超濾培訓手冊

1、超濾操作維護手冊目 錄一、工藝概述2二、超濾簡介32.1濾膜定義32.2 超濾分離特性32.3 超濾、微濾與常規(guī)過濾的優(yōu)點32.4 超濾相關術語4三、設備規(guī)范73.1設備清單73.2超濾裝置及膜組件簡介7四、工藝設計94.1運行原理94.2工藝流程104.3裝置程控步序104.4反洗系統(tǒng)設計114.5化學清洗設計124.6在線加藥設計13五、操作運行145.1145.2參數(shù)設定14六、膜組件維護清洗146.1物理清洗146.2化學清洗156.3注意事項17七、日常維護和故障處理187.1超濾系統(tǒng)的日常維護187.2超濾系統(tǒng)的故障分析197.3停機保護19八、運行記錄維護表20一、概述超濾（Ul

2、trafiltration，UF）是一種能將溶液進行凈化和分離的膜分離技術。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜為過濾介質(zhì)，膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑（如水分子）、無機鹽及小分子有機物透過，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)截留，從而達到凈化和分離的目的。目前超濾膜被大量用于水處理工程。超濾技術在反滲透預處理、飲用水處理、中水回用等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。超濾技術在酒類和飲料的除菌與除濁、藥品的除熱源以及食品及藥物濃縮過程中均起到關鍵作用。超濾過濾孔徑和截留分子量的范圍一直以來定義較為模糊，一般認為超濾膜的過濾孔徑為0.0010.1m，截留分子量（Mo

3、lecular weight cut off）為1,000500,000 Dalton。一般用于水處理的超濾膜標稱截留分子量為30,000300,000 Dalton，而截留分子量為6,00030,000 Dalton的超濾膜大多用于物料的分離、濃縮、除菌和除熱源等領域。二、超濾簡介2.1濾膜定義膜是一種采用物理方法的高效過濾單元，指在一種流體相內(nèi)或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產(chǎn)生傳質(zhì)作用。2.2 超濾分離特性1）分離過程不發(fā)生相變化，耗能低。2）分離過程是在流體壓力差的作用下，利用膜對被分離組分的尺寸選擇性，將膜孔能截留的微粒及大分

4、子溶質(zhì)截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶質(zhì)透過膜。3）分離過程可以在常溫下進行。4）應用范圍廣，采用系列化不同截留分子量的膜，能將不同分子量溶質(zhì)的混合液中各組分實行分子量分級。2.3 超濾、微濾與常規(guī)過濾的優(yōu)點超濾膜能夠去除水中能夠找到的任何最為細小的顆粒物，超濾顆粒的截留范圍一般可達到0.0010.01um，微濾的顆粒截留范圍比超濾高出12 個數(shù)量級，一般為0.10.2um。由于微濾具有深層過濾能力，所以在一定程度上能夠去除病毒。微濾也是細菌和隱孢子蟲、鞭毛蟲等原生寄生蟲的絕對屏障，因此也用于市政水處理。UF 與MF 的分離機理與顆粒、纖維介質(zhì)過濾器等傳統(tǒng)過濾方式不同。介質(zhì)過濾依靠重力去

5、除原理，它們的標稱過濾孔徑比要捕集的顆粒大。UF 與MF 膜完全是表面去除原理就像非常細的篩子。膜表面孔徑高度規(guī)整一致，孔徑分布非常窄。大于孔徑的顆粒被膜表面排斥通過，留在料液或濃縮液一側(cè)。流體介質(zhì)本身及小于膜孔經(jīng)的顆粒會透過膜到達濾液一側(cè)。2.4 超濾相關術語1）中空纖維膜（hollow fiber membrane）外型為纖維狀、空心的具有自支撐作用的膜。2）非對稱膜 (AnisotropicMembrane)人工合成聚合中空纖維，由一層均勻致密的、很薄的外皮層及起支撐作用的海綿狀內(nèi)層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這層均勻致密的外皮層起真正截留污染物的作用。3）原水 (Feed)進入超濾系統(tǒng)的水，指未經(jīng)過處理

