CREFLUX增强型改性聚丙烯中空纤维膜元件及CMF设备.docx
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CREFLUX增强型改性聚丙烯中空纤维膜元件及CMF设备
CREFLUX增强型改性聚丙烯中空纤维膜元件及CMF设备
用
户
使
用
手
册
杭州求是膜技术有限公司
二OO八年
一、概述：
1、膜过滤简介：
膜过滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性结构，主要用于溶液中物质大分子级别的分离。
膜过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程；使用压力通常为0.15~0.6MPa，筛分孔径从0.05~0.2μm，截留分子量为0.5~100万道尔顿左右。
其与所有常规过滤及微孔过滤的差别：
（1）、筛分孔径小，几乎能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。
（2）、能否有效分离除决定于膜孔径及溶质粒子的大小、形状及刚柔性外，还与溶液的化学性质（PH值、电性）、成份（有否其它粒子存在）以及膜致密层表面的结构、电性及化学性质（疏水性、亲水性等）有关。
（3）、整个过程在动态下进行，无滤饼形成，使膜表面不能透过物质仅为有限的积聚，过滤速率在稳定的状态下可达到一平衡值而不致连续衰减。
这种过滤膜对大分子溶质的分离主要依赖于膜的有孔性，即膜对大分子溶质的吸附、排斥、阻塞及筛分效应，一般膜两侧压差越大，对大分子溶质的截留率越低。
2、纤维滤膜和组件：
中空纤维膜是膜过滤的最主要形式之一，膜呈毛细管状，微孔位于管壁上，溶液就是以其组份能否通过这些微孔来达到分离的目的。
根据组件结构的不同，又可分为内压式和外压式两种。
中空纤维膜组件，是由壳体、封头、端盖、中心管（内压式无）、布水装置（内压式无）及中空纤维膜组成，有原液口、过滤液出口及浓缩液出口与系统连接。
其特点是：
（1）、所有中空纤维膜都直接用聚氨脂胶封装在膜管内，有高的装填密度，拥有极高的比表面积，而且结构简单，有效减少细菌污染的可能性，简化清洗操作；
（2）、检漏修补方便，截留率稳定，使用寿命长。
3、CREFLUX膜组件：
CREFLUX膜组件采用了高强度、高韧性增强型改性聚丙烯中空纤维膜，同时通过计算机优化设计系统改进了组件内的流体状态，以适应较高的进水浊度和较强的清洗要求。
特别适合于大多数反渗透、纳滤预处理以及高浊度地表水以及废水回用处理的需要。
增强型改性聚丙烯中空纤维膜有以下特点：
1、
QSM系列膜组件以高通量、高品质的中空纤维膜为基础，并根据其主要用途进行了结构改进，以适应较高的进水浊度和较强的清洗要求。
内压式QSM组件结构示意图
外压式QSM组件结构示意图
过滤水
膜面
膜面
过滤水
过滤水
反洗排放
反洗排放
进水
4、膜材料的性能参数
材质：
聚丙烯
外径：
450μm
膜壁厚：
50~60μm
膜孔径：
0.1~0.2μm
透气率：
≥7.0×10-2cm3/cm2·s·cmHg
纵向强度：
12MPa
孔隙率：
40~50%
净化水浊度：
≤0.5NTU
二、CMF装置：
1、CMF装置基本工艺流程：
CMF装置是根据装置产水要求，由数只乃至数十只QSM组件并联组合而成。
其基本流程见下图：
2、组件基本使用条件
项目名称
参数
进水条件
浊度
≤50NTU
PH
1~14
余氯
≤0.5mg/l以Cl2计
水温
≤4-45℃
最大耐受压力
4Bar（不超过10min）
膜两侧平均压力差
≤1.5Bar（正常）
≤2Bar（最大）
产水水质
