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超濾系統(tǒng)的原理

發(fā)布人:杭州桂冠    人氣:1864    發(fā)布時間:2010年10月24日

超濾系統(tǒng)操作說明 :
1 、超濾 (UF) 技術概述:
超濾是一種篩孔分離技術,超濾膜表面分布有一定形狀和大小的孔,在壓力作用下,溶劑水和小尺寸的溶質粒子透過膜而到達產水側,大尺寸粒子組分被膜阻擋?捎梦⒖啄P蛠砻枥L超濾過程:以膜兩側的壓差作為推動力,根據(jù)膜的孔徑來選擇分離溶液中所含的微;虼蠓肿。 NORIT XIGA 超濾膜的孔徑為 25 ~ 30nm 。
超濾膜是由表面致密薄層(過濾分離層)和相對較厚的致密層的支撐層構成的不對稱膜。
超濾能夠有效地去除水中的懸浮物、膠體、有機大分子、細菌、微生物等雜質。由于超濾具有優(yōu)良的過濾性能,因而被廣泛應用于各種水處理系統(tǒng)中。
2 、超濾的技術優(yōu)點:
A 〕 出水水質大幅度提高,可以去除絕大部分懸浮物、膠體、微生物、大分子有機物。超濾產水污染指數(shù) SDI15<2 。
B 〕 出水水質穩(wěn)定,不隨時間和進水水質的變化而變化。
C 〕 大幅減少后級 RO 膜的污染趨勢,延長反滲透膜的使用壽命。
D 〕 操作強度大大降低,易實現(xiàn)全自動控制。
E 〕 大大節(jié)省占地面積。
3 、超濾裝置的特性:
超濾( UF )裝置是本系統(tǒng)預處理部分的關鍵設備,而超濾裝置的核心部分為荷蘭 NORIT 公司生產的 XIGA S225FCFS 膜元件。該膜元件由親水性的聚醚砜中空纖維組成的,每一根膜元件由上千根中空纖維組成,膜元件長度為 1.5m ,外徑 200mm 。有效過濾面積為 40 m2 ,截留分子量為 150 , 000 道爾頓。原水在中空纖維的內部流動,而產水則是在原水流經(jīng)膜的過程中逐漸由內壁向外壁透過(稱為內壓式),收集后,成為超濾產水從產水端排出。被截留的懸浮物、細菌、大分子有機物、膠體等就堆積在纖維內表面,此時膜的進水側與產水側的壓差會逐漸增加,經(jīng)運行一段時間后(往往 15-30min ),就需要停止過濾操作,進行反沖洗( BW ),反沖洗水為超濾產水。經(jīng)多次反沖洗后,可能在膜表面粘附著不易沖洗掉的污染物和微生物,此時就采用含有一定濃度的化學藥劑的水進行反沖洗和浸泡,即化學加強反洗( CEB ),以增強反洗效果;瘜W藥品用鹽酸、次氯酸鈉、氫氧化鈉等。當超濾 CEB 不能達到恢復超濾膜性能的功效時,需要人工化學清洗。
人工化學清洗:提高清洗藥劑的濃度,增加藥劑的浸泡接觸時間,一種以上的藥劑反復清洗,直到恢復超濾膜的性能。
親水性聚醚砜超濾具有以下優(yōu)點:
A 〕       機械強度好。
B 〕        抗污染能力強。
C 〕        透水性強
D 〕        耐化學性能好,可以實現(xiàn)高強度的化學清洗。
4 流程說明:
由雙介質過濾器出水直接進入一個過濾精度為 75μm 的保安過濾器,過濾器用以去除水中大于 75μm 的大顆粒雜質,保證超濾膜過流通道不被堵塞損壞。過濾器的產水進入超濾膜的壓力容器內,被超濾膜分離,大尺寸顆粒被超濾膜截留,水及小尺寸顆粒透過膜形成產水流出壓力容器后進入超濾水箱。當超濾裝置運行達到一定時間時( 1 個反洗周期),運行停止,超濾水箱中的產水經(jīng)反洗泵升壓后通過一個可拆卸清洗的
100μmY 型過濾器,然后進入超濾膜的產水側,將截留在超濾膜表面的大尺寸顆粒沖出超濾膜,使其恢復正常的工作能力,此即為超濾的反洗( BW )。
超濾在經(jīng)歷數(shù)次 BW 后,在反洗時投加適當?shù)幕瘜W清洗藥品,并進行浸泡,然后用過濾水沖掉藥液(化學反洗),以保證超濾長期正常穩(wěn)定運行,此即為化學加強反洗( CEB )。