6、的地下水、地表水和海水，在膜法水處理中也包括城市自來水。4）濃水（Reject or concentration）除鹽或分離過程中的濃縮液，可以直接排除系統(tǒng)，也可以循環(huán)回原水儲罐。5）產(chǎn)水 (Permeate)在規(guī)定的運行條件下，膜元件、組件或裝置單位時間內(nèi)所生產(chǎn)的產(chǎn)品水的量?；旧蠠o膠體，顆粒和微生物等。6）通量 (Flux)單位時間單位膜面積透過組分的量。其單位多用L/m2·h。7）跨膜壓差 (Trans-membrane Pressure，TMP)產(chǎn)水側(cè)和原水進出口壓力平均值差異，即膜兩側(cè)平均壓力差。TMP產(chǎn)水壓力8）正沖（Forward wash/rinse）利用超濾進水泵及

7、其進水從超濾進水側(cè)的正洗閥進入，從濃水排放側(cè)的正沖排放閥排出，進一步?jīng)_洗超微濾膜表面污堵物，也能起到灌水作用。9）反洗 (Backwash)與過濾過程的水流方向相反，從中空纖維膜絲的產(chǎn)水側(cè)把等于或優(yōu)于透過液質(zhì)量的水輸向進水側(cè)。因為水被從反方向透過中空纖維膜絲，從而松懈并沖走了膜外表面在過濾過程中形成的污物。10）在線加藥反洗 (Chemically Enhanced Backwash)膜華柱式（內(nèi)壓）超濾膜組件操作手冊在反洗水中加入具有一定濃度和特殊效果的化學藥劑（普遍采用NaClO）反洗的方式，將膜表面在過濾過程中形成的污物清洗下來的方式。11）化學清洗（Cleaning in place-

8、CIP）通量降低到一定程度，裝置需要停機進行化學清洗。在中空纖維膜膜絲內(nèi)側(cè)加入具有一定濃度和特殊效果的化學藥劑，通過浸泡、反洗等方式，將膜表面在過濾過程中形成的污物清洗下來。12）回收率 (Recovery)產(chǎn)水量與給水總量之百分比。13）膜污染（Membrane fouling）膜污染是指料液中的微粒、膠體粒子、溶質(zhì)分子或細菌由于與膜之間存在物 理化學作用而在膜表面及膜孔中沉積或滋生使膜孔堵塞或變小,導致過膜阻力增大,膜的透過通量下降的現(xiàn)象。廣義的膜污染不僅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濃差極化導致凝膠層的形成(可逆污染)，二者共同造成運行過程中膜通量

9、的衰減。影響膜污染的因素很多，比如溶質(zhì)大小、菌類的滋生、膜結(jié)構(gòu)、膜的物理特性、膜- 溶質(zhì)- 溶劑之間的相互作用(包括靜電作用力、范德華力、溶劑化作用、空間立體作用) 。四、工藝設計4.1運行原理 4.2工藝流程4.4反洗系統(tǒng)設計為保證超濾系統(tǒng)的使用壽命，需要定時對膜組件進行反洗。反洗水流方向與產(chǎn)水方向相反，此操作是中空纖維膜組件特有的操作方式，可以有效地減小污染。為避免在產(chǎn)水側(cè)對膜產(chǎn)生污染和雜志對膜孔堵塞，一般采用超濾產(chǎn)水作為反洗水，或優(yōu)于超濾產(chǎn)水的水源作為反洗水。1）反洗水箱超濾反洗用水一般采用超濾產(chǎn)水，故可以不另設單獨的反洗水箱，而采用超濾的產(chǎn)水箱作為反洗水箱，一舉兩得。2）反洗水泵為保證

10、超濾膜能夠正常運行，需要采用頻繁的反洗技術，故應單獨設置反洗水泵。反洗水泵參數(shù)可以按以下選??；a、流量：一般情況下反洗水量為產(chǎn)水水量的23 倍，因此膜組件反洗通量可以按100200 L/m2·h；b、揚程：需要考慮管路損失，在滿足流量要求下，一般控制反洗水進超濾裝置的壓力在0.1MPa0.2MPa；c、泵的過流材質(zhì)應為不銹鋼。4.5化學清洗設計相同運行溫度下，超濾跨膜壓差比初始運行壓差上升 0.1MPa，或者通量下降了 20%，且通過上述常規(guī)反洗、加藥反洗等步驟后都不能恢復到理想效果時，需要進行系統(tǒng)化學清洗。清洗系統(tǒng)包括清洗藥箱、清洗水泵及清洗過濾器。該清洗為手動過程，通常采用手動配