浊度
≤0.5NTU
SDI15
≤3-6
CODMn脱除率
0–50%
5、组件主要运行参数
QSM-8040型组件：
进水类型
浊度（NTU）
CODMn
组件产水量（m3/h）
浓水回流（m3/h）
反洗间隔（Min）
气洗间隔
地下水
≤1
≤1
5.0
0
240
地表水
0-2
≤2
3.0
2.0
120
2-5
≤5
2.5
2.0-3.0
60
0.5-1Day
5-15
≤20
2.0
2.0-3.0
30
30-120Min
15-50
≤50
1.6
3.0-5.0
15-20
15-60Min
深度处理废水
≤10
≤100
1.3
3.0-5.0
5-20
5-60Min
QSM-5040型组件：
进水类型
浊度（NTU）
CODMn
组件产水量（m3/h）
浓水回流（m3/h）
反洗间隔（Min）
气洗间隔
地下水
≤1
≤1
2.5
0
240
地表水
0-2
≤2
1.7
0.8
120
2-5
≤5
1.3
1.0
60
0.5-1Day
5-15
≤20
0.9
1.0
30
30-120Min
15-50
≤50
0.6
2.0-3.5
15-20
15-60Min
深度处理废水
≤10
≤100
0.5
2.0-3.5
5-20
5-60Min
QSM-4040型组件：
进水类型
浊度（NTU）
CODMn
组件产水量（m3/h）
浓水回流（m3/h）
反洗间隔（Min）
气洗间隔
地下水
≤1
≤1
1.2
0
240
地表水
0-2
≤2
1.0
0.4
120
2-5
≤5
0.8
0.5
60
0.5-1Day
5-15
≤20
0.5
0.5
30
30-120Min
15-50
≤50
0.4
0.8-2.5
15-20
15-60Min
深度处理废水
≤10
≤50
0.3
0.8-2.5
5-20
5-60Min
注：
1、以上通量均为25℃，0.1Mpa下测得；
2、水温对通量的影响按每下降1℃通量下降1-2%；
3、用于特种分离时处理能力根据料液通过试验确定。
4、装置反洗参数
项目名称
参数
反洗时间
10-30秒（根据装置大小确定）
反洗水压力
2.5-3.0Bar
反洗水量（单支组件计）
1-5m3/h
反洗水质
CMF、RO产水或RO浓水
正洗时间
10-30秒
正洗水量
同正常工作水量
空气擦洗
进气时间
10-30秒
进气压力
≤1.0Bar
空气质量
仪表空气或无油过滤空气
注：
如原水为地表水或深度处理后的污水，应在反洗水中加入NaOCl，并控制NaOCl浓度为50ppm，此加强反洗可一天进行1-4次，在必要的情况下还同时可加入100ppm的NaOH进行加强反洗。
三、使用注意事项：
1、CMF的使用环境：
CMF装置应该安装在厂房内，如果现场的个别条件不能达到以下要求，请事先与QSM公司联系。
参数
范围
环境最高温度
45℃
环境最低温度
5℃
湿度
最大95%
雨
无
风
无
污染物
无
震动
无
2、CMF装置的贮存：
1、组件贮存：
CMF装置应该放于室内，不应该暴晒于日光下。
CMF装置不允许结冰并且温度也不允许高于45°C
CMF装置的膜组件不允许脱水。
如果贮存少于三天，设备必须保持满水状态。
如需更长时间贮存，应将设备内滞留的水排干，然后用清洗装置向膜组件灌入3%的亚硫酸氢钠混合溶液，并关闭所有进、出水阀门。
2、装置长时间停机：
1.如果装置需关停，组件如短期停用（2~3天），可每天运行约30~60min，
以防止细菌污染。
2.组件如长期停用（7天以上），关停前对CMF装置进行一次反洗；
并向装置内注入保护液（3%亚硫酸氢钠溶液加），关闭所有的CMF装置的进出口阀门。
