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1一、超滤系统简介1.1超滤（UF）超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔不对称结构。过滤过程是一抹两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.03～0.6MPa，筛分孔径从0.005～0.1μm，截流分子量为1000～500000道尔顿左右。1.2诺芮特超滤膜我公司选用的是荷兰诺瑞芮特的外置错流管式超滤膜，型号：38CRH-XLTF5385。生化池的渗滤液通过外置管式超滤膜实现泥水分离，直接得到高质量的超滤产水，浓水回流至生化池。该管式膜以其优异的强度、PVDF裁量的耐污染性和运行维护简便性得到认可，设计通量高达70~100L/(m2•h)，过滤精度可达30nm，8mm的大通道可以将污泥有效截留并且不会造成膜管堵塞。膜的高效截留作用使得生化池内的污泥浓度可高达25g/L，微生物菌群活性及微生物降解效率大大提高，因此废水中的绝大多数难降解有机物得以有效去除，特别适合于垃圾渗滤液等高浓度污水的深度处理。外置式管式膜生物反应器（简称TMBR）是一种主要针对垃圾渗滤液等高浓度浓水处理的MBR工艺，主要由生化系统和外置式管式超滤膜系统组成。在外置式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排，其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。目前垃圾渗沥液处理中采用的外置式膜生化反应器，超滤膜一般均选用错流式管式超滤膜。即循环泵为混合液（污泥）提供一定的流速（3.5-5m/s），使混合液在管式膜中形成紊流状态，避免污泥在膜表面沉积。错流过滤与传统全流过滤不同，传统过滤是将溶液垂直通过过滤介质来除去其中的悬浮固体，所有的液体在通过滤媒后由同一出口流出。此类过滤装置包括袋式过滤器，砂滤等，粗过滤法只能去除超过1um的不溶性颗粒。传统过滤中被截留的物质积累在过滤介质上，必须定期清洗更换介质。薄膜分离系统可以去除小颗粒及溶盐其原理是：加压的原液平行通过薄膜表面，部分的水流通过薄膜，被截留的颗粒在剩余的水流中浓度越来越高。由于溶液是连续性地2流过，被截留的颗粒不会沉积，反而会被浓缩液带走。因此，一进水流在通过薄膜后便分为两道：通过薄膜的溶液（渗透液）和残留的浓缩液。错流过滤这种过滤方式的主要优点是薄膜截留下来的物质被流体不断的带走，这在一定程度上相当于膜表面被连续的清洗，这样就延长了膜的寿命，并降低了维护和清洗的费用。三、工作流程3.1超滤工作流程图超滤的工作过程主要包括运行，冲洗和化学清洗几个操作过程，具体如下图所示图3-1超滤操作流程图3.2超滤工作流程说明根据超滤系统工艺流程，依据超滤的操作流程，具体的操作单元介绍如下：1.运行依次打开相应阀门，保证膜通道畅通。开启进料泵后，变频开启循环泵。运行中进水压力为0.1~0.5MPa，超过0.5MPa则停机并报警，说明进水压力过高。1.停机变频关闭循环泵，然后进料泵，最后关闭运行时开启的阀门。2.冲洗此冲洗过程只针对膜组件不包括循环管道，打开冲洗时相应阀门，开启清洗泵，清洗时注意水箱液位的变化，应及时补水。冲洗停止：关闭进料泵，然后关闭所有阀门。3.化学药剂清洗具体在第七部分介绍运行冲洗运行冲洗配制化学清洗溶液浸泡慢循环快循环冲洗运行3四、超滤装置的运行膜组件首次投运时，注意起始产水量控制在设计水量的30%~60%左右运行，24小时后，在增加到设计水量，这样有利于膜通量的长期稳定。开始启动应该手动，但是一旦所有的流速和压力、时间被设定好后，装置应该恢复自动，PLC系统可以有效监控系统的运行，一旦运行条件不满足，装置会自动采取保护措施。