第六章水的预脱盐

学习内容第一章相关知识第二章化学基础知识第三章水质分析第四章水系统概况第五章原水预处理第六章水的预脱盐第七章锅炉补给水处理第八章锅内水处理及水汽监督第九章凝结水精处理第十章循环水处理第十一章废污水处理第十二章制氢站第六章水的预脱盐第一节超滤第二节反渗透第一节超滤一、超滤原理超滤（UF）原理是利用一种压力活性膜,在外界推动力(0.04～0.7MPa)作用下，截留水中胶体颗粒和有机物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。二、超滤结构及性能•常规超滤膜膜材料CA,CTA,PAN,PS,PSA,PES,PVDF等几种。•超滤的操作模型可分为重过滤和错流过滤。•组件类型有中空、卷式、平板、管式等几种。其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。•中空纤维外径Φ0.5～2.0mm,内径Φ0.3～1.4mm,中空纤维管壁上布满微孔,原水在中空纤维外侧或内腔内加压流动,分别构成外压式和内压式。•超滤是动态过滤过程,被截留物质可随浓缩水排除,配合定期反洗及化学清洗,可长期连续运行。超滤膜•超滤膜技术是以压力为推动力的筛分过程，其孔径大约在0.001至0.1微米范围内,对于水中悬浮固体、胶体、大分子物质、细菌有较高的去除率，对BOD和COD有部分的去除率。超滤膜可通过定期反洗和化学清洗，保持长期使用。1、海德能超滤膜特性•滤元型式：内压式中空纤维膜•膜丝数量：13200根•膜材质：亲水性聚醚砜•中空膜丝直径：•标准型内径：0.8mm/外径：1.3mm粗丝型内径：1.2mm/外径：2.0mm•膜面积：46m2•膜厂商推荐水通量：59-145L/m2•水流方向：过滤时内进外出，反洗时外进内出(内压式)•胶体SiO2去除率：＞95%•截留分子量：150,000DaltonsMWCO2、海德能超滤膜应用参数•典型产水通量:59～145L/m2/hr(35～85GFD)•pH耐受范围:2～13•耐自由氯强度:5ppm(连续运行)100ppm(瞬时运行)200ppm(化学清洗)•耐过氧化氢强度：200ppm(瞬时运行）•最大给水压力：5bar(73psig)•最大透膜压差：2.1bar(30psig)•最高运行温度：40℃•进水浊度：＜15NTU•出水：SDI＜1•反洗条件：水温：＜40℃；水压：0.24Mpa；•水量：190m3/h；频率：30分钟3、超滤膜结构（1）膜组件剖面图树脂密封进水透过水中心管透过水浓水端盖•快装端盖结构•膜元件一体化结构•100%水力密封•最大膜表面积•重量轻、流线型设计膜组件剖面图HYDRAcap组件0.8mm内径1.2mm内径HYDRAcap40:30m2(320ft2)19m2(200ft2)HYDRAcap60:46m2(500ft2)30m2(320ft2)（2）膜块系统图HYDRAcap超滤膜工作流程反洗浓水给水泵给水反洗泵反洗浓水格网过滤器透过液RecyclePump(optional)产水贮罐IMS中试试验装置（UF+RO）三、超滤膜组件保存方法1、出厂包装•新出厂的HYDRAcap®组件内充有1.0%亚硫酸氢钠(SBS)溶液，以抑制微生物增长。2、备用保存•HYDRAcap®膜组件在以下情况下，可以安全存放两年。•①HYDRAcap®应放置于阴凉干燥处，避免阳光直射，环境温度在5～25℃。•②组件要求竖直存放，一个月后倒置，每个月颠倒一次方向。•③如果储存时间超过了6个月，需按下面步骤重新补加保护液：•A.取下三个端口的塑料端帽•B.从组件中放出1升旧保护液•C.从给水口注入下述溶液：HYDRAcap60：亚硫酸氢钠（SBS）60g±5g，溶于100050ml自来水•HYDRAcap40：亚硫酸氢钠（SBS）40g±5g，溶于100050ml自来水•D.将三个端口用塑料端帽重新盖好，以保持清洁，防止SBS保护液的挥发和氧化•E.