每月检查一次，并控制环境温度在5-35℃以内。
3.长时间关停后重新投入运行时，应将CMF装置进行连续冲洗至排放水无泡沫。
4.停机期间，应自始至终保持超滤膜处于湿态，一旦脱水变干，将会造成膜组件不可逆损坏。
注意：
在任何时候都必须保持CMF膜处于湿态，一旦脱水变干，都将造成膜组件无法出水。
四、操作指导：
为了使CMF装置持续产出满足需要的过滤水，必须满足三个条件。
它们包括：
合格的进水水质，合适的反洗时间间隔，及时的化学清洗。
上面的任一条件不满足，装置将难以稳定产出满足需要的过滤水。
1、进水水质要求：
进水的水质要求在概要部分已经详细给出，控制这些指标的目的，就是为了避免这些杂质含量过高而对膜组件造成严重的膜污染。
在膜过滤过程中，膜污染是一个经常遇到的问题。
所谓污染是指被处理液体中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理化学作用或机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉淀使膜孔变小或堵塞，导致膜的透水量或分离能力下降的现象。
1、膜污染形式
膜污染主要有膜表面覆盖污染和膜孔内阻塞污染两种形式。
膜表面污染层大致呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，紧贴于膜面上的是小粒径的细腻层，一般情况下，松散层尚不足以表现出对膜的性能产生什么大的影响，在水流剪切力的作用下可以冲洗掉，膜表面上的细腻层则对膜性能正常发挥产生较大的影响。
因为该污染层的存在，有大量的膜孔被覆盖，而且，该层内的微粒及其他杂质之间长时间的相互作用极易凝胶成滤饼，增加了透水阻力。
膜孔堵塞是指微细粒子塞入膜孔内，或者膜孔内壁因吸附蛋白质等杂质形成沉淀而使膜孔变小或者完全堵塞，这种现象的产生，一般是不可逆过程。
2、污染物质
污染物质因处理料液的不同而各异，无法一一列出，大致可分下述几种类型：
a）胶体污染：
胶体主要是存在于地表水中，特别是随着季节的变化，水中含有大量的悬浮物如粘土、淤泥等胶体，均布于水体中，它对滤膜的危害性极大。
因为在滤过程中，大量胶体微粒随透过膜的水流涌至膜表面，长期的连续运行，被膜截留下来的微粒容易形成凝胶层，更有甚者，一些与膜孔径大小相当及小于膜孔径的粒子会渗入膜孔内部堵塞流水通道而产生不可逆的变化现象。
b）有机物污染：
水中的有机物，有的是在水处理过程中人工加入的，如表面活性剂、清洁剂和高分子聚合物絮凝剂等，有的则是天然水中就存在的，如腐殖酸、丹宁酸等。
这些物质也可以吸附于膜表面而损害膜的性能。
c）微生物污染：
微生物污染对滤膜的长期安全运行也是一个危险因素。
一些营养物质被膜截留而积聚于膜表面，细菌在这种环境中迅速繁殖，活的细菌连同其排泄物质，形成微生物粘液而紧紧粘附于膜表面，这些粘液与其他沉淀物相结合，构成了一个复杂的覆盖层，其结果不但影响到膜的透水量，也包括使膜产生不可逆的损伤。
2、流量：
1、产水流量
范围是0.4～5m3/h/膜组件。
QSM膜组件工作时允许的产水通量，取决于进水水质，这是由于膜对不同的截留物有一个极限负荷，承受过大的负荷会造成膜通量的急剧下降。
QSM产水通量与进水水质的关系详见2.3表格。
2、浓水循环流量
范围在0.4～5m3/h
为了减轻膜表面负荷，CMF采用了是错流过滤运行方式，即部分浓水循环。
该运行模式下CMF浓水循环量与进水水质的关系详见2.3表格。
3、反洗流量
反洗流量越大，对膜组件的清洗效果就越好。
但是反洗流量大，就需要给组件施以较大的水压，过大的水压会导致组件的破损，故反洗流量是通过反洗水压来控制的。