向超濾進水中投加適量的絮凝劑,可以提高超濾的產水水質。同時也增加了超濾的污染負荷,同時也增加了 RO 受高價鋁污染的可能性。故建議:在超濾產水水質滿足一級 RO 運行的前提下,不投加 PAC 。如果出現(xiàn)了異常的有機物污染趨勢,則可以考慮投加。
5 設備說明:
5.1 、超濾進水條件:
總懸浮固物量 ≤25ppm
顆粒粒度 ≤75μm
水溫: 10 -30 ℃ ,要求盡量控制水溫 15 -23 ℃ 。
不得含有帶正電的大分子有機物,如聚丙烯酰胺( PAM )等。
不得含有游離態(tài)的油以及超過 0.1ppm 的乳化態(tài)的油。
5.2 、膜組件性能參數(shù):
膜材料: PES+PVP 共混
切割分子量: 150000Daton
外殼材質: PVA
密封材料:環(huán)氧樹脂
纖維支撐外殼: ABS
纖維尺寸(內徑) : 0.8mm
組件尺寸(外徑 / 長度): 8” 組件( φ200X 1500mm )
有效膜面積(按纖維內徑計): 40m2
5.3 、超濾裝置技術參數(shù):
超濾裝置數(shù)量: 2 套
控制:自動
結構型式:水平( 13 根膜組件并聯(lián) / 套,共 52 支膜元件)
過濾方式:內壓式
操作方式:死端過濾
預過濾: 75μm 保安過濾器
產水流量: 2X 145m3/h
反洗流量: 520m3 /h
CEB 投藥流量: 260 m3 /h
PH 值范圍: 2 ~ 13
最大操作壓力: 0.3Mpa ,一般應控制在 0.16Mpa 之內。
最大反洗壓差: 0.25 Mpa ,一般應控制在 0.2Mpa 之內。
運行壓差( TMP ): ≤0.1Mpa ,一般應控制在 0.08Mpa 之內。
5.4 、超濾裝置反洗操作參數(shù):
5.4 .1 、正常反洗( BW ):
BW 周期(運行時間): 30 min ( BW 周期可根據(jù)超濾運行狀況,在 25-30min 內選擇, 30 min 優(yōu)先,當出現(xiàn)一個周期內 TMP 快速上升的狀況時,應修改至 25min )。
反洗時間: 40~70sec 。
5.4 .2 、化學加強反洗( CEB ):共 19min
CEB 中的第一次 BW 時間: 60sec
投藥時間: 90sec
浸泡時間: 15min (可以根據(jù) CEB 的效果,在 10-20min 間作出調整: CEB 效果好,可按 10min ; CEB 效果不好,可按 20min )。
CEB 的第二次 BW 時間: 90sec
5.4 .3 、化學加強反洗(
CEB )周期:
超濾 CEB 分為酸洗和堿 + 次氯酸鈉洗。
1 )酸 CEB 周期: 1 次 /20 次 BW (可以根據(jù)情況修改, CEB 效果良好,可提高 BW 次數(shù); CEB 效果不佳,可降低 BW 次數(shù)至 16 次)。
2 )堿 + 次氯酸 CEB 周期: 1 次 /19 次 BW (可以根據(jù)情況修改, CEB 效果良好,可提高 BW 次數(shù); CEB 效果不佳,可降低 BW 次數(shù)至 15 次)。
5.4 .4 、人工化學清洗時間:
現(xiàn)定為 2 個月進行一次(可根據(jù)現(xiàn)場情況在 1 - 3 月內調整,判斷依據(jù)見本說明 “3.9 、超濾清洗 ” )。
超濾操作步序表
步驟
操作
時間
流量
開啟泵
開啟閥門
1
投運
正沖
10 ~ 30sec
145m3 /h
供水泵
進水閥、反排閥
2
運行
運行
25 ~ 40min
145m3 /h
進水閥、產水閥
3
反洗
停機
10sec
0
/
/
反洗
50 ~ 90sec
520m3 /h
反洗泵
反進閥、反排閥
停機
10sec
0
/
/
4
CEB1
停機
10sec
0
/
/
反洗 1
60sec
520m3 /h
反洗泵
反進閥、反排閥
投藥
70 ~ 120sec
260m3 /h
反洗泵、加藥泵
反進閥、反排閥