11、藥方式，且需將待清洗裝置停機后進行。1）清洗藥箱配制貯存清洗液用。容積按以下選定：按前表 1 中所選用膜組件水容積量計算出單套超濾裝置組件的清洗液量，加上清洗管道及清洗過濾器內(nèi)清洗液的用量，再適當留有余量。2）清洗水泵a、流量：按每支膜組件產(chǎn)水流量 11.5 倍設計產(chǎn)水流量計，乘以單套裝置組件數(shù)量即可；b、揚程：一般取 30m H2O 左右；c、泵的過流材質(zhì)應為不銹鋼。3）化學清洗方式a、酸洗：0.2% HCl、2%檸檬酸；b、堿洗：0.1% NaOH+200 ppm NaClO；c、先堿洗后酸洗：首先 0.5%NaOH，然后 0.2%HCl；4）清洗過濾器清洗過濾器流量可以按清洗水泵流量選取

12、，材質(zhì)為不銹鋼，過濾精度為 50100m。4.6在線加藥設計為抑制膜組件內(nèi)細菌滋生，可以單獨設置該加藥裝置。加藥有兩種方式：一種是在進水中連續(xù)加入 15ppm NaClO 的加藥過程；另一種是在反洗水中加入1015ppm NaClO 的在線加藥反洗過程。次氯酸鈉加藥裝置含以下設備：1）加藥箱：一般按一晝夜以上的藥品貯存量。加藥箱配低液位開關，低液位報警并停計量泵；2）計量泵：按加入反洗水中次氯酸鈉濃度 1015ppm 或按進水中加入 15ppm 濃度來確定計量泵的流量，壓力大于 0.3 MPa。五、操作運行5.1 5.2參數(shù)設定六、膜組件維護清洗6.1物理清洗超濾裝置經(jīng)過一段時間的運行之后，受

13、雜質(zhì)影響，膜性能略有降低，當膜產(chǎn)水量下降20%或TMP 升高0.1MPa 時需要進行恢復性清洗。清洗的主要目的是為恢復膜的通量，保持膜的性能。1）正沖，即用清水將組件內(nèi)殘余料液清洗干凈，用清水以一定流速通過纖維原液側(cè)，將污染物洗出，可采取循環(huán)或邊洗邊排的方式。此時，濃水閥門全開（等壓清洗），產(chǎn)水口閥門全閉，清洗時間視具體情況而定，一般1030 分鐘（非在線清洗時間）。2）反洗，施以低壓，使清水（自來水或膜過濾水）由纖維濾出液側(cè)向纖維原液側(cè)滲透，膜原液側(cè)的污染物及滲入微孔中的阻塞物即被洗出，在反洗過程中，透過液不要回到清洗罐以防造成膜凈水側(cè)的污染，清洗時間視具體情況而定，一般1020 分鐘（非在

14、線清洗時間）。3）浸泡，膜經(jīng)正洗、反洗后，效果欠佳時，可用清水或藥液浸泡，使污染物疏松，一定時間的浸泡往往是去除污染的有效方法。6.2化學清洗1）由于PVDF 具有優(yōu)良的抗污染性，一般用物理清洗即可達到較好的效果，如物理清洗不理想，可進行化學清洗。iMEM 超濾膜組件污染主要是膠體，水中的Fe 或Mn 等含量的超標、或水中懸浮物濃度過高等原因造成的非有機物污染，以及水中有機生物引起的有機物污染，以及細菌微生物造成的。因此清洗需要對癥下藥，一般情況下清洗劑的選擇如下表所示。常見膜污染及恢復使用清洗劑污染物類型常見的污染物化學清洗劑無機物碳酸鈣、鐵鹽和無機膠體pH=2的檸檬酸、鹽酸或草酸硫酸鋇、硫

