超滤

概述

本工程为20T/H超滤系统，斜管沉淀池主要去除压滤机出水混入的大颗粒杂质。石英砂过滤为粗滤，去除水中肉眼可见的较大颗粒物；保安过滤器进一步拦截粒径大于5μm的颗粒，保护超滤膜，延长其使用寿命。

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，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。参见图一。

透过液

原液

膜壁上微孔

图一：超滤膜过滤原理图 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。 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

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细菌，胶体等大分子物质浓缩液超滤膜壁透过液水、水分子物质

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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。

按进水方式的不同，中空纤维超滤膜又分为内压式和外压式两种。本工程采用内压式超滤膜。

内压式超滤膜：即原液先进入中空丝内部，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，其流向参见图二所示：其中环氧树脂端封的作用是在中空纤维膜丝的端头密封住膜丝之间的间隙，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。

图二：内压式中空纤维超滤膜

错流过滤方式：中空纤维超滤膜的过滤方式主要分为全量过滤和错流过滤两种，本工程设计为错流过滤。

错流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，参见图三：

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环氧树脂端封透过液 中空超滤膜丝膜壳原液浓缩液

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图三：错流过滤方式

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0.002-0.1um之间，而一般胶体体积均≥0.1um，乳胶≥0.5um，大肠菌、葡萄球菌等细菌体积≥0.2um，悬浮物、微粒子等体积≥5um，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。 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、超滤膜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，保证超滤液的

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环氧树脂端封透过液 中空超滤膜丝膜壳原液浓缩液调节此阀门使过滤时有小部分浓缩液流出

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纯净。

超滤膜系统特性和规格

中空纤维超滤膜：

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了约1200根内径1.2mm，外径1.9mm的中空膜丝，属内压式过滤（参见图二），即原液先进入中空膜丝内部，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。

超滤膜具有以下显著优点：

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，允许长期处于5ppm(mg/L)浓度的游离氯环境。 4、适用PH值范围宽广，为2-13，因此不易受酸碱的化学腐蚀，而它的清洗药液就是标准的柠檬酸和氢氧化钠溶液，与RO反渗透膜的清洗液相同， 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。

超滤膜组件的工艺参数： 工艺参数： 结构 4

毛细管式中空纤维膜丝

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膜材料 切割分子量 标称膜面积 膜丝直径 膜丝数量 外形尺寸（直径×长度）

使用条件： 正常水通量 正常工作压力 PH值范围 连续余氯浓度可耐受 间歇余氯浓度可耐受 运行方式 最高耐压 正常运行温度 进水要求：

超滤膜进水浊度要求≤15NTU，当进水浊度大于15NTU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，使进水浊度符合要求，防止原水中的大颗粒物质堵塞膜孔，造成不可恢复的堵塞。 运行参数与条件以及维护：

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聚砜 10万道尔顿（葡聚糖） 约4.84m2 内径1.2±0.05mm，外径1.9±0.05mm 约1200根 ¢90×1200mm 1000L/H（0.2MPa） 0.2MPa 2-13 5ppm(mg/L) 200ppm(mg/L) 错流过滤或全量过滤 0.4MPa 5ºC —45ºC

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1、反冲洗 反冲洗压力 反冲洗水流量 反冲洗频率 0.25MPa 2000L/H 每天反冲洗次数依照原水水质进行调试定，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(必要时要进行消毒灭菌) 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 消毒灭菌时间 3、药物清洗 药物清洗方法 药物清洗频率 药物清洗药剂 使用酸洗液和碱洗液各循环清洗30分钟 每隔1-2个月或产水量下降超过30% 酸洗液：用柠檬酸调节RO水（或超滤水）至PH=2 碱洗液：用氢氧化钠（NaOH）+次氯酸钠（NaOCL）调节RO水（或超滤水）至PH=12 4、保存 保存方法 保护液 6

依照原水水质，长时间停机前必须消毒灭菌后密封保存 每次15分钟 充入保护液后密封保存 0.95%亚硫酸氢钠+10%丙二醇+89.05%RO水（或超滤水）

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超滤膜组件各部分材质：参见图四所示部件 中空纤维丝 密封材料 筒体 端盖 O形密封圈

材质 聚砜或聚丙烯腈 环氧树脂 食品级ABS 食品级ABS 食品级硅胶

图四：LE90超滤膜组件各部分材质图示 超滤膜组件的安装与更换：

超滤膜组件使用时一般采用并联连接，其进出水口为国标通用的¢45mm螺纹的活接套，可直接与1寸的ABS或PVC饮水管粘接，不需要另外安装活接头。

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更换LE90超滤膜组件时只需将进出水口的4个标准¢45mm的活接套拧下，即可将整个超滤膜取下，再换上新的LE90超滤膜组件即可，简单方便，不需要切断管路。

