超滤设备超滤膜的维护与日常保养

超 滤 膜 的 维 护 与 保 养
超滤膜分离技术基础
超滤膜的过滤原理:
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特质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因而实现对原液的净化,分离和浓缩的目的。
原液一般指需要净化,分离或浓缩的溶液,透过液指原液中透过中空超滤膜而被滤除大分子溶质的那部分液体,浓缩液则是原液中因分离出透过液而剩余的高浓度溶液。在净化水工程中,原液是指原水进水,透过液即为净化水,浓缩液则是排放的废水。
二,内压式中空纤维超滤膜:
一个中空纤维超滤膜组件主要是由成百到上千根细小的中空纤维丝和膜外壳两部分组成,一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜,毛细管式超滤膜因内径较大,因此不易被大颗粒物质堵塞,更适用于过滤原液浓度较大的场合。内压式超滤膜即原液入中空丝内部,经压力差驱动,沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液,浓缩液则留在中空丝的内部,由另一端流出,其中环氧树脂盖封的作用是密封住膜丝的端头与膜丝之间的间隙,从而使原液与透过液分离,防止原液不经过膜丝过滤而直接渗入到透过液中。
错流过滤方式:中空纤维超滤膜过滤方式是在过滤的过程中有一部分的浓缩液体从超滤膜的另一端排掉。
三、超滤的过滤孔径:
在膜法分离技术中膜的微孔径在20×10-10m~1000×10-10m之间的过滤膜称为超滤膜,即0.002-0.1μm之间,而一般胶体体积均≥0.1μm,乳胶≥0.5μm,大肠菌、葡萄球菌等细菌体积≥0.2μm,悬浮物,微粒子等体积≥5μm,因此超滤膜可以过滤出溶液中的细菌、胶体、悬浮物、蛋白质等大分子物质
四、超滤膜分离技术的特点:
超滤膜的分离过程具有以下几个显著特点
1.在常温和低压下进行分离,因而能耗低,从而使设备的运行费用低
2.设备体积小、结构简单,故投资费用低
3.超滤分离过程只是简单的加压输送液体,工艺流程简单,易于操作管理。
4、超滤是由高分子材料制成的均匀连续体,纯物理方法过滤,物质在分离过程中不发生质的变化,并且在使用过程中不会有任何杂质脱落,超滤液的纯净。
超滤膜的应用非常广泛,从家用的纯净水到工业水处理都有规模的应用,超滤膜分离技术是国家火炬计划支持的六大高新技术之一,具有广间的发展前景。
五、超滤膜产品规格:
超滤膜属毛细管式中空纤维膜,是以高分子材料经特殊的膜制造工艺生产的不对称半透膜,它是一种不产生相变的分离方法,其所用的制膜材料聚砜或聚丙烯腈具有良好的机械性能和耐热、耐化学性能以及较强的抗污染能力。它的切割分子量为10万道尔顿(葡聚糖),单个超滤膜组件包含分组威了约1200根内径1.2mm,外径1.9mm的中空膜丝,属内压式过滤,即原液入中空膜丝内部,经压力差驱动,沿径向由内向外渗透过中空膜丝,从而可以滤除原液中的各种细菌、胶体、杂质等大分子物质。
六.超滤膜的显著优点:
1.安装操作简单方便,可拆卸式标准螺纹进出水口连接,更换和维修方便
2.过滤精度高,能有效滤除水中99.99%的胶体,细菌、悬浮物等有害物质
3、抗污染和氧化能力强,允许长期处理5ppm(mg/L)浓度的淳离氯环境。
4.PH值广泛范围宽广,为2-13,因此不易受酸碱化学腐蚀,而它的清洗药液就是标准的柠檬酸和氢氧化钠浓液,与RO反渗透膜的清洗液相同,尤其是超滤膜应用在RO反渗透机前置精密过滤时,可与RO反渗透膜同时进行清洗,不需要其它特殊的化学药品
5.耐压与防漏结构设计,确保超滤膜不会出现漏水、脱胶、滑牙、爆胶等故障。
七,超滤膜的过滤性能与效果:
从中空纤维超滤膜应用于国内各种各样不同的水源的使用情况来看,证实超滤膜具有以下的过滤效果:
水中的成分 滤除效果
悬浮物 微粒＞2um
污染密度指数（SDI） 出水＜1
病原体 ＞99.5%
浊度 出水＜0.5NTU
深解性总固体（TOC）去除 ＞30%
胶体硅 胶体铁 胶体铝 ＞99.0%
微生物 99.999%
以上数据是在进水浊度小于15NTU的情况下获得，超滤膜作为一种涉及饮用水的接触材料，已通过卫生质量监督管理所的涉及饮用水卫生安全产品检验合格。






