超滤预处理技术课件.ppt
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- 超滤 预处理 技术 课件
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1、2023-1-171预处理技术预处理技术2预处理技术预处理技术(一一)超滤技术介绍要点超滤技术介绍要点、超滤技术的发展、超滤技术、超滤前处理技术、超滤装置的设计、超滤膜的污染和清洗3 超滤(简称超滤(简称UFUF):是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进):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(行分离的物理筛分过程。其分子切割量(CWCOCWCO)一)一 般为般为60006000到到5050万,孔径万,孔径为为100nm100nm(纳米)。(纳米)。起源于起源于17481748年,年,SchmidtSchmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液,当施加一
2、定压力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,度远远超过滤纸,于是他提出超滤一语,18961896年,年,MartinMartin制出了第一张人制出了第一张人工超滤膜,其工超滤膜,其2020世纪世纪6060年代,分子量级概念的提出,是现代超滤的开始,年代,分子量级概念的提出,是现代超滤的开始,7070年代和年代和8080年代是高速发展期,年代是高速发展期,9090年代以后开始趋于成熟。年代以后开始趋于成熟。我国对该项技术研究较晚,我
3、国对该项技术研究较晚,7070年代尚处于研究期间,年代尚处于研究期间,8080年代末,才进年代末,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。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。、超滤技术的发展 4一一.超滤的基本原理超滤的基本原理、超滤技术 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,
4、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。液的的净化、分离和浓缩的目的。参见图一。5二二.超滤的分类及特点超滤的分类及特点 分类主
5、要对超滤膜的分类,主要分为卷式,板框式,管式和中空纤维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。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
6、面积小。效膜面积大,且占地面积小。1 1、净化、净化 (1 1)制水工业)制水工业 a a 天然水净化天然水净化;b;b 作为反渗透的前级过滤。作为反渗透的前级过滤。(2 2)无菌液体食品制造。)无菌液体食品制造。a a 低度白酒的去浊除菌低度白酒的去浊除菌;b;b 制造速溶液茶制造速溶液茶;c;c 果酒、啤酒及其它酒类的制造。果酒、啤酒及其它酒类的制造。(3 3)医疗、医药方面的应用。)医疗、医药方面的应用。2 2、浓缩、浓缩如浓缩果汁、酶制剂、蛋白质、生物制剂等方面应用如浓缩果汁、酶制剂、蛋白质、生物制剂等方面应用 特点:一特点:一 分离过程无相变化,因此节约能源。分离过程无相变化,因此节
7、约能源。二二 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。品、生物制剂)的浓缩和提纯。三三 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。级。四四 设备简单,易于操作和管理和维修。设备简单,易于操作和管理和维修。五五 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中,膜本身无任何碎悄或微粒脱落 61.超滤(UF)膜简介超滤是一种过滤技术,通过
8、中空纤维膜管管壁进行过滤分离。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。膜壁孔径膜壁孔径0.20.20.02um0.02um,小于,小于SDISDI测定膜片测定膜片0.45um0.45um孔径,因而孔径,因而UFUF滤后水足滤后水足以保证以保证SDISDI值值32um100%污染密度指数(污染密度指数(SDI SDI)出水99.99%浊度出水0.5NTU溶解性总固体(TOC)去除99.0%微生物99.999%2.典型超滤膜的过滤效果(仅供参考)8特点:特点:1 1、自动控制,间断出水、自动控制,间断出水2 2、气水反冲洗技术和错流工艺,使、气水反冲洗技术和错流工艺,使RORO 进水
9、的进水的SDI2SDI23 3、占地面积小,投资成本高、占地面积小,投资成本高4 4、TOCTOC去除率低,一般可延长去除率低,一般可延长RORO系统系统 清洗周期和膜使用寿命清洗周期和膜使用寿命3.超滤技术应用操作:操作:1 1、0.5-1hr0.5-1hr反洗一次反洗一次2 2、水气联合反洗,更具良好反洗效果、水气联合反洗,更具良好反洗效果3 3、膜丝具有足够强度,抗拉强度、膜丝具有足够强度,抗拉强度4 4、膜材质一般具有良好化学稳定性、膜材质一般具有良好化学稳定性9三三.内压式中空纤维膜元件的结构示意图内压式中空纤维膜元件的结构示意图分离层外层内内 壁壁(原水原水)过滤流道过滤流道某膜横
10、截面电镜照片某膜横截面电镜照片(一、二一、二)某膜横截面电镜照片某膜横截面电镜照片(三三)10四.内压式中空纤维超滤膜组件的结构11五.典型超滤膜组件的结构效果图12五.典型超滤膜组件的结构效果图13五.典型超滤膜组件的结构效果图叠片式预过滤器叠片式预过滤器超滤组件超滤组件控制电柜控制电柜14六.超滤膜组件的稳定运行要求项 目内 容解决方法水源合格的进水配套的预处理 硬件采购1本体设备 超滤机组(泵)膜或膜壳、管阀、仪表硬件采购2辅助设备加药装置、反洗和清洗装置电气控制配套电气系统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,但超滤的稳满足一定要
11、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、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:键之一。通常解决的办法参考如下篇:15引起膜失败的原因机械破损机械堵塞强酸/碱有机溶剂污染金属氧化物有机物胶体膜老化粘 度破坏物沉积物性能衰减因素一.预处理的必要性、超滤预处理技术我们不防从引起膜失败的原因着手分析:我们不防从引起膜失败的原因着手分析:预处理的作用就是最大限度地减少引起超滤膜失败的原
12、因,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、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。滤系统稳定运行的关键。16二.预处理水源: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A 通常
13、水中含有以下杂质(溶质)种类:17B 通常水特点可分为地表水与地下水一、地表水: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:因可归为以下几个方面:地表水中的
14、各种悬浮物和胶体的含量较高,需要更多的预处理;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,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、总溶解固形溶解固形 (TDS)(TDS)和污染物含量的季节性变化较大。和污染物含量的季节性变化较大。二、地下水:二、地下水:地下水相对水质单纯
15、得多,主要含有少量胶体、悬浮物和盐份,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。下水不含有机物,在一段时间同内大部分参数非常稳定。18MFMF 澄清,悬浮物澄清,悬浮物UFUF 悬浮物,微生物,澄清,消毒悬浮物,微生物,澄清,消毒NFNF 胶体,微污染,软化,脱色,胶体,微污染,软化,脱色,二价离子等以上分离,二价离子等以上分离,200 200 以上有机物以上有机物RORO 单价离子,微污染,小分子量有机物单价离
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