将组件旋转180º，倒置储存。3、停运保存已经装入系统并冲洗使用过的HYDRAcap®组件，保存一周时，先进行反冲洗，然后注入浓度2mg/L的次氯酸钠溶液或浓度50mg/L双氧水（H2O2）溶液，保存一周以上时，只要重新反洗并注入上述保护液即可。重新投入运行前，必须将组件反洗至保护液排干净为止。四、超滤装置标准化（20℃）数据分析•1、水通量：J=(L/m2/hr)其中：J—过滤水通量（L/m2/hr）Q—过滤水流量（m3/hr）Am—有效膜面积（m2）2、透膜压差(TMP)：TMP=其中：TMP—透膜压差，MpaP给水入口—水入口压力，MpaP浓水入口—浓水入口压力，MpaP产水出口—产水出口压力，MpaAmQ1000产水出口浓水出口给水入口P2PP3、压差或△P△P=P给水入口-P浓水出口（Mpa）其中：P给水入—给水入口处压力（Mpa）P浓水出口—水出口处压力（Mpa）4、即时回收率系统一个运行/反洗周期的回收率R=其中：R—系统回收率V反洗—单个反洗周期的反洗水量V过滤—单个过滤周期的产水量（过滤周期指两次反洗之间的一段时间）V浓水—单个过滤周期的浓水量V正冲洗—单个反洗周期的正冲洗水量%100正冲洗浓水过滤反洗过滤VVVVV五、超滤运行运行（流程）模式：正常过滤→反冲洗→加化学药剂的反冲洗(CEB)→化学清洗→完整性测试。1、正常过滤超滤过滤方式分为：全量过滤和错流过滤。（1）全量过滤：进水水质较好时采用全量过滤运行方式。过滤参数为：水通量：59～145L/m2/hr(35～85GFD)；透膜压降：0.3～1.5bar(4～22psi)；回收率：90～98%(包括反洗)。（2）错流过滤：高浊度/高TSS进水时使用错流过滤方式。过滤参数为：产水通量：55～100L/m2/hr(32～60GFD)；单支膜组件错流流量：3.6～5.5m3/hr(16～24gpm)；回收率：80～90%(包括反洗)。过滤水进水全全量量过过滤滤膜全量过滤原理错流过滤原理膜膜壁壁进进水水浓浓水水过过滤滤水水全量过滤顶部进水流程进水空气清洗进水透过水清洗出水反洗出水排水反洗进水加氯HYDRABLOC™的过滤过程正常过滤模式•全量过滤:“顶部”进水排放排放交错过滤顶部进水流程进水空气清洗进水过滤水清洗出水反洗出水排水反洗进水加氯HYDRABLOC™的过滤过程正常过滤模式•交错流:“顶部”进水•部分水排放.排放排放2、系统的反洗•超滤的反洗分为两种：水冲洗和加化学药剂的反冲洗，即强化反洗CEB。•反洗时的各种参数为：水通量：300～340L/m2/hr(175～200GFD)；压力：2.4bar(35psi)；频率：每隔15～60分钟；持续时间：30～60秒；CEB频率：最大：每次反洗；最小：每天1～2次；CEB持续时间：1～10分钟；化学药剂：NaOCl、H2O2、酸、碱。（1）空气加压（第一步）加入无油压缩空气，并在15psi下持续5秒钟即可。（2）正向冲洗（第二步）用过滤水/透过水，以每支组件至少40gpm（150lpm）的流量，正向冲洗堵塞的纤维丝和沉积在膜表面的污染物。（3）底部反洗和顶部反洗（第三步和第四步）滤过水以175～200gfd(300～350l/m2/h)的高通量进入膜，从膜丝外侧进入到纤维丝内侧，与正常过滤流向相反，脱除膜内的颗粒物质。第三步即底部反洗时，反洗水自底部给水口排出。第四步即顶部反洗时，反洗水自浓水口排出。（4）浸泡（第五步）只是在CEB（化学加强反洗）时才需浸泡。化学药品可以在膜组件内浸泡一段时间。（5）顶部反洗（第六步）反洗最后一步与第四步操作相同，但时间是第四步的两倍。如果反洗中加入了药品，应采用第五步（浸泡）+第三步（底部反洗），然后是最终的顶部反洗。超滤装置反洗及投运程序方格内有阴影的表示对应阀门/设备开启，无阴影表示对应阀门/设备关停。序号控制阀门程序入口门出口门反洗进水门底部反排门正洗入口门顶部反排门反洗水泵NaCLO加药泵超滤给水泵时间s1正向冲洗102运行3正向冲洗104顶部反洗155底部反洗153、超滤膜的化学清洗化学清洗频率：每隔1～2月；清洗药剂：NaOCl+NaOH或柠檬酸；超滤膜内壁与透水侧都可进行化学清洗。