CMF的反洗压力应控制在不大于3bar。
4、正洗流量
CMF的正洗流量可以控制在每支组件1.5-5m3/h范围内。
5、进气量
对QSM组件进行夹气反洗的目的，就是利用压缩气体在组件内纤维之间的爆破形成的震荡，使附着在膜纤维表面的污染物质得以剥落，并被冲洗水带走，从而达到强化冲洗效果和节约反洗耗水的目的。
但过分强烈的气流会导致膜纤维的断裂，造成产水水质的下降。
进气量的控制是通过对进气压力的控制来完成的，进气压力应控制在小于1.0bar为宜。
3、反洗间隔时间：
由于CMF采用了错流过滤的运行模式，为了进一步保证滤膜的通量不发生大的衰减，CMF采用了频繁冲洗技术，使膜表面截留的污染物在形成较厚的滤饼前被清除。
频繁冲洗的频度取决于进水中杂质的含量和种类，一般需通过现场的调试来确定，并且在运行过程中根据进水的变化及时予以调整。
频度的初始选择范围见2.4表格。
4、操作压力：
1、进出水压力差
即作用于膜两侧的压力差，它是完成膜过滤的推动力。
△P=（Pj＋Pn）/2－Pc（错流过滤）
△P–进出水压力差
Pj–进水压力
Pc–产水压力
Pn–浓水压力
△P与膜产水通量在一定的范围内呈正比关系，但达到一定程度后，△P对产水通量的增加作用将急剧减弱。
膜对需截留物的截留率却与△P呈反比关系，即随着△P的加大膜截留率逐步降低。
同时，膜内外压力差太大会造成中空纤维丝的深层堵塞，发生不可逆损坏。
CMF最大允许进出水压力差是2bar。
2、进水压力
即QSM组件壳体所能承受的最大工作压力，CMF最大允许进水压力是4Bar。
3、反洗水压力
反洗水压力的控制要求及其作用已在前文中说明，不再重复叙述。
控制CMF的反洗水压力≤3bar。
4、夹气反洗进气压力
夹气反洗进气压力的控制要求及其作用已在前文中说明，不再重复叙述。
控制CMF的夹气反洗进气压力≤1.0bar。
5、进水水温：
膜的产水通量与进水温度有显著的直接关系，不同水温下的产水量可通过以下公式换算：
Qt=1.03T-25×Q25
Qt–CMF在t水温下的产水量
Q25–CMF在25℃水温下的产水量
T–CMF进水水温
6、运行数据的记录：
CMF装置基本上很少需维修，关键是保证采用正确的运行参数。
必要的运行记录有利于跟踪装置的运行情况，也利于帮助找出问题的所在。
下面的参数必须每二小时记录一次：
●进水压力（bar）
●产水压力（bar）
●浓水循环流量（m3/h）（错流过滤时）
●淡水流量（m3/h）
●产水浊度（NTU）
●进水温度（ºC）
下面的的参数必须每周测定一次
●进水CODMn（O.mg/l）
●产水CODMn（O.mg/l）
●产水SDI15（作为反渗透前级预处理时）
通过监控流量以及相应的压力降，就可以对组件污染程度作出判断。
产水流量（25℃）
产水压力系数=—————————————
进水侧平均压力－产水压力
进水侧平均压力=（进口压力+浓水出口压力）÷2（错流过滤）
每天应以时间为横坐标,产水压力系数为纵坐标绘制曲线图，如果发现曲线较运行开始下降20%，装置运行参数需要及时做调整。
并正确选择清洗配方对QSM膜组件进行清洗。
7、氧化剂溶液注入装置（选配件）：
在装置进水的有机物含量高的条件下，需要向反洗水中加入氧化剂以提高清洗效果。
氧化剂注入系统包括计量泵和溶液计量容器。
计量容器中贮存的是一定浓度的氧化剂溶液。
它通过人工加药和水来补充。
8、系统的故障分析：
现象
可能存在的原因
修正措施
QSM膜两侧压力差太高
QSM膜组件被污染
查出污染原因，采取相应的清洗方法；
调整冲洗参数。
产水流量过高
根据操作指导中的要求调整流量
进水水温过低
调整提高进水温度
产水流量小
QSM膜组件被污染