工艺参数：
结构 毛细管式中空纤维膜丝
膜材料 聚砜或聚丙烯腈
切割分子量 10万道尔顿（葡聚糖）
标称膜面积 约4.84平方
膜丝直径 内径1.2±0.05mm 1.9±0.05mm
膜丝数量 约1200根
外形尺寸（直径*长度） 90*1200mm

使用条件：
正常水通量 100L/H (0.2Mpa)
正常工作压力 0.2Mpa
PH值范围 2-13
连续余氯浓度可耐受 5ppm(mg/L)
间歇余氯浓度可耐受 200ppm(mg/L)
运行方式 错流过滤
高耐压 0.4Mpa
正常运行温度 5-45°C
进水要求：
超滤膜进水浊度要求≤15NTU，当进水浊度大于15时，应在超滤膜的前级增加过滤精度，小于50um的精密过滤器作为预处理，使水浊度符合要求，防止原水中的大颗粒物质堵塞膜孔，造成不可恢复的堵塞。
设计运行参数与条件：
1、反冲洗
反冲洗压力 0.25Mpa
反冲洗水流量 2000L/H
反冲洗频率 每天反冲洗一次，增加反冲洗频率有助于恢复膜的水通量，延长膜的使用寿命。
反冲洗时间 每次1-5分钟，直到反冲洗时排出的水清晰为止
2、消毒灭菌
消毒灭菌方法 （1）在反冲洗时投加10-15ppm（mg/l）的余氯
（2）在反冲洗时投加15ppm(mg/l)的次氯酸钠或30ppm（mg/l）的过氧化氢
消毒灭菌频率 每星期1次，长时间停机前消毒灭菌后密封保存
消毒灭菌时间 每次15分钟
3、药物清洗
药物清洗方法 使用酸洗液和碱洗液各循环清洗30分钟
药物清洗频率 每隔1-2个月或产水量下降超过30%
药物清洗药剂 酸洗液：柠檬酸调节RO水（或 超滤水）至PH=2
碱清液：用氢氧化钠（NaOH）+次氯酸钠（NaOCL）调节RO水（或超滤水）至PK=12
4、保存
保存方法 充入保护液后密封保存
保护液 0.95%亚硫酸氢钠+10%丙二醇+89.05%RO水（或超滤水）
超滤膜组件的运行方式
中空纤维超滤膜组件有五种运行状态，同时也适用于任何由超滤膜组件所组成的超滤系统。当进水浊度较高时（≥5NTU）应使用错流过滤方式，将反冲阀和气阀关闭排放阀打开一部分，原水从进水阀进入超滤膜后,在过滤的同时有小部分的浓缩液从排放阀内排走,这股浓缩液沿切方向从超滤膜表面流过,从而可将膜表截留下来堵塞随之冲走。
冲洗状态:随着超滤膜的长期使用,原水中被截留下来的各种胶体、悬浮物、微生物等杂质会依附于超滤膜的表面,一些细小的微粒会渗入到膜孔中堵塞膜孔,使超滤膜的分离能力和产水量逐渐下降,尤其是源水水质污染严重时,更容易引起超滤膜的堵塞。
因此对超滤膜进行短时间的顺向直冲洗,以恢复膜的性能,冲洗状态又分为以下几步:
顺向直冲洗:快速地频繁开关排放阀,使膜丝内的水流快速沿切向方向冲过膜内壁,或者快速水流从进水阀直冲到排放阀,将膜内壁上截留的污染物冲去,顺向直冲洗能洗去依附在膜壁上的污染物,无法清除堵塞在膜孔中的微小颗粒,因而还进行反冲洗。杀菌状态:在使用过程中,截留的污染物吸附在膜表面上如不能及时去除便容易滋生细菌,因此每星期对超滤膜进行一次杀菌处理。