浸泡
10 ~ 15min
/
/
/
反洗 2
90sec
520m3 /h
反洗泵
反進閥、反排閥
5
CEB2
停機
10sec
0
/
/
反洗 1
60sec
520m3 /h
反洗泵
反進閥、反排閥
投藥
70 ~ 120sec
260m3 /h
反洗泵、加藥泵
反進閥、反排閥
浸泡
10 ~ 15min
/
/
/
反洗 2
90sec
520m3 /h
反洗泵
反進閥、反排閥
停機
10sec
0
/
/
6
停機
備用
/
/
/
/
超濾操作注意要點:
⑴   超濾 “ 投運 ” 后,應在 “ 運行 ” 、 “ 反洗 ” 、 “CEB1 (酸) ” 、 CEB2 (堿 + 次氯酸鈉) ” 之間切換。即超濾在 “ 運行 ” 、 “ 反洗 ” 之間循環(huán)進行 20 次后,進行 1 次 CEB1 ;循環(huán)進行 19 次后,進行 1 次 CEB2 。
當酸洗與堿洗記數(shù)相同而碰頭時,堿洗記數(shù)自動減 1 ,以避免同時進行 CEB1 和 CEB2 。
⑵ 3 套超濾同時運行,當一套超濾到達 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗時,另一套正在進行反洗或化學加強反洗,后一套退出運行至 “ 備用 ” 狀態(tài),等待。浸泡不影響另一套超濾進行 BW 或 CEB 。
⑶    超濾到達 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗 ” ,此時超濾產水箱液位不足以進行反洗或化學加強反洗時,超濾繼續(xù)強制運行;待滿足液位條件后進行 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗 ” 。如果在 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗 ” 的過程中出現(xiàn)超濾產水箱低液位,該超濾 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗 ” 中斷,待超濾產水箱液位到達低液位后,未完成 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗 ” 程序的超濾從中斷點繼續(xù)進行 “ 反洗 ” 或 “ 化學反洗 ” 。
⑷    超濾進行操作時,應先開啟相應的閥門,得到閥門開啟的確認后,才能啟動泵;應先停運相應的泵,得到泵停運的確認后,才能關閉相應的閥門。泵停運后,應立即關閉相應的閥門,以防超濾內部缺水。
⑸    泵的啟動和停運,應采用變頻器軟操作的方式,不得直接啟動 / 停運泵。
⑹    超濾進水和產水管頂部有自動浮動式排氣閥,應定期拆卸清洗排氣閥,以防污堵。
⑺    必須完整記錄超濾的運行數(shù)據(jù),以便于可以及時追蹤超濾出現(xiàn)的污堵。
超濾運行數(shù)據(jù):
超濾的運行數(shù)據(jù)包括超濾的進水壓力、產水壓力、 TMP (進水壓力 - 產水壓力)、流量、進水溫度、 BW 流量、 BW 壓力、 CEB 濃度(加色者為關鍵數(shù)據(jù))。分析上述運行操作數(shù)據(jù),可以判斷超慮污染的可能以及程度。
超濾初期的進 / 出壓力可能隨著運行會發(fā)生變化,排除污堵的原因外,管道、取壓管內的空氣會明顯影響壓力數(shù)據(jù)。 TMP 值可以真實記錄超濾的運行狀態(tài)。投運初期的超濾,膜沒有任何的污堵,可以作為此后超濾污堵判斷的標準,經(jīng)過清洗后的超濾,也可以以清洗后的運行數(shù)據(jù),作為此后膜污堵判斷的標準。
超濾 CEB 藥劑要求:
酸:酸為工業(yè)級鹽酸( 30% ),要求 CEB 的 PH 值達到 1-2 , CEB 時定期檢測,以確保酸加量符合要求。
