-3PVD

15、F.90的石化废水回用采用PVDF超/微滤膜！Why?第29页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三膜材料的一些物理性能膜材料熔点其他物理性质应用聚丙烯腈(PAN)-机械强度j较差(1) 果汁饮料的浓缩与精制(2) 水的净化与除菌聚醚砜(PES)刚性材料, 柔软性较差不同的工业废水水的净化与除菌市政污水海水淡化食品和制药业聚偏氟乙稀(PVDF)176机械强度好, 柔软性好, 耐热好不同的工业废水水的净化与除菌市政污水海水淡化食品和制药业聚氯乙稀(PVC)175机械强度较好水的净化中空纤维物理性质PVDFPS/PESNaOCl最大清洗浓度, ppm20005000100500第

16、30页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三膜材料的化学性能更宽的应用范畴第31页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三膜材质对水中化学物的适应性比较有机物PVDFPES冰醋酸CN苯甲醇CN氯仿(三氯甲烷)CN氯甲烷CN三氯乙烷CN丙酮CN甲乙酮LN醋酸乙酯LN二甲基亚砜DMSONN四氢呋喃NN苯胺NN二乙基乙酰胺NN吡啶SL苯酚，10水溶液LN第32页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三3. 膜与杂质的相互作用小结杂质带电性质对超滤通量影响很明显；絮凝剂、氧化剂等可以调剂水质，显著改善膜的污堵；有机物类的吸附污堵因有机物的种类不同而千差

17、万别；对膜进行的必要化学清洗要求膜材质化学稳定性好，PVDF是目前最佳的选择。第33页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三TempViscosity cPC/ C cP cP40C41.56772.39101.30771.99181.05581.61201.00491.53250.89351.36300.80071.22350.72251.10400.65601.00450.59880.91500.54940.84550.50640.774. 水本身的性质温度（粘度）flux= *D2 *PTM* / (k*t * )第34页，共64页，2022年，5月20日，17点37分

18、，星期三过膜压差水温对产水量/压差的影响第35页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三对超滤的性能要求Summary可靠的去除效果耐化学清洗（尤其是耐氧化性）-应对膜的污堵高污染负荷-可经受水质的波动高机械强度-可经受频繁的清洗-高抗老化性宽的进水限制-降低预处理的投资-膜的耐冲击性均一的产品品质第36页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三公司与产品简介如何选择超滤产品DOW超滤的运行过程我们的经验是什么应用领域与案例Q&A第37页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三概要化学清洗 (CIP)气洗反洗化学分散洗 (CEB)在水质特别差或水

19、质波动较大时可选正冲洗反洗周期过滤运行过程:DOW超滤膜组件的运行过程第38页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三FiltrationUltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluent第39页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三UltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentAir Sco

20、ur第40页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三Air Scour - DrainUltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluent第41页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三Backwash TopUltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluent第42页，共64页，2022年，5月20日

21、，17点37分，星期三UltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentBackwash Bottom第43页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三Typical Flow Diagram (Dead-End Mode)UltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluent第44页，共64页，2022年，5月20日，

22、17点37分，星期三CIP 过程CIP:有机物、微生物污染:0.1%NaOH0.2%NaCIO(Cl2) 无机物污染: 12% 柠檬酸, 0.4% HCI 压力： 3bar 流量： 1-1.5m3/hr/膜PumpCIP溶液箱第45页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三公司与产品简介如何选择超滤产品DOW超滤的运行过程我们的经验是什么应用领域与案例Q&A第46页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三超滤系统的运行经验进水添加混凝剂的经验；来水需认真控制微生物的经验沿河企业夜间偷排污水影响超滤的经验通量过高造成的清洗频繁频繁化学清洗对膜材料的要求废水中潜在有

23、机物对膜材料的破坏作用分散清洗频率高增大运行费用来水悬浮物不稳定造成超滤污堵第47页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三通量的选择经验选择高初始通量，TMP上升较快，CIP频率高！A组件通量衰减，采用高频率的维持性化学清洗高初始通量？通量衰减快，压差上升快，清洗频率高低初始通量？通量衰减慢，压差上升慢，清洗频率低第48页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三对于不同水源，兼顾投资费用和运行费用，选择合适的通量值！-通量与投资费用&运行费用通量的选择经验第49页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三产水地下水地表水石灰软化、混凝、澄清、过滤

24、超滤反渗透浓水海水活性碳反洗水 EDI经生化处理的废水主要污染物指标：悬浮物(ss)、浊度（NTU）、胶体等-超滤能去除的污染物 CODcr、BOD5、N-NH3、总磷（TP）、油等 微生物（厌氧菌、好氧菌等） TDS、硬度、碱度、总铁、二氧化硅、重金属、难溶盐等 超滤的污染物超滤预处理工艺的选择经验第50页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三源水水质波动的经验解决方案：加强预处理预处理工艺的选择？原水自清洗过滤器超滤原水混凝/澄清超滤原水MMF超滤。周期性调整加药 -夏季微生物滋生时，可考虑增加氧化杀菌剂的投加量，同时注意还原剂投加量的调整调整膜系统运行参数 -反洗、清洗

25、参数的调整第51页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三温度波动的经验解决方案:（1）换热装置的添加（2）按低温设计膜系统（3）原水的勾兑 。大唐王滩海水淡化：该项目海水水温季节波动较大（027），对超滤和反渗透系统的运行影响较大：解决方案：（1）冬季可抽取电厂冷却水的排水，其水温可比原海水提高约10；（2）系统的设计水温为1015的低温。玉环电厂也采取（1）的方法第52页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三膜污染控制的经验UF系统：微生物污染-氧化杀菌剂的使用问题有机物污染絮凝剂污染-絮凝剂的投加量问题腐质酸污染RO系统：微生物污染(厌氧菌）-氧化杀菌剂的使用问题-非氧化杀菌剂的使用问题有机物污染絮凝剂污染EDI系统:RO产水箱到EDI系统间的管路二次污染问题增加保安过滤器？减少了颗粒对EDI进水流道的污堵，增加了微生物污染的几率（建议连续运行）第53页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三超滤膜应用的注意事项知道?原水如何变化？污染物来源？如何污堵？如何清洗？选择何种清洗药剂？通量是否可恢复？超滤膜丝是否机械受伤？是否老化？ 注意!膜不是万能的；要充分重视水源的复杂性；要充分重视超滤的预处理工艺的选择；系统参数设计要科学。第54页，共64页，2022年，5月20日，17点37分，星期三公司与产