旭化成 关于水处理行业超滤膜选择与应用的探讨

关于水处理行业超滤膜选择与应用的探讨2013年12月2日旭化成分离膜装置（杭州）有限公司2如何选择超滤膜？选择产品的考量要素：1、材质2、制备工艺3、产品的特点4、能解决怎样的问题5、产品的综合性价比6、是否已被市场广泛的认可选择产品的考量要素：材质制备工艺产品特点解决的问题综合性价比市场认可度如何选择超滤—上下游考量要素4什么材质最适合做超滤膜？5超滤膜匹配度最好的材质--PVDFCCHFHFnCCHFHFnCCHFHFnCCHFHFn・高机械强度・高化学稳定性（除碱外）PVDF（Polyvinylidenefluoride）PVDF聚偏氟乙烯PVC聚氯乙烯PES聚醚砜PAN聚丙烯腈CA醋酸纤维素金刚石和石墨的区别？都是由碳元素构成的，金刚石---高结晶状态石墨---无定型状态7超滤膜是怎么做成的呢？有机MF/UF的代表性制膜工艺非溶剂诱导相分离法径迹蚀刻法热诱导相分离法拉伸开孔法使聚合物溶液与非溶剂接触，通过将非溶剂扩散渗透到聚合物溶液内来降低溶解能力，诱导相分离的方法。特殊的潜在溶剂和聚合物在高温条件下溶解为均相溶液，再通过降温诱使相分离，并除去溶剂，得到多孔膜。熔融结晶高分子，从混合槽内挤压出来并冷却成形，而后再进行拉伸使膜片结晶堆开裂成孔。将中性子线照射到聚合体膜上，然后采用药品蚀刻，中性子线贯通后形成膜孔。全球最先进的膜制备工艺–旭化成TIPS①旭化成TIPS法②一般TIPS法制膜方法膜的一般结构旭化成TIPS法多维网状结构一般TIPS法球状构造NIPS（湿法）表面薄层，有支持层的非对称结构非溶剂诱发相分离法：NIPS(Non-solventInducedPhaseSeparation)将聚合物用溶剂溶解成均一溶液，通过与非溶剂相接触促使发生相分离热诱发相分离法：TIPS(ThermallyInducedPhaseSeparation)在高温下将聚合物和溶剂溶解成均一溶液，再通过降温诱导发生相分离完全均一海绵体的孔状结构(匀质膜)由内到外都起到了过滤效果。大孔区完全无过滤效果真正实现过滤效果的只有表层表层的负荷大，极易造成破损典型双皮层不对称结构超滤膜超滤膜微观结构分析典型均质对称结构超滤膜11旭化成超滤的产品特点是什么？全球标杆超滤特点—3高1强1长过滤通量高使用寿命长抗冲击性能强化学稳定性高物理强度高UNA-620AUHS-620A高通量运行业绩之一（日本某饮用水项目）项目名称：Kakitsubata自来水厂处理规模:40,200m3/D膜组件数:UNA-620A×160支运行始期：2008年4月＜运行条件＞净通量209LMHEFM：NaOHor硫酸,2~5天1次CIP：NaClO+NaOH→硫酸,半年1次回收率：99.9%（2段膜系统）TMP：60-70kPa/最低水温：16℃产水水质：0.001NTU膜破损检测仪器（在所有膜组件上都有安装）＜配套设备＞*每支膜组件上都设置了检测仪，通过利用物理清洗时的空气进行膜破断检测。*每套膜系统上都设置了颗粒计数器，可检测出数um的颗粒。*每套膜系统上都设置了精度为0.0001度的高感应浊度计，可随时进行检测。处理规模：48,000m3/d原水种类：海水膜组件型号：UNA-620A运行时间：2007年10月Flux:93-106LMH（设计通量）过滤30min→反洗/气洗60sec→正冲30sec预处理：3~5ppmNaClOEFM：一次/天，900ppmNaClO一次/月，2%柠檬酸CIP：一次/半年,碱洗:5000ppmNaClO+2%NaOH酸洗：2%柠檬酸膜回收率：94%以上运行4年间膜破损根数：13根断丝率为0.0001%/年低断丝率运行业绩之一（浙江某海淡项目）项目名称原水种类检测时累积运行时间断丝数量（根）膜丝总数量（根）年断丝率山东某钢厂除盐水项目地下水4年3554,4000.00014%河北某电厂除