2016超滤技术-用膜工艺代替传统水处理技术

超滤（UF）技术的应用—用膜工艺代替传统水处理技术超滤------反渗透预处理中空超滤膜特性中空纤维UF膜特性中空纤维UF膜—工业应用领域•化工，石化和炼油–前处理和回用•发电（工业，工用事业）–前处理和回用，汽轮机，冷凝塔•饮料及瓶装水（工业用饮用水）–混合段•食品厂用水–前处理，冲洗水回用•半导体–前处理，化学处理水回用，晶片切割水回用•医药用水–USP和注射用水质•矿业•钢铁业•纸浆及制造业•原水前处理（地表、地下、自来水、循环水）–替代澄清池–替代砂滤–RO前处理–离子交换前处理•纯化处理–去除颗粒（如18兆欧水）–去除微生物及热原体–RO或离子交换后处理•水循环和回用–生化处理后–澄清后（二级和三级）中空UF膜水处理应用•原水前处理（地表、地下、自来水、循环水）–替代澄清池–替代砂滤–RO前处理–离子交换前处理•纯化处理–去除颗粒（如18兆欧水）–去除微生物及热原体–RO或离子交换后处理•水循环和回用–生化处理后–澄清后（二级和三级）中空UF膜水处理应用膜分离孔径分布•反渗透•纳滤•超滤•微滤•0.001•1.0•0.1•0.01•0.0001•微米•单价盐•二价盐•糖•病毒•胶体•硅•蛋白•微生物•浊度•悬浮物切向膜过滤R=0%R=PartialR=100%水盐DissolvedSolidsBODCOD小分子聚糖不对称膜渗透水压力Flow,Q悬浮固体胶体乳剂沉淀高分子进水通量用超滤和反渗透代替传统水处理法生化处理砂/水介质活性炭过滤RO离子交换原水(湖，河)工艺水澄清池石灰/絮凝剂Clarifier石灰/絮凝剂UFUFUFUFUFUF滤芯滤芯改进RO性能澄清池排放液过滤改进离子交换性能去除澄清池代替最后滤芯去除澄清及沙滤传统水处理臭氧废水回用EDIRO废水半导体用水处理和废水回用砂/多介质过滤•UFMF•pH调整絮凝•凝聚•UFRORORO•滤饼•50%TS涂料•混凝土•离子交换压滤UFRO离子交换臭氧UV脱气•热交换器滤芯10m滤芯•m自来水湖河水源•自来水•湖河水源18兆欧水冲洗508gpm/wafer••水系统总投资$15－25百万•混合酸•稀释HF•稀释CMF•溶剂•传统水处理•回用•排放至废水处理双层膜•冷凝塔UF处理功能•UF能去除什么？•硅•胶体•颗粒•藻类•菌类•肠形菌•病毒•热原体•原生动物•油和脂•蛋白•UF能降低什么？•TOC•色素•不能去除什么•盐•汽油•糖•酒精•小分子量分子物中空超滤（KOCH/旭化成）去除率组份PM10PM100胶体硅99.8%99.0%胶体铁99.8%99.0%胶体铝99.8%99.0%悬浮物5LRV4LRV浊度0.3NTUSDI1.0SDIGiardia6LRV5LRV原生动物6LRV5LRV菌类6LRV5LRV病毒5LRV4LRV内病毒4LRV2LRVTOCavg.70%avg.30%•LRV=Log降低系数例如:6LRV=99.9999%为什么使用UF膜过滤？•物理阻挡，不同于常规过滤•可用空气扩散和肉眼作在线完整检验•稳定的产水质量，甚至进水质水质有突变时•预料0.1NTU,甚至进水为250NTU时•可处理水源大范围变化•无需加药水处理技术•废除凝结剂和凝絮剂的处理•在过滤水中无剩余化学品•无需一直由操作者操作•仅在间隙清洗时使用化学品为什么用UF膜过滤？•诱人的经济性和环保性能，用于使用后的工艺水的闭路循环•零排放工厂•降低投资费用•降低运行费用0.2至0.3元/吨水•改善下游系统的工作情况(RO,IX)•反渗透通量改善30%•降低操作费用•在反渗透清洗频率方面有更多改善•提高反渗透膜寿命为什么用UF膜过滤？