超滤膜组件的运行方式：

本系统中空纤维超滤膜组件有以下几种运行状态。

正常过滤状态：在正常过滤状态超滤膜过滤出净水，过滤方式又分为全量过滤和错流过滤。

当进水浊度较高时（≥5NTU）应使用错流过滤方式，本系统采用错流过滤方式：将反冲阀关闭，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，这股浓缩液沿切向方向从超滤膜表面流过，从而可将膜表面截留下来堵塞物随之冲走。

反洗状态：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，更易引起超滤膜的堵塞。

因此必须对超滤膜进行短时间的顺向直冲洗或反冲洗，以恢复膜的性能，反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，因此还必须进行反冲洗。

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反冲洗：打开反洗阀和排放阀，关闭进水阀，让水流反向从膜丝外部向内渗透，则可以将堵塞在膜孔中的细小颗粒冲去，反冲洗水流方向是从反洗阀进入，从排放阀排出。

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中的不断累积，LE90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通量，但反冲洗不能达到100%的恢复效果，因此当LE90超滤膜的水通量下降超过30%时必须进行药物清洗，及时清除附着在超滤膜壁和膜孔中的污染物，防止超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 PH值配制到2，经增压泵从LE90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，从进水阀处打入，在0.25Mpa水压下循环清洗30分钟后冲洗干净，见图八所示。

药液浸泡：分别将酸洗液和碱洗液打入超滤膜后将进水阀、排放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的氢氧化钠溶液对超滤膜进行药物清洗时加入50ppm(mg/L)的氯或过氧化氢再进行循环药洗或浸泡，同时具有对超滤膜灭菌作用。

压力调节阀循环30分钟压力表压力0.25MPa 9

出水阀关闭

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图八：超滤膜的药物清洗方法

超滤膜的保存：

超滤膜没有使用前一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，使膜结构破坏，水通量下降。

超滤膜如暂停使用时（少于10天时）依照原水水质必要时应对超滤膜杀菌反冲洗一次，在反冲洗水中加入15ppm(mg/L)的次氯酸钠或30ppm(mg/L)的过氧化氢或在反冲洗水中投加10-15ppm(mg/L)的余氯后再将超滤膜的进水阀、排放阀和调节阀关闭，保持LE90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LE90超滤膜内注入保护液后密封保存，保护液配方：0.95%的亚硫酸氢钠+10%丙二醇+89.05%超滤水（最好是RO水）。

工艺配置

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1、原水箱系统

序号 名称 数量 制造商 备注 1. 原水池 用户自备 2. 原水增压泵 1台 南方 杭州700 3. 泵出口压力表 1 天川 上海20 4. 泵出口调节阀 1 JES UPVC50 2斜管沉淀池

序号 名称 数量 制造商 备注 5. 6. 7. 8.

3、多介质过滤

序号 名称 数量 制造商 备注 9. 增压泵 1 南方 304不锈钢2700 10. 罐体 1 博纳特 玻璃钢5200 11. 石英砂 1500kg 建新 巩义、层高1000mm750 12. 活性炭 500kg 江源 层高500mm2600 13. 手动头 1 恒鑫 浙江950 14. 上布水器 1 恒鑫 浙江 15. 下布水器 1 恒鑫 浙江 16. 取样阀 1 方氏 昆山

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5、精密（保安）过滤

序号 17. 18. 19. 20. 21. 6、超滤装置

序号 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 名称 超滤膜 低压保护 高压保护 调节阀 排水手动调节阀 排水电动冲洗阀 淡水止回阀 淡水傍通阀 进水压力表 产水压力表 浓水流量计 淡水流量计 机架 电控柜 反洗水箱 数量 26 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 制造商 立升 3S 3S JES 信泰 三力信 兴达 JES sunfly sunfly 银环 银环 嘉泽 嘉泽 嘉泽 备注 深圳8320 韩国 韩国 韩国 上海、不锈钢304 余姚、无铅黄铜 黄川 韩国 不锈钢浸油，面板式 不锈钢浸油，面板式 余姚、面板式 余姚、面板式 河南 河南 河南 名称 过滤器 滤芯 排气阀 排污阀 压力表 数量 1 15 1 2 1块 制造商 HJE 华膜 方氏 方氏 天川 备注 15芯40寸2400 PP熔喷聚丙烯5um200 昆山 昆山 耐震，上海 成本2.8万元不含斜管池。

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