盐水项目地表水3.5年0594,0000浙江某电厂海水淡化项目海水4年133,168,0000.0001%广东某电厂海水淡化项目海水2年04,435,2000山西某电厂锅炉补给水项目园区中水5年131,267,2000.0002%北京某污水厂中水回用项目市政中水3年43,643,2000.00003%河北某钢厂除盐水项目钢厂综合废水3年05,372,4000陕西某石化厂废水回用项目石化废水5年2369,6000.0001%国内部分项目断丝情况统计导致膜断丝的原理膜断丝原理膜聚合物结构被破坏（≒物理、化学结构劣化）聚合物分子量变小膜的拉伸度下降由于反洗及气洗的物理性冲击导致膜发生断丝「拉伸度」下降率越小、膜越不易发生断丝→选择拉伸度强的膜就可减少断丝率→选择耐药性高的膜也可降低断丝率高化学强度运行业绩之一（河北某焦化项目）处理规模：4,560m3/d原水种类：焦化废水膜组件型号：UNA-620A运行时间：2009年10月020406080100StartupBeforeCIP(1)AfterCIP(1)BeforeCIP(2)AfterCIP(2)AfterCIP(3)FluxRetention[%]CIP(3)：碱洗:3000ppmNaClO+4wt.%NaOHMar.2011酸洗：2wt.%柠檬酸+2wt.%HClCIP清洗条件：CIP(1)：碱洗:3000ppmNaClO+2wt.%NaOHSep.2010酸洗：2wt.%柠檬酸CIP(2)：碱洗:3000ppmNaClO+2wt.%NaOHMar.2011酸洗：2wt.%柠檬酸注：2011年3月由于预处理系统出问题导致UF膜受到严重污染旭化成超滤的清洗解决方案污染物清洗药剂浓度细菌、微生物有机物NaCLOUpto5,000ppm有机物，胶体硅油脂类污染物NaOHUpto4wt%无机物无机胶体HNO3HCLOxalicAcidCitricAcidEDTA(乙二胺四乙酸)Upto10wt%Upto10wt%Upto2wt%Upto10wt%Upto0.4wt%（杀菌）NaCLOH2O210to100ppmUpto1wt%5,000ppm-NaClO0204060801000204060SoakingPeriod(days)FluxRetention(%)●：RT▲：40℃4%-NaOH0204060801000204060SoakingPeriod(days)FluxRetention(%)●：RT▲：40℃5,000ppm-NaClO+4%-NaOH0204060801000204060SoakingPeriod(days)FluxRetention(%)●：RT▲：40℃一次碱洗以8小时计算、药物清洗频率:半年1次×10年上述图标中浸泡日数约与7天相当一个月1次×10年上述图标中浸泡日数约与40天相当用旭化成TIPS法制备的MicrozaPVDF膜至少拥有相当于10年以上的耐药性化学稳定性--MicrozaPVDF膜的耐碱性膜丝的抗药性实验之一TensileelongationretentionTensileelongationretentionTensileelongationretention0hr3hr后24hr后（从左至右）MicrozaA公司B公司浸泡在5,000mg/l-NaClO和1%-NaOH的混合溶液中CF2‐CH‐CF‐CH2Hn‐FOHnCF2‐CH=CF‐CH2－PVDFFCF2‐CH=CF‐CH=CF‐CH=CF‐CH22OH－‐2Fm呈褐色氧化剂（NaClO)CF2‐CH=CF‐CH=OHO‐CF‐CH=CF‐CH2m主要链段断裂（降解）－－膜丝的抗药性实验之二强抗冲击性运行业绩之一（山东某钢厂项目）2011年1月中下旬水质波动期间，通过提高CIP清洗频率系统产水量仍可确保。水质恢复正常后，系统也恢复正常。