4.1手动启动4.1.1启动前的检查（1）超滤前处理系统运行正常，管路清洗干净，超滤进水符合设计要求（2）排水系统已准备完毕（3）PLC程序已经输入（4）电路系统检查已完毕（5）管路系统连接完成并以清洗干净4.1.2启动运行前的检查在启动前应进行一下检查（1）所有阀门处在关闭状态（2）所有泵处在关闭状态4.1.2启动前冲洗打开冲洗阀门，开启清洗泵，维持较低的进水压力，连续冲洗至排放水无泡沫，避免保护液影响正常运行时的产水水质。4.1.3启动运行手动启动运行阀门，保持膜通道畅通。启动进料泵，然后启动循环泵运行，根据进水确定超滤装置的最大产水量、工作压力、冲洗压力调整设备。记录初次启动时的进水温度、进水压力、出水压力、产水量。4.2自控启动当装置由手动控制将所有的流量、压力设置完毕后，装置需要关闭，然后以自动4方式重新启动。1)关闭所有开关，将手动开关转为自动2)启动超滤装置3)调整进水、产水压力保护，当压力高于设定值装置自动停机。4.3装置的停机开启自动冲洗程序，即打开冲洗阀门，开启清洗泵，冲洗至冲洗水再无颜色变化，关闭进料泵，然后关闭所有阀门。注意：当系统连续运行6-8小时应停机进行一次冲洗。4.3.1装置长时间停机1)组件如果短时间停用（2~3天），每天冲洗一次，冲洗。2)组件如长时间停用（7天以上），关停前对超滤装置进行一次酸碱交替清洗，然后向系统内注入保护液，推荐的保护液是1%的亚硫酸氢钠溶液，每支膜2-3升，关闭所有超滤装置的进出水阀门。每周用PH试纸检测一次系统内PH值，当PH=3左右时更换保护液。在准备装置长时间关机过程中，控制柜输出电源必须关闭，并且输入电源也应处于关闭状态。超滤注意事项：1：有机物的降解完全取决于生化系统，生化系统对膜过滤性能有直接关系。在使用过程中应保证生化系统正常，不能把生化的功能压到膜上。2：生化要点：污泥浓度：8-25g/L污泥颜色：褐色最好，黑色不好污泥的性状：絮状分散最好，粘团不好污泥的下沉和可过滤性：容易下沉，用滤纸可以过滤。3：确保进水中不含有大颗粒、硬性物体。避免划伤膜表面，造成不可修复伤害。4：避免膜组件遇到剧烈的温度变化，尤其是迅速的温度下降，应将膜组件缓慢地恢复到室温（通常为1℃/min），在进行下一步操作，如不按此操作，会严重影响膜质量。5：膜系统停机后，一定要及时进行冲洗，避免污泥沉积在膜管内，造成膜的污堵。6：在膜系统运行过程中，一定要避免产生负压，造成膜管破裂。管式膜不能进行反冲洗操作。5五、超滤装置的清洗5.1膜污染的形式及污染物类型5.1.1膜污染的形式膜污染主要有膜表面覆盖污染和膜孔内堵塞污染两种形式。膜表面污染大致呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，紧贴于膜表面上的是小颗粒凝胶层。一般情况下，松散层尚不足对膜性能产生较大影响，在水流剪切力的作用下可以冲洗掉。膜表面上的细腻层则对膜性能正常发挥产生较大影响。因为该污染层的存在，有大量膜孔被覆盖，而且该层内的微粒及其他杂质之间长时间的相互作用及易凝胶成滤饼，增加了透水阻力。膜孔堵塞是指微细粒塞进膜孔内，或者膜孔内壁因吸附有机物等杂质形成沉淀而使膜孔变小或者完全堵塞，这种现象的产生，一般是不可逆过程。5.1.2污染物质1)胶体污染：胶体主要是存在于地表水中，特别是随季节的变化，水中含有大量的悬浮物，它对滤膜的危害性极大。在过滤过程中，大量胶体微粒随透过膜的产水流至膜表面，随着连续运行，被膜截流下来的微粒形成凝胶层。另外水中铁、锰以及在流程中加入铁系、铝系混凝剂形成的胶体，都可能在膜表面形成凝胶层。2)有机物污染：水中有机物，有的是在水处理过程中人工加入的，如表面活性剂、清洁剂和高分子聚合物絮凝剂等。有的是大自然就有的，如腐殖酸、丹宁酸等。这些物质吸附在膜表面损坏膜的性能。3)微生物污染：一些营养物质被膜截留而积聚于膜表面，细菌在这种环境中迅速繁殖，活的细菌连同排泄物形成微生物粘液而紧紧黏附于膜表面，这些粘液也其它沉淀物相结合，构成了一个复杂的覆盖层，其结果不但影响到膜的透水率，也包括使膜产生不可逆转的污堵。超滤装置长期运行过程中，水中的杂质会积累使膜的性能下降。因此，超滤装置在使用运行过程中需要定期对膜组件进行冲洗和化学清洗，以恢复膜的性能。