查出污染原因，采取相应的清洗方法；
调整冲洗参数。
阀门开度设置不正确
检查并且保证所有应该打开的阀处于开启状态、并调整阀门开度
流量仪出问题
检查流量仪，保证正确运行
供水压力太低
确定并且解决这一问题
进水水温过低
调整提高进水温度；
提高进水压力。
产水水质较差
进水水质超出了允许范围
检查进水水质，主要是浊度、COD、总铁
膜组件发生破损
查找破损原因，更换膜组件
9、CMF装置的清洗：
CMF装置在其长期使用运行过程中，预处理质量的好坏，只能解决膜被污染速度的快慢问题。
而无法从根本上解决污染问题。
即使预处理再彻底，水中极少时的杂质也会因日积月累而使膜的分离性能逐渐受到影响，因此，CMF装置在使用运行过程中需要定期、不定期的对膜组件进行化学清洗，以恢复膜的通量和截留率。
1）、CMF膜组件清洗前的准备：
1、清洗方案的选择
清洗方案
（1）：
采用酸性溶液对CMF装置进行清洗。
该清洗方案适用于，由于当进水中Fe或Mn的含量超过设计标准，或者QSM膜组件的进水中SS特别高，而对膜的浓水侧造成的非有机物污染。
清洗方案
（2）：
采用用碱性氧化剂溶液对CMF装置进行清洗。
当进水中有机物含量高，可能引起滤膜受到有机物污染。
并且当条件有利于生物生存时，一些细菌和藻类也将在QSM膜组件中产生,由此引起生物污染。
注意：
1.CMF装置进行化学清洗前都必须先进行夹气反洗；
2.CMF装置的整个清洗过程约需要2-4个小时；
3.如果清洗后CMF装置停机时间超过三天，必须按照长时间关闭的要求进行维护。
4.清洗剂在循环进膜组件前必须经过1~5μ的滤芯过滤，以除去洗下的污物，清洗结束后必须将滤芯取下。
5.清洗液温度应尽量高一些，一般可控制在30℃~45℃。
6.必要时可采用多种清洗剂清洗，但清洗剂和灭菌剂不能对膜和组件材料造成损伤。
且每次清洗后，应排尽清洗剂，用纯水将系统洗干净，才可再用另一种清洗剂清洗。
盐酸和NaOCL为工业级。
NaOH为隔膜碱。
2）、清洗：
1、清洗方案
（1）：
酸洗QSM膜组件的基本程序如下：
a）在清洗罐中加150L的CMF或RO产水，然后向150L水中加入30%盐酸溶液17L，同时进行充分搅拌使其混合均匀。
最终形成3%的盐酸溶液。
b）启动清洗水泵，缓慢打开清洗水泵出口阀，控制以每个膜组件500-2000L/h的流量让清洗溶液进入膜组件浓水侧，最终返回清洗罐中。
循环清洗时间为20min。
c）关闭清洗泵，静置浸泡60min。
d）将清洗罐和清洗泵放空,并用清水冲洗干净。
e）打开CMF装置的进水阀门，使进水通过QSM膜组件，直到进水和浓水的电导率差值（高出之值）在20μS/cm之内。
3、清洗方案
（2）
5%NaOH和0.5%NaOCL溶液,用于清洗由有机物及活性生物引起的QSM膜组件的污染。
对QSM膜组件用碱性氧化剂溶液进行清洗的工作程序如下：
a）在清洗罐中加150L的CMF或RO产水，然后在150L水中缓慢均匀溶解4.5Kg的NaOH（100%计）和浓度为10%的NaCLO7.5L，同时注意混合均匀。
b）启动清洗水泵，缓慢打开清洗水泵出口阀，控制以每个膜组件500-2000L/h的流量让清洗溶液进入膜组件浓水侧，最终返回清洗罐中。
循环清洗时间为20min。
c）关闭清洗泵，静置浸泡120min以上，浸泡时间越长效果越好。
d）将清洗罐和清洗泵放空,并用清水冲洗干净。
冲洗的目的是为了将CMF装置中残余的化学溶液除去。
e）打开CMF装置的进水阀门，使进水通过QSM膜组件，直到进水和浓水的电导率差值（高出之值）在50μS/cm之内。
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