超滤系统设计说明.docx

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超滤系统设计说明

山西朔州山阴金海洋马营煤业能源有限公司

矿井水处理专用超滤（UF）系统

设计说明

博天环境集团股份有限公司

二〇一三年五月

一、中空纤维超滤膜系统原理及特点

1超滤膜

超滤膜是用高分子材料经过特殊工艺制备的不对称半透膜，采用不同的材料和不同的生产工艺制备的超滤膜具有不同的截留（分离）特性。

超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离水中颗粒。

超滤膜的孔径大约在0.002—0.1微米范围内（MWCO约为1，000-500，000）。

溶解物质和比膜孔径小的物质能作为透过液透过滤膜，不能透过滤膜的物质将被截留下来。

因此产水（透过液）将含有水、离子和小分子物质，而胶体物质、颗粒、细菌、病毒和原生动物将被膜去除。

中空纤维超滤膜是一种很薄的聚合材料，由高聚物制成并带有非对称的微孔结构。

不对称超滤膜拥有一层极光滑极薄（0.1微米）的孔径在0.002到0.1微米间的内表面，此内表面由孔径大到15微米的非对称结构海面体支撑结构支撑。

这种小孔径光滑膜表面合较大孔支撑材料的结合使得过滤微小颗粒的流动阻力很小并不易堵塞。

2原理

用泵把矿井水加压流过中空纤维超滤膜外孔，在压力推动下，料液中小于膜截留分子量的分子和水透过膜，而大于截留分子量的分子等物质被截留，从而达到分离浓缩目的。

在切向流超滤过程中，要过滤的液体沿膜表面流动。

这样在中空纤维的内壁上形成流体剪切的条件，而使得污染物较难在膜表面形成。

3超滤的特点

与传统的净化方式相比，超滤具有许多优点：

●能完全去除微生物和微粒

对水中污染物去除率

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<0.3NTU（通常小于0.1NTU）

SDI<1.0SDI

Giardia6LRV5LRV

原生动物6LRV5LRV

菌类6LRV5LRV

病毒5LRV4LRV

内病毒4LRV2LRV

TOCavg.70%avg.30%

●过滤效果不受原水水质的影响

●能够去除耐氯的病菌。

●支架的紧凑结构提高了空间利用率，节省费用，也可在现有的厂房中，可以高度灵活的增加装置配备。

●由于超滤几乎能完全滤去形成覆盖层的物质，所以可以在后续的膜净化步骤中增加面积负荷，因而减小后续净化装置的规模。

●组件中的中空纤维膜为外皮层超滤膜，耐污染且易清洗；

●系统采用UPVC不锈钢管路和内循环系统，省能耐用；

●采用卡环式连接，易于拆卸、组装。

4系统运行

本超滤系统为死端闭路式超滤，先进于错流式超滤。

最大优点就是可以最大程度保证产水收率，没有浓缩液产生，因而也不存在浓缩液处置问题。

为保证膜系统运行稳定，本套系统可实现每隔1小时即自动反洗1分钟，被截留在超滤膜表面的煤渣和悬浮物在反洗过程中，随反洗水返回原水或排出，由于反洗时间仅1min，因此反洗水量非常少，约为总水量的1%。

这部分反洗水可再返回到原水处，形成闭路循环处理，整个过程无任何废水排放，反洗过程主要使膜表面截留的污染物处在动态反冲，避免污染物在膜表面的积聚。

而被截留在自清洗过滤器表面的大颗粒煤渣可在一定时间后，人工清理，易于处置。

煤渣和污泥填埋

附：

如大水量处理时或悬浮物极高时为减少自清洗过滤和超滤膜

的污染负荷，可增设10-20m3的缓存水池一个，将反冲洗水首先排放到缓存池，经沉淀后，上清液可再循环进入超滤系统进行处理，形成闭路循环系统，而底部沉积的煤渣和污泥，一定时间后进行外运填埋处理。

图1、一般运行工艺图

图2、高悬浮物运行工艺图

二、处理系统工艺流程、特点及参数

1流程简介

料液首先经过自清洗过滤器，将大颗粒煤渣拦截，然后再注入循环罐中，通过供料泵，送入超滤主循环系统，供料泵使其加压，并在主管路中循环，进行超滤分离，部分截留物通过反清洗水分流阀返回循环罐。