堿:工業(yè)級氫氧化鈉( 30% ),要求 CEB 時, PH 值達到 12-13 , CEB 時定期檢測,以確保酸加量符合要求。
次氯酸鈉:工業(yè)級( 10% ),要求 CEB 時,與堿同時投加,濃度達到 250ppm , CEB 時定期檢測,以確保酸加量符合要求。
超濾化學清洗:
超濾膜組件在使用運行過程中,膜表面會被它截留的各種雜質所覆蓋而形成濾餅層,甚至膜孔也會被更為細小的雜質堵塞,使水的透膜壓力增大。原水水質的好壞,只能解決膜被污染速度和快慢的問題,而無法從根本上解決污染問題。即使預處理再徹底,水中極少數(shù)的雜質也會因日積月累而使膜受到污堵。因此,當超濾膜應進行清洗。
NORIT XIGA 超濾膜的清洗,主要是指用化學藥劑, 按 CEB 的方式,以更高的濃度、更長的浸泡時間,連續(xù)多次人工清洗超濾膜。
超濾清洗判斷:
關于超濾的清洗要求的判斷標準,沒有明顯的規(guī)定,可與以前一次清洗后超濾的運行狀態(tài)為標準,在此基礎上運行壓差增漲 50% ,或超濾運行壓差上升超過 0.5bar (超濾運行壓差最大 0.8-1.0bar );也可以清洗后超濾反洗壓差為基礎,當反洗壓差超過 2.0bar 時,進行清洗。
每 1-2 月對超濾進行一次化學清洗,也是一種可以采用的清洗頻率,前提是壓差( TMP )出現(xiàn)上升。
6.1 超濾清洗前準備:
⑴ 分析進水水質狀況,以利于判斷可能的污染物種類。
⑵ 拆卸超濾壓力容器,分析觀察內部沉積的污染物種類,也可以作浸泡試驗,以利于選擇可能的有效清洗劑。
⑶ 確認清洗所需藥劑的種類和量滿足要求;確認超濾產水箱水液位滿足超濾清洗所需;確認超濾清洗液排放可以正常進行;確認二臺超濾反洗泵中的一臺已處于半流量閥門限位狀態(tài)(半流量即為通過調節(jié)反洗泵出口閥,反洗泵流量調節(jié)至 180m3 /h )。將此臺泵置于 “ 手動 “ 狀態(tài);確認超濾加 HCl 泵、加 NaOH 泵、加 NaClO 泵,都處于無故障可投運狀態(tài),并且出口手動閥處于 “ 開 “ 狀態(tài)。
⑷ 準備進行酸 / 堿度、 PH 值、活性余氯測定所需的條件,以便于超濾清洗時進行相關測定;準備對講機一對、秒表 1 臺、人員至少 2 個。
6.2 超濾清洗步序:
建議如下的清洗步序:
⑴ 、停運超濾,并將超濾置于 “ 軟手操 ” 狀態(tài),反洗泵、加藥泵、閥門都采用軟手操方式操作。
⑵ 、 BW 超濾,流量 520m3 /h ,時間 60sec 。
⑶ 、 HCl 清洗:流量 260 m3 /h , PH=1-2 ,同時投運二臺加酸泵( 1 臺現(xiàn)場投運)。進液 1.5min ,浸泡 30 min 。上述操作連續(xù)進行 2-4 次,進液后,可連續(xù)浸泡 2-12H 。
⑷ 、進行一次 BW , 1.5 min ,流量 520 m3 /h 。
⑸ 、堿 +NaClO 清洗:流量 260 m3 /h , PH=12-13 ,同時投運二臺加次氯酸鈉泵 +1 臺加堿泵,次氯酸鈉濃度 500ppm 。進液 1.5min ,浸泡 60 min 。上述操作可連續(xù)進行 2-4 次。連續(xù)浸泡 4-8H 。
⑹ 、進行一次 BW , 1.5 min ,流量 520 m3 /h 。
⑺ 、 1 次 HCl 清洗:流量 260 m3 /h , PH=1-2 ,同時投運二臺加酸泵( 1 臺現(xiàn)場投運)。進液 1.5min ,浸泡 60 min 。
⑻ 、酸洗結束后,進行一次 BW , 1.5 min ,流量 520 m3 /h
。
上述清洗步驟,需要根據(jù)實際的污染物種類,作出調整,包括清洗次數(shù)、浸泡時間等。一切以實際的清洗效果為準。次氯酸鈉的濃度不應超過 600ppm ,浸泡時間不應超過 10H ,除非廠家建議。
超濾維護保養(yǎng):
7.1 外圍設備維護:
⑴ 加藥箱應及時補液,以防加藥泵不能正常吸液。