非正常运行CIP清洗频率：2天1次(5000ppmNaClO+2%NaOH4h循环)---由于需水量大，业主未进行酸洗正常运行CIP清洗频率：1月1次碱洗：3000ppmNaClO+1%NaOH6hr酸洗：2%柠檬酸2hr至2011年4月,累计断丝3根,运行4年的断丝率为0.00014%/年2011年1月中下旬，原水水质发生剧烈波动，且带有强烈刺鼻味道。原水：地表水处理量：8400m3/d膜型号：UNA-620A运行时间：07年3月阀门单元：3套已稳定运行六年多处理规模:30,000m3/D（2000年1月运行）42,000m3/D（2006年增设）支数:300支(2001年)420支(2006年)膜组件型号:USV-6203/UNA-620A(300支)/(120支)运行7年间膜破损根数：12根断丝率：0.00009%/年＜运行条件＞Flux：90.8LMH过滤：30min（全流量过滤运行）反洗：1.75min（添加次氯酸钠:10mg/L）回收率：97.6%EFM：1次/天×30min（NaClO:25mg/L）原水浊度：1-3N.T.U.膜处理水浊度:0.04N.T.U.长寿命运用业绩之一（SanPatricioWaterworks）23旭化成超滤能为我们带来什么？解决客户的实际问题过滤通量高使用寿命长抗冲击性能强化学稳定性高物理强度高节省初期投资更换成本更低解决不确定因素膜恢复性能好断丝率极低25怎么去评判超滤产品的性价比？欧美通用评标方法:NetPresentValue/TotalPresentWorth即：保证同等功能基础上的微/超滤膜系统20年生命周期总成本(同等功能？如：系统设备能使用20年、自动完整性检测、自动化学清洗）20总成本=一次性投资+20年运行成本如何计算？一次性投资=土建+机电设备+安装调试（1）每年运行成本=能耗+化学药剂消耗+生产废水处理费用（2）膜的更换成本=膜的更换价格*膜数量*(20年/膜的担保年限-1)（3）20年总成本=(1)+(2)*20+(3)（注：没有考虑银行利率）最科学的评价方法---NPV27产品的市场认知度？超滤市场的先驱领导者材质---采用最适合制膜的PVDF材质小结：性价比---膜系统生命周期的总成本最佳优势---为客户解决实际问题节省初期投资、低断丝率、膜清洗恢复能力强、对应各种不确定因素能力强特点---3高1强1长高通量、高强度、高耐药抗冲击性能强、寿命长工艺---采用独家最先进膜制备技术市场认可度---全球有900余个业绩旭化成完善的售前售后服务内容售前杭州技术部技术交流初步方案设计中试试验售后指导安装调试现场业主培训现场指导化学清洗现场指导完整性检测现场定期回访水质分析膜丝解析品质第一客户至上详细设计方案详细设计方案交流确认EM设计方案现场问题的快速对应旭化成超滤规格压力式膜组件浸没式膜组件浸没式MBR膜材质PVDFPVDFPVDF过滤面积50m250m225m2公称孔径0.1um0.08um0.1um过滤方式外压外压抽吸外压抽吸PH值范围1-10（正常）1-14（清洗）1-10（正常）1-14（清洗）1-10（正常）1-14（清洗）上限温度40℃40℃40℃设计通量40-200(LMH)40-160(LMH)0.2-0.7(m/d)组件尺寸165x2,338（mm）167x2,164（mm）167x1,264（mm）组件重量30kg22kg14kg32ServingEarthandHumanity-ASAHIKASEIMembranesandMembraneSystemTechnologies我们旭化成集团秉承，凭借科学与睿智不断革新，为人类的“生命”与“生活”做贡献。HealthcareEnergyEfficiencyEnvironmentServingEarthandHumanity-ASAHIKASEIMembranesandMembraneSystemTechnologies