•代替澄清池和砂过滤器•全自动系统•更小的空间需要•更近似25-50%的常规处理•小的建筑•可简易扩大的模式设计•少的人力需求•人力仅清洗和监控需要•成熟的技术•膜技术是一种工业标准•长的膜片寿命•典型5年或更长中空纤维UF膜优点•完全不对称结构以便最好•的清洗性和最小的膜阻力•均匀微孔分布的膜•多种规格纤维内径•无内部内阻力•fiberadv.cdr中空纤维由内到外操作的优点•外－内导致纤维死角堵塞源于外面无均匀的流道•内－外进料中的微粒通过空心纤维且不会堵塞产品水产品水供水供水开放通道不对称UF膜结构进水透过液•无内部阻赛•低膜阻力•高通量传统过滤膜多为对称多孔结构进水滤液中空纤维内径•针对不同水质多种纤维内径规格•20mil用于最后过滤–最大程度前处理过的进水–膜壳内最大程度的膜面积•35mil用于大多前处理应用•43mil用于高悬浮物原水•75and106mil用于特脏原水20mil(0.5mm)35mil(0.9mm)43mil(1.1mm)75mil(2.0mm)106mil(2.7mm)8/10”工业超滤膜管操作原水进浓水出滤过液出滤过液出原水进入中空纤维内腔，由内向外直接通过纤维的过滤。通常原水由膜件的一端进入，在30-40psi的压力驱动下流经整个长度的纤维。较高固含量的浓缩液自膜件的另一端排出。透过液经纤维膜壁的过滤流入膜件中心的透过液收集管中。透过液经收集管自每支膜件一端的中心流出.进水流向及透过液流向进水流向自下而上流经中空纤维的中央透过液经过纤维壁的过滤进入中央透过液收集管，在此作为分离后的料液被排出进排浓滤过液滤过液运行时流向Upflow--Downflow原水进原水进浓水出浓水出透过液出透过液出透过液出透过液出运行/反冲洗透过液出透过液出透过液进透过液进被截留的固体经反洗冲出排掉被截留的固体经反洗冲出排掉原水进浓水出循环，如何操作当关闭透过液阀门时，循环操作是一个机械的清洗过程，其类似于部分反冲洗过程在膜件进水端透过液依旧经纤维排出，这是由于纤维内侧较高压力所至当进水流经整个纤维长度会损失部分压力。现在平均透过液的压力较高，此透过液会从纤维外侧反向压入纤维内侧，以帮助去除累积的固形物循环过程是整个清洗过程的一部分。PermeateValveclosed进水30PSI浓排20PSI平均透过液25PSI透过液阀门关闭中空超滤优点—工业用水处理•高通量不对称膜•卓越的去除性能，去除微生物，胶体和固体微粒物质•卓越的抗污染性能，适用于废水•稳定的产水水质•能耐氯，H2O2•长的膜寿命•容易作全面检验•透明的膜管及配件优势–占地小9万吨/天-Appleton,WI垂直，透明滤管•膜件平行排布，而非串连•防止反冲洗过程中膜件连接间颗粒物累积•易于进入每支膜件•能够方便地为日后系统扩充预留空位中空纤维完整性测试可用肉眼直接观察的压力试验用于空气试验的自动监测Monitorautomaticallywithairholdtest在透明的主管路接口处观察汽泡。LookforBubblesinclearmanifoldadapter带压透过液PressurizePermeateRomiPureTARGATM中空纤维滤管3inch,5inchand8inchDiameter超滤（KOCH）系统超滤------反渗透预处理水处理和废水处理•中空纤维UF膜–用于原水、循环水和废水处理的大容量产品超滤作反渗透前处理的优点•超滤是一种有力的膜工艺去除供水中的有害成份（硅酸盐、细菌和悬浮固体）•减少进入反渗透系统污物SDI1,甚至原水浊度很高时硅酸盐减少99%+•超滤捕获那些通过离子交换设备的硅•减少反渗透系统工作压力(~30%)•采用强力化学清洗及－KOCH超滤是耐氯的•敞开式通道内腔处理高浓缩污泥•可被反冲洗（中空纤维）各种处理步骤的SDI范围进料水70%微粒小于10微米，须经下列所有处理步骤连续过滤•供水6.0-6.7•多介质过滤器排出4.1-4.7•颗粒状活性炭3.9-4.1•逆流再生软化床3.9-4.1•抛光软床3.9-4.1•5微米管过滤器2.7-3.0淤泥密度指标（指数）•SDI是定量检验低度混浊水源中相关悬浮物和胶质微粒物质.