（1）清洗液配制清洗液PH次氯酸温度流量碱液12.0～13.0～50mg/L32～40℃≥3.4m3/h/每支膜组件酸液2.0～2.5不用32～40℃≥3.4m3/h/每支膜组件（2）循环清洗应先用碱液+氧化剂清洗，然后用酸液循环清洗。关闭超滤装置上的过滤液阀门，只清洗膜丝内腔给水侧至少45分钟。以每支膜组件3.4m3/h流量循环清洗膜丝内腔。长期循环清洗液有可能使温度升高并超过40℃，这种情况下应再加入反渗透产水，使温度降低至40℃以下。（3）漂洗漂洗经常通过反洗来实现，每个反洗步骤的持续时间可以改变，以确保将化学药品清洗干净；或者可以采用多次反洗来达到同样效果。膜内壁的化学清洗流程进水空气清洗进水过滤水清洗出水反洗出水排水反洗进水加氯HYDRABLOC™的化学清洗流程化学清洗模式•化学清洗(清洗液自进水侧,关闭透水侧阀门,主要清洗内壁).超滤系统化学清洗（CIP）注意事项1、PVDF材质的L20V微滤膜柱是耐氯的，但能承受的pH范围不得超出2—10，不可将其置于pH大于10的强碱或pH小于2的强酸溶液中。L20V微滤膜柱组件中的尼龙配件不耐pH小于2的强酸。2、超滤化学清洗若与除盐再生同时进行，为不影响除盐再生用水，设置联启非选择自用除盐水泵。3、化学清洗过程涉及到对人体有害的化学药剂，现场药剂配置，需穿戴好个人防护用品。4、酸化学清洗在第一次循环过程中，可在化学清洗箱中投入5公斤工业盐酸（浓度30-31%），可以提高清洗效果。5、如果上一次清洗药剂和本次进行的清洗药剂种类（氯或酸）不同（包括正常运行转入CIP步序），开始之前，请对化学清洗箱和循环管道进行人工排放、清洗至无上次药剂的残液。6、化学清洗过程中注意观察清洗箱液位变化情况。7、清洗药液配置中，打循环时间必须足够，确保药液充分溶解，防止堵塞过滤器。8、将化学清洗前后超滤跨膜压差进行对比，以判断清洗效果，调整药液配制浓度。4、完整性测试Step1:膜内充满水AirStep2:排干膜进水侧内水Step4:保持压力Step3:注入0.7–1.0bar无油空气Step5:观察气泡•压力保持测试-在标准24支膜组架检测膜丝完整性宝二公司超滤装置•压力衰减测试（PressureDecayTest）•CMF-L工艺采用一个自动的压力衰减测试(PDT)测量膜的完整性。完整性测试是基于膜的泡点原理在线验证膜的屏障有效性。这样可确保不会因为膜丝的断裂影响滤后水的质量。一般设计为每72小时做一次压力衰减测试（PDT），每次检测持续10分钟。•压力衰减测试工作周期放空膜纤维内腔，用100kPa空气加压膜装置的滤出液侧。然后隔断空气由程序测量滤出液侧的空气压力衰减速率。当压力衰减速率低于预设定值则自动确认膜的完整性。压力衰减测试为自动或手动运行，一般为常规测试。膜腔内的膜完整性的任何变化都将被人机交互界面系统检测到并记录和跟踪。•测试结果的判断：PDT≤2kPa/min，膜组件正常；2kPa/min＜PDT＜7kPa/min，膜组件有断丝泄漏，但在设计允许范围内，可以正常运行；PDT＞7kPa/min，需隔离断丝膜组件，待检修。六、超滤装置的运行监控（1）当超滤正常运行时，每2小时记录：入口母管浊度（NTU）、温度（℃）、给水入口压（Mpa）；出口母管浊度（NTU）、PH值、余氯、温度（℃）、电导率、产水出口压力（Mpa）；浓水出口压力（Mpa）；即时产水量（m3/hr）、即时浓水流量（m3/hr）、即时循环流(m3/hr)。（2）在运行中要监督保安过滤器出、入口压力（Mpa）防止压差大于0.05MPa，否则应及时更换滤芯。（3）每4小时测一次超滤出口SDI，SDI应小于3。（4）超滤正常运行时，入口水质应符合下列要求：水温：5～40℃，浊度＜5NTU，余氯：1～2mg/L，PH：2～13。（5）超滤出水质量：SDI＜2，胶体SiO2