超滤预处理技术.

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Ⅱ、超滤技术
一. 超滤的基本原理
超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力， 以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密 布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积 大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原 液的的净化、分离和浓缩的目的。参见图一。
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二. 预处理水源： A 通常水中含有以下杂质(溶质)种类：
•气体 N2、 O2、 CO2、 H2S ……
•悬浮物、固体颗粒
•无机物、各种离子 •有机物(当水中TOC含量达到2mg/L时就应引起足够的重视)
•微生物、细菌、病毒
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B 通常水特点可分为地表水与地下水
一、地表水： 苦咸水反渗透系统需要以地表水作为给水水源。地表水以污染 物含量高而出名，因此要求在反渗透预处理设计时予以高度注意: 以井水为给水水源相比，以地表水为给水水源的反渗透水处理 系统的工艺设计和系统监控更为复杂，各种参数的选定更加保守。 其原因可归为以下几个方面： 地表水中的各种悬浮物和胶体的含量较高，需要更多的预处理 ；市政水处理或反渗透预处理过程中往往引入了反渗透系统的污染 物 ( 如明矾、阳离子、聚合物电解质、正磷酸锌及活性碳微粒等 ) ，有机污染物以及微生物、藻类等生物活性较高的特质；地表水的 温度、总溶解固形 (TDS)和污染物含量的季节性变化较大。 二、地下水： 地下水相对水质单纯得多，主要含有少量胶体、悬浮物和盐份 ，大量钙镁离子、氯根离子和硫酸根离子存在于盐份中，通常深层 的地下水不含有机物，在一段时间同内大部分参数非常稳定。
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预处理技术(一)超滤技术介绍要点
Ⅰ、超滤技术的发展 Ⅱ、超滤技术 Ⅲ、超滤前处理技术 Ⅳ、超滤装置的设计 Ⅴ、超滤膜的污染和清洗
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Ⅰ、超滤技术的发展
超滤（简称UF）：是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进 行分离的物理筛分过程。其分子切割量（CWCO）一 般为6000到50万，孔径 为100nm（纳米）。 起源于1748年，Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力 时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精 度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语，1896年，Martin制出了第一张人 工超滤膜，其20世纪60年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始， 70年代和80年代是高速发展期，90年代以后开始趋于成熟。 我国对该项技术研究较晚，70年代尚处于研究期间，80年代末，才进 入工业化生产和应用阶段，到现阶段才有了长足的发展 。随着制膜技术的 发展和生产规模化，使超滤膜性能更加稳定，制膜成本大为降低，目前在 饮用水净化、饮料食品、医疗医药等许多方面已得到广泛应用。
特点： 1、自动控制，间断出水 2、气水反冲洗技术和错流工艺，使RO 进水的SDI≤2 3、占地面积小，投资成本高 4、TOC去除率低，一般可延长RO系统 清洗周期和膜使用寿命
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三. 内压式中空纤维膜元件的结构示意图
某膜横截面电镜照片(一、二)
某膜横截面电镜照片(三)
过滤流道
内 壁
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四. 内压式中空纤维超滤膜组件的结构
(泵)膜或膜壳、管阀、仪表 硬件采购2
药剂
杀菌剂和清洗剂等(据不同膜有一定变化) 运行采购
满足一定要求的水质才能被允许进入超滤系统，但超滤的稳 定运行还需要在多方面加以保证，如膜的适应性能、反洗方法、 清洗方法和膜运行方式，因此合格的预处理是超滤稳定运行的关 键之一。通常解决的办法参考如下篇：
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Ⅲ、超滤预处理技术
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二. 超滤的分类及特点
分类主要对超滤膜的分类，主要分为卷式，板框式，管式和中空纤维 式。其中，中空纤维式国内应用最为广泛的一种，其典型特点为没有膜的 支撑物，是靠纤维管的本身强度来承受工作压力的。 又根据膜的致密层是在中空纤维的内表面或者外表面，可分为内压式 和外压式。现在应用的大部分为内压式。主要优点为单位容积内装填的有 效膜面积大，且占地面积小。 1、净化 （1）制水工业 a 天然水净化 ; b 作为反渗透的前级过滤。 （2）无菌液体食品制造。a 低度白酒的去浊除菌;b 制造速溶液茶;c 果酒、啤酒及其它酒类的制造。 （3）医疗、医药方面的应用。 2、浓缩 如浓缩果汁、酶制剂、蛋白质、生物制剂等方面应用
一. 预处理的必要性
我们不防从引起膜失败的原因着手分析：
引起膜失败的原因 破坏物
机械破损 机械堵塞 强酸/碱 有机溶剂
沉积物
污染 金属氧化物 有机物 胶体
性能衰减因素
• 膜老化 • 粘 度
预处理的作用就是最大限度地减少引起超滤膜失败的原因， 通常是用来减少机械杂质，但前处理正象上文所述只是超滤稳 定运行的关键之一，通常超滤在设计时所涉及的超滤操作方式、 膜的使用、反洗和化学清洗条件以及其整体的综合考虑才是超 滤系统稳定运行的关键。
特点：一 分离过程无相变化，因此节约能源。 二 分离是在常温下进行，适合于一些热敏感性物质（如果汁、药 品、生物制剂）的浓缩和提纯。 三 系列化的超滤膜，可将多组份的大分子溶液体系实行分子量分 级。 四 设备简单，易于操作和管理和维修。 五 超滤是一个由高分子聚合物制成的均匀的连续体，在使用过程 中，膜本身无任何碎悄或微粒脱落
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2.典型超滤膜的过滤效果(仅供参考)
水中的成分 悬浮物，微粒>2um 污染密度指数（SDI ） 病原体 浊度 滤除效果 100% 出水<1 >99.99% 出水<0.5NTU
溶解性总固体（TOC）去除
胶体硅、胶体铁、胶体铝 微生物
<30%
>99.0% 99.999%
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3.超滤技术应用
操作： 1、0.5-1hr反洗一次 2、水气联合反洗，更具良好反洗效果 3、膜丝具有足够强度，抗拉强度 4、膜材质一般具有良好化学稳定性
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1. 超滤（UF）膜简介
•超滤是一种过滤技术，通过中空纤维膜管管壁进行过滤分离。 •膜壁孔径0.2×0.02um，小于SDI测定膜片0.45um孔径，因而UF滤后水足 以保证SDI值<3。单支膜SDI可小于0.5，工业系统保证值为≤1.5。 •细菌直径5um—0.3um，大于超滤膜壁孔径，UF对菌藻去除率≥99%，故超 滤在防生物污堵方面仍具良好作用，对于加氯效果不好的情况下，起到屏 障作用。
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五. 典型超滤膜组件的结构效果图
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五. 典型超滤膜组件的结构效果图
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五. 典型超滤膜组件的结构效果图
超滤组件
叠片式预过滤器
控制电柜
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六. 超滤膜组件的稳定运行要求
项 目 水源 本体设备 超滤机组 辅助设备 电气控制 内 容 合格的进水—配套的预处理 加药装置、反洗和清洗装置 配套电气系统 解决方法 硬件采购1