•反渗透膜同污物有密切关联•绝大多数反渗透系统要求3SDI•堵塞速率0.45微米膜片47毫米•SDI=〈（1-ti/tf）〉/Tx100T=5,10or15min间隔Ti=最初500ml取样Tf=最终500ml取样•最坏值:SDI5=20SDI10=10SDI15=6.6•最佳值:0闸阀调压阀压力表用超滤减少水中的悬浮物固体和胶体污泥组份SDI15ValuesforFeedandUFProductWater01234567010203040DaysSiltDensityIndex(SDI)FeedSDIPermeate•用UF膜（30mil-PM100）处理城市水源•淤泥密度指数•供水和超滤水的SDI15值中空纤维UF物理特性•压力•最大入口:100psi•最大跨膜压差:35psi•温度•连续:最大75℃(通常55℃)•间隙:95℃•化学暴露•间断:氯250ppm•碱:pH13.5•酸:pH1.5•过氧化氢:0.1%RO系统设计通量评估—RO前处理效果RO通量(gfd)水类型无前处理用UF前处理•工业水8-1210-22•经处理的河水或沟渠水10-1413-22•表面水(湖,水库)12-1616-22•深井16-2018-22•RO渗透水20-2220-22用UF前处理，RO清洗频率将减少2－10倍反渗透预处理膜种类PS/PES/PVDF等出水水质SDI＜1~3出水浊度≤0.1NTU对胶体去除率≥99%对悬浮固体去除率≥99%对TOC去除率≥30%操作压力0.03~0.06MPa设计透量60~100L/m2·hr·0.05MPa·25℃UF预处理与传统预处理方法比较(一)UF预处理传统预处理进水水质要求(浊度)3500NTU以下200NTU出水水质浊度（NTU）≤0.1≤3~5SDI(15mins)≤1.0≤3~5水的回收率90~95%耗水量大,85~90%自动化程度高通常为半自动占地面积0.21UF预处理传统预处理对于反渗透系统的影响RO膜的使用寿命5~8年≤3年RO膜不可逆污染没有经常出现RO运行压力降低20%——RO清洗频率8~12月3~4月RO产水量增加20%——反渗透的回收率75~80%70~75%UF预处理与传统预处理方法比较(二)超滤优于微滤的特点更高的平均通量长时间的更稳定的通量更少的高和低通量峰值更易于控制不对称膜意味更少的膜堵塞更好的水质－UF截留了更多胶体，细菌，病毒和更小的微粒无海绵层淤积微粒更易反冲更易冲洗中空纤维操作•0•20•15•压力•Distance•供水入口•供水出口渗透水渗透水•普通操作•渗透水•供水•FeedInlet•FeedOutlet•Permeate•Permeate•反冲•0•10•Permeate•Feed•高速冲洗•0•20•30•10•Pressure•Distance•Permeate•Feed•Reverse•Flux•Forward•Flux•FeedInlet•FeedOutlet反冲恢复系统•UF滤管处理极高载荷的悬浮固体和微粒•选择适当的膜纤维直径，以处理高固体•提高受益达99+%•产品水0.3NTU用高固回收系统来回收超滤反洗和浓缩水•供水•产品水UF系统•回收系统•UF反冲和高速冲洗水系统•排放•92-95%•收益河水超滤特性•混浊度•供水混浊度•渗透液混浊度UF特性：河水泛滥条件工业水市场——我们产品处于一个广泛的应用范围•m有氧/无氧处理•二级澄清•河水•湖水•地面水•介质过滤水活性炭过滤器离子交换•反渗透•城市饮用水•膜件片•系统设计•循环•死端•小直径中空纤维•卷式滤件芯•市政废水处理•工业水•管式产品•大直径中空纤维ClarifierAerobicBiologicalTreatmentUFROProcessWaterCoolingTowerDeairationUVIonExchangeOtherPlantUsesInorganicEffluentOrganicEffluentDIRegenerationGACGreensandFilterNaOCl