⑵ 加藥泵每六個月更換一次潤滑油。
⑶ 超濾供水泵、反洗泵應定期更換潤滑油,及時補加潤滑油。
⑷ 加藥泵的吸入口濾器,每 6 月清洗一次,每六個月檢查 / 清洗一次加藥泵的單向閥、隔膜。
⑸ 定期檢測 CEB 的濃度。
⑹ 定期清洗 BW“Y” 過濾器濾網(wǎng)。
⑺ 至關重新的是:超濾前的預處理系統(tǒng)(中水系統(tǒng)),應提供超濾完全的保護。如中水處理系統(tǒng)運行不正常,則超濾受到污染的機率將大大提高。
7.2 超濾常規(guī)維護:
⑴ 每次停機進行一次 BW 。
⑵ 及時進行污染物的清洗。
⑶ 及時根據(jù)超濾運行狀況,調整 CEB 的頻率。
7.3 短期停機維護:
短期停機是指停運 1 周以內。每天必須運行 1-2H 或 BW1-2 次,并 CEB 一次。
7.4 長期停機維護:
停機超過 1 周,即為長期停機,要求進行封存。封存前要求進行徹底人工化學清洗。并用 1% 的亞硫酸氫鈉進行封存。
如果封存超過 1 月,則應排盡封存液,進行一次 BW 后,重新進行封存。
封存設備投運前,應進行一次 CEB 。
7.5 超濾產水箱的定期清洗:
超濾 BW 、 CEB 用水都取自產水箱,如產水箱受到污染(微生物、顆粒),則污染物因超濾的 BW 而進入超濾內部,造成可能的膜的污染。故應定期清洗超濾產水箱。
清洗要求:
⑴ 應徹底清除箱體內表面上的污染物,并清除出箱體,不得有殘留,特別是已從表面上脫離的污染物。
⑵ 清洗過程中,不得人為帶入污染物。
⑶ 應沖洗箱體內表面,并徹底排放箱內積水。
⑷ 人工清洗后,用 100ppm 的次氯酸鈉浸泡 2-4 小時,并徹底沖洗 / 排放。
超濾水質檢測:
⑴ 超濾產水水質以 SDI 為衡量標準,一般要求 SDI≤2 。應定期檢測超濾產水的 SDI 值。
⑵ 超濾產水 SDI 值出現(xiàn)異常時,應立即逐個壓力容器取樣檢測 SDI 值,以確定故障的部位。
⑶ 開啟故障壓力容器的端蓋,檢查膜元件之間、膜元件與端蓋之間的密封狀況,并更換密封故障的部位的密封。
⑷ 排除密封問題,則應考慮采用膜的完整性氣量、氣泡檢測,以確定膜可能出現(xiàn)的斷絲部位,并維修斷絲點?膳c廠家聯(lián)系進行上述操作。
超濾的故障檢修表
故障
原因分析
解決措施
漏水
1 部件安裝不恰當
2 螺栓未擰緊
3 密封墊損壞
1 重新安裝部件
2 擰緊螺栓
3 更換密封圈
運行流量低
1 進出水管路異常
2 流量表故障
3 超濾污堵
1 檢查進出水管路,各閥門的開啟度是否到位,管路是否堵塞
2 檢查流量探頭是否異常,流量表是否異常
3 對超濾進行化學反洗或化學清洗
運行壓差大
1 超濾污堵
2 壓力表故障
3 超濾產水流量正常范圍
1 對超濾進行化學反洗或化學清洗
2 更換或校正壓力表
3 調整超濾產水流量
出水水質不好
1 原水濁度高
2 超濾污堵
3 測量誤差
4 超濾膜膜絲斷裂
1 更換水源
2 對超濾進行化學反洗或化學清洗
3 校正測量儀表( SDI 測試儀、濁度儀等),更正測試手段,減少人為操作誤差
4 更換超濾膜;或對超濾進行氣密性測試并對斷絲進行封堵
反洗流量低
1 進出水管路異常
2 反洗水泵供水不足
3 流量表顯示故障
4 超濾污堵
1 檢查反洗進出水管路,各手動閥門的開度,管路是否堵塞
2 檢查反洗水泵出口閥門開度,反洗水泵是否堵塞,反洗水泵葉片是否損壞
3 檢查流量探頭是否異常,流量表是否異常
4 對超濾對超濾進行化學反洗或化學清洗
反洗壓差大
1 超濾污染
2 壓力表故障
3 超濾反洗流量超出正常范圍
1.      對超濾進行化學反洗或化學清洗
2.      更換或校正壓力表
3.      調整超濾反洗流量
閥門故障
1 氣源壓力不足
2 反饋故障
3 閥門機械故障
1 調整氣源壓力,檢查供氣
2 檢查反饋,必要時更換
3 檢查閥門,必要時更換
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