通过进料阀、调压阀和限流阀，调节中空纤维组件入口压力在0.08～0.15MPa，组件出口压力在0.02～0.08MPa。

2设备主要特点

1）完善的前处理，使用超滤装置有效过滤原水的有机物质及固体杂质。

2）选用南方CDL不锈钢泵，嗓声低、运行平稳。

3）自动化程度高，选用PLC控制，包括原水断水保护，成品水满自动关机，水少自动开机，超滤膜自动快速冲洗等；

4）占地面积小，外形美观，运行费用低。

3.系统参数

超滤组件壳体内含有许多根中空纤维超滤膜,其端部用环氧树脂固定在壳体上。

料液通过组件壳体进入,超滤截流物在壳体内聚集,透过液在中空纤维膜内孔聚集，然后通过组件顶部及底部的超滤液出口流出。

1.膜元件的操作范围

最高压力（水）：

45psi（3.1bar）

最高压力（气）：

15psi（1.0bar）

最高进水温度：

104℉（40℃）

最低进水温度：

32℉（0℃）

最大透膜压差：

35psi（2.4bar）

最大反洗透膜压差：

20psi（1.4bar）

最大平均压力变化：

6psi/sec（0.4bar/秒），10秒钟阀门开启时间

最大总氯耐受能力@77℉（25℃）或更低：

200ppm@8.5pH或更高pH。

最大总耐氯接触量：

200，000ppm小时（累计）@8.5pH或更高pH。

最大有机溶剂接触：

避免接触

最大紫外线接触：

避免暴露于日光直射下。

一、系统的安装

1设备安装

（1）用清水或洗涤剂液体清洗管路，以保证所有管路绝不含有任何机械杂质；

（2）安装时应注意：

1保护好超滤组件，在湿润的环境下保存；

2泵的转向。

2试运行（不装膜组件）

（1）检查系统中各部分设备及部件的性能；

（2）把循环罐中注满清水；

3膜组件的安装

（1）检查垫片、弯头及组件端面，干净才能组装；

（2）装配时，卡环切勿拧得太紧，以免损坏组件。

4.清洗

（1）若处理完毕，则需对系统进行清洗。

注：

在准备停车进行清洗前，应将清洗罐注满一罐清液。

5压力调节方法

（1）开启浓缩液分流阀

（1），压力表（PI）的读数在0.15MPa左右，压力表（P1）的读数在0.05MPa左右；

（2）若压力表（PI）的读数稍高，则将阀门

（1）再关小一些反之，则将阀

（1）开大一些；

（3）若开始时，组件透液量很大，则可调节进口阀门（4），使组件入口压力降低。

6超滤系统运行（循环过滤）

（1）完全打开浓水排放手动阀、产品水手动阀；稍稍打开进水手动阀。

（2）完全打开超滤膜上下产水手动阀（DN25UPVC）。

（3）打开下列阀：

B向流进水阀；浓水排气阀、产水排气阀；浓水排放阀；反洗排放阀；产水阀；循环泵出口阀。

（4）打开进水阀，待反洗排放阀有水流出且清澈时关闭反洗排放阀。

（5）启动超滤循环泵，稍稍开启循环泵出口手动阀向系统充水。

（6）浓水排放阀有水流出关闭浓水排放阀。

产水排气阀有水流出关闭产水排气阀。

（7）开启A向流出水阀，使系统循环过滤。

（8）调整循环泵出口手动阀使循环泵出口压力高于进口压力。

（9）调整进水手动阀开度使进水流量控制在所需流量范围，系统开始正常制水。

二、清洗

本设备设有自动反清洗功能和药洗功能，系统已自动设定程序，按照每运行30min，清洗1min为默认程序。

药洗时，在停车后应启动药洗系统清洗。

清洗压力为：

组件进口0.10MPa，出口0.02MPa。

（1）运行约15分钟后，清洗即完成，此时可关闭循环泵，停车；

（2）停车后，马上关闭所有阀门，使系统浸在透过液中直至下次开车运行。

五、设备维护及注意事项

1较长时间停车前，应将系统清洗干净，并在停车期间保证系统内注满透过液，

警告：

长时间停车影响系统部件寿命，应确保每周运行系统一次。

六、超滤系统故障排除

故障现象

故障原因

解决办法

高透膜压力

超滤单元受污染，准备清洗。

进行适当清洗，其后单元转回至产水模式。

低气压

空压机故障

检查空压机，修正问题。

阀门关闭

沿空气管路检查，开启关闭阀门。

进口压力高

超滤进水泵控制故障

检查PID控制，如需要进行调整

压力指示仪表故障

对不正常指示仪表监控数据并做检查

进口压力低

超滤进水泵故障

检查超滤进水泵

阀门故障

检查进口阀门操作

高透过液压力

反冲洗控制故障

检查PID控制，按需要进行调整

超滤单元受污染，准备清洗

进行适当清洗，其后单元转回至产水模式。

反向逆流情况

为应对反向逆流时的问题，修改反冲洗加药方案，降低回收率，减少反洗间隔。

如问题继续，请联系Koch公司。

完整性测试失败

膜泄漏

进行完整性测试；监测膜件上端水帽中的气泡。

修补泄漏膜丝，重新进行完整性测试。

阀门未开启/关闭

阀门未开启/关闭

检查压缩空气压力是否为85PSI（5.9KGF/CM2）。

强制调节阀门自线圈控制到检验运行状态。

拆掉阀门上激励执行器进行测试。

用扳手扳住阀杆检查阀门操作。

开关转换限定故障

检查红色开关限定指示灯，如都无动作，更换电控箱内保险。

检查电控箱内24V电源。

清洗箱液位高

进口阀门故障

修理好故障阀门

液位指示器故障

监测液位指示器操作

产品水浊度高

膜泄漏

进行完整性测试。

如发现泄漏进行修补。