65.2化学清洗5.2.1清洗方案选择当标准化产水量下降10%或循环流量低于200m3/h时进行化学清洗。1)采用酸性溶液对膜组件进行清洗主要用于去除无机垢。2)采用碱性氧化剂溶液对膜组件进行清洗主要去除有机物对膜组件的污染，防止细菌和藻类在超滤膜组件中繁殖。注意：a)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；b)超滤装置化学清洗过程约需要2~4个小时；c)如果清洗后超滤装置停机时间超过7天，需按长期关机要求进行处理；d)清洗剂必须使用超滤产水或更优质的水；e)清洗剂在循环进膜组件前必须除去污染物；f)必要时可采用多种清洗剂清洗，但清洗剂和杀菌剂不能对膜和组件材料造成伤害。且每次清洗后，用自来水或RO产水将系统冲洗干净，才可进行另一种清洗剂清洗。5.2.2清洗方案化学清洗前建议先开始手动阀门将循环管道放空。5.2.2.1酸洗1~2%柠檬酸溶液是用于去除无机垢和络合部分有机物。基本程序1)准备工作a)关闭程序关闭系统b)关闭所有阀门c)在清洗药箱中配置药剂，充分搅拌2)冲洗打开所有冲洗阀门，先用清水冲洗，冲洗至排水无颜色变化。3)酸洗打开所有清洗阀门，开启清洗泵，然后将循环泵变频至25-30赫兹之间启动，循7环流速较小，一般在1m/s左右。循环后关闭循环泵，清洗泵和所有阀门，浸泡一段时间后，进行快循环，循环流速在2m/s，一般清洗浸泡40分钟，循环30分钟，循环3次。记录清洗前后的温度，和压力变化。循环结束后打开排空阀门排入地沟。4)冲洗依照步骤2），用清水冲洗系统，目的是为了将超滤装置中残留的化学溶剂去除，保证药剂都冲洗完全后，进入下面的清洗环节。5.2.2.2碱洗方案碱洗主要去除有机物及活性生物引起的污染。一般用次氯酸钠和氢氧化钠的混合液，其中有效氯的浓度一般是200～300mg/L，用NaOH调节pH=11，如果膜污染严重，可将清洗液的有效氯浓度提高，但最高不超过500ppm。碱洗过程准备步骤和冲洗步骤依照酸洗过程碱洗：打开所有清洗阀门，开启清洗泵，然后将循环泵变频至25-30赫兹之间启动，循环流速较小，一般在1m/s左右，循环后关闭循环泵，清洗泵和所有阀门，浸泡一段时间后，进行快循环，循环流速在2m/s。一般清洗浸泡30分钟，循环30分钟，循环3次。记录清洗前后的温度，和压力变化。循环结束后打开排空阀门排入地沟。冲洗按照步骤2)用清水多次冲洗，保证药剂都冲洗完全后，按照启动程序，启动系统运行。5.2.3清洗水温为了防止机械力破坏，要避免膜单元或膜组件遇到剧烈的温度变化，尤其是迅速的温度下降。由于生化池的水温比较高，再加上水在超滤系统中的循环，水温还会有所上升，所以超滤的运行温度是比较高的，在停机冲洗和化学清洗时，为了防止温度的剧变对膜系统的不利影响和反应速率，清洗水温是必须考虑的一个因素，一般清洗水温要30-35℃，具体温度要依据现场的监测为准。5.2.4化学清洗的强度和周期1)化学清洗的管道流速一般是1-2m/s，变频控制循环泵的流量。82)化学清洗时间一般式2h-12h，依据现场清洗的情况而定。每2周化学清洗一次，如果系统通量下降明显，或者系统压降升高显著时，适当提高化学清洗频次。六、系统日常维护1.压力表按期校准，必须及时调整2.水泵定期检查泵的温度，同时检查泵的垫圈以及其他防止泵泄漏的结构3.流量仪表每三个月校正一次4.自动阀门每一个月检查一次5.超滤装置定期清洗维护1、按常规检查进水水质（主要是污泥浓度和污泥粘度，每周需至少进行三次检测），当污泥浓度大于12g/L时或污泥性状不好导致污泥粘度过大时需进行排泥。2、首次启动时记录运行时的进水压力、出水压力、循环流量、进水温度、进水流量、产水流量。每周将运行的数据与初始运行时的做比对。当其中某一数值出现变化需分析变化原因。3、超滤膜循环流量为237-271m3/h，循环流速为3.5-4m/s，每根的设计出水量为1.8m3，当运行数值低于设计值时需设备进行检查。4、每7天用100-200ppm的次氯酸钠对超滤膜进行维护，维护时用氢氧化钠调整清洗液PH=10-11；每14天2%的柠檬酸进行清洗，维护时监测PH=2.5