二、超滤膜的维护与保养
一、超滤膜的污染与药物清洗:
随着超滤膜截留的污染物在膜内表面和膜孔的不断累积,超滤膜的水通量和分离能力逐渐下降,通过反冲洗可以部分恢复膜的水能量,但反冲洗不能达到的恢复效果,因此当超滤膜的水通量下降超过30%时进行药物清洗,及时消除附着在超滤膜壁和膜孔中的污染物,防止超滤滤膜形成不可恢复的堵塞,药物清洗的方法主要有以下几种:
循环药洗:用柠檬酸将RO水或超滤水的H值配制到2。经增压泵从超滤膜的进水阀处打入,自排放阀处循环回来柠檬酸液,调节排放阀将压力稳定在0.25Mpa,循环清洗30分钟后,将超滤膜内的柠檬酸液冲洗干净,再用氢氧化钠和次氯酸钠配制PH值为12的碱性液,从进水阀打入,在0.25Mpa水压下循环清洗30分钟后冲洗干净。
药液浸泡:分别将酸洗液和碱洗液打入超滤膜后将进水阀、排水阀和调节阀全部关闭,对超滤膜密封浸泡2小时后再用超滤水冲洗干净。
药洗杀菌:在配制低PH值等于2的柠檬酸溶液或高PH值等于12的氢氧化钠深液对超滤膜进行药物清洗时加入50ppm(mg/h)的氯或过氧化氢再进行循环药洗或浸泡,同时具有对超滤膜的灭菌作用。
二、超滤膜的保存
超滤膜没有使用般都是浸入保护液中进行密封保存，防止湿态膜脱水后产生收缩，膜孔变小，使膜结垢破坏，水通量下降。
超滤膜如暂停使用时(少于10天时)应对超滤膜杀菌反冲洗一次,在反冲洗水中加入15ppm(mg/h)的次氯酸钠或30ppm(mg/h)的过氧化氢或在反冲洗时投加10-15ppm(mg/h)的余氯后再将超滤膜的进水阀、排放阀和调节阀关闭,保持超滤膜的密封和灭菌作用。
如长期停止使用时(超过10天),先对超滤膜进行杀菌反冲洗一次,然后在超滤膜内注入保护液后密封保存,保护液配方;0.95%的亚硫氢钠+10%丙二醇+89.05%超滤水(好是RO水)。
超滤系统的应用范围广泛,不同的应用领域具有不同的工艺流程,因此设计超滤系统时是应确定超滤系统的应用目的,才能以此来确定其优化的工艺流程。一个完善的超滤系统设计时应遵循、节能、稳定的原则下追求较低的设备投入,简单、方便的安装使用和低的运行、维护费用。
三、超滤膜的选择:
超滤膜作为超滤系统的核心组件,其性能的优劣直接关系到整个超滤的性能,衡量超滤膜性能的几个重要指标主要有超滤膜材质、机械强度、产水量及切割分子量和截留率等,应选择理想的超滤膜组件:
超滤膜组件各部分材质:
部件
材质

中空纤维丝
聚砜或聚丙烯腈

密封材料
环氧树脂

筒体
食品级ABS

端盖
食品级ABS

“O”型密封圈 食品级硅胶


四、膜材料与机械强度:
良好的超滤膜组件要求机械强度好,，一般可用中空纤维断裂强度和断裂拉伸率的大小来衡量,目前制造中空纤维超滤膜的常用的材料有聚砜(PSF)、聚丙烯腊(PAN),在相同的膜材料情况下,由于制膜工艺和技术水平不仅可承受使用过程中可能出现的各种高压冲击面且使用命,而降低了系统投入的维护费用。