15、酸鈣等難溶無機鹽1%左右的EDTA溶液有機物脂肪、腐植酸、有機膠體pH=2的氫氧化鈉溶液油脂及其它難洗的有機污染物0.1%0.5%的十二烷基硫酸鈉、Triton X-100 等蛋白質(zhì)、淀粉、油、多糖等0.5%1.5%的蛋白酶、淀粉酶微生物細菌、病毒1%左右的雙氧水或50ppm 的次氯酸鈉2）化學清洗時，可采用殺菌性能優(yōu)異的常用水處理藥劑如次氯等進行系統(tǒng)殺菌處理；采用NaOH溶液等去除膜系統(tǒng)的有機物污染；采用HCL等去除膜系統(tǒng)的無機鹽結(jié)垢污染。有機物和無機物的污染基本上是伴隨產(chǎn)生的，因此一般情況下化學清洗需要兩步：先酸洗，后堿洗。注意每次清洗完畢后都需沖洗系統(tǒng)，恢復至生產(chǎn)運行狀態(tài)。普遍采用的三種

16、清洗方案：a、酸洗：0.2%HCl、2%檸檬酸，適用于鐵污染及碳酸鹽結(jié)晶污堵；b、堿洗：0.1% NaOH + 200 ppm NaClO，適用于清洗由有機物及活性生物引起的超濾膜組件的污染；c、先堿洗后酸洗：首先0.5%NaOH，然后0.2%HCl，適用于混合污染。3）超濾系統(tǒng)的化學清洗過程如下圖所示：6.3注意事項1）所有清洗劑都必須從超濾的進水側(cè)進入組件，防止清洗劑中可能存在的雜質(zhì)從致密過濾皮層的背面進入膜絲壁的內(nèi)部。2）超濾裝置進行化學清洗前，進行充分的反洗。3）清洗液必須使用超濾產(chǎn)水或者更優(yōu)質(zhì)的水配置。4）清洗液溫度一般可控制在 2535，提高清洗液溫度能夠提高清洗效率。5）避免與

17、NaOH、NaClO 這些藥劑直接接觸，該類藥劑具有程度不同的腐蝕性。6）清洗時應控制管線壓力，以免壓力過高引起化學藥品的噴濺。七、日常維護和故障處理7.1超濾系統(tǒng)的日常維護 1）壓力表 定期校準，必要時及時調(diào)整。 2）離心泵 定期檢查泵的溫度，同時檢查泵的墊圈以及防止泵泄漏的結(jié)構(gòu)。 3）流量儀表 每三個月校正一次。 4）自動閥門 每月檢查一次，同時檢查閥體是否有泄漏。 5）超濾系統(tǒng) 按常規(guī)檢查進出水水質(zhì)、流量、運行壓力；閥門動作等是否靈敏及符合操作程序等。 7.2超濾系統(tǒng)的故障分析現(xiàn)象可能存在的原因修正措施超濾膜跨膜壓差過高超濾膜組件被污染查出污染原因，采取相應的清洗方式。產(chǎn)水流量過高根據(jù)操作指導中的要求調(diào)整流量。進水水溫過低提高進水溫度。產(chǎn)水流量小超濾膜組件被污染查出污染原因，采取相應的清洗方式。閥門開度設置不正確檢查閥的開啟狀態(tài)并調(diào)整開度。流量表出問題檢查并校對流量表。供水壓力太低提高壓力，調(diào)整參數(shù)。進水水溫過低提高進水溫度。產(chǎn)水水質(zhì)較差進水水質(zhì)超出了允許范圍檢查進水水質(zhì)，濁度、COD、SS。膜組件發(fā)生破損查找破損原因、更換或修補膜組件。在自動狀態(tài)下系統(tǒng)不能運行供水泵不啟動查找接線是否錯誤；手動狀態(tài)重新啟動，正常后轉(zhuǎn)換為自動控制。液位信號故障檢查觸摸屏顯示的液位與實際液位是否一致，液位是否符合停機條件進