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超濾
一、設備介紹:
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一,簡稱UF。采用中空纖維過濾新技術,以大分子與小分子分離為目的,超濾微孔小于0.01微米。配合三級預處理過濾清除自來水中雜質,能徹底濾除水中的細菌、鐵銹、膠體等 有害物質,保留水中原有的微量元素和礦物質。
二、設備原理:
超濾是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜, 而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。超濾原理也是一種膜分離過程原理,超濾利用一種壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質,而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。通過膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質。當被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時,水分子和分子量小于300—500的溶質透過膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留,從而使水得到凈化。也就是說,當水通過超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時可去除大量的有機物等。超濾原理并不復雜。在超濾過程中,由于被截留的雜質在膜表面上不斷積累,會產生濃差極化現(xiàn)象,當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層,使膜的透水量急劇下降,這使得超濾的應用受到一定程度的限制。為此,需通過試驗進行研究,以確定最佳的工藝和運行條件,最大限度地減輕濃差極化的影響,使超濾成為一種可靠的反滲透預處理方法。超濾是介于微濾與納濾之間,且三者之間無明顯的分界線。一般來說,超濾膜的孔徑在0.05 um–1 nm之間,操作壓力為0.1–0.5 Mpa。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。超濾膜根據(jù)膜材料,可分為有機膜和無機膜。按膜的外型,又可分為:平板式、管式、毛細管式、中空纖維和多孔式。目前家用超濾凈水器,多以中空膜為主。超濾膜的工作以篩分機理為主,以工作壓力和膜的孔徑大小來進行水的凈化處理。以中空纖維為例,以進水方式可分為外壓式:原水從膜絲外進入,凈水從膜絲內制取。反之則為內壓式。內壓式的工作壓力較外壓式要低。超濾膜在飲用水深度處理,工業(yè)用超純水和溶液濃縮分離等許多領域中,得到了廣泛應用。
三、設備分類:
過濾膜根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同,可分為微孔過濾、超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小于2×10^5 Pa,膜的平均孔徑為500?!?4微米,用于分離較大的微粒、細菌和污染物等。超濾所用操作壓為1×10^5 Pa~6×10^5 Pa,膜的平均孔徑為10-100埃,用于分離大分子溶質。反滲透所用的操作壓比超濾更大,常達到20×10^5 Pa~70×10^5 Pa,膜的平均孔徑最小,一般為10埃以下,用于分離小分子溶質,如海水脫鹽,制高純水等。
四、設備應用:
1、還原性染料廢水處理
2、電泳涂漆廢水處理
3、含乳化油廢水處理
4、生活污水處理
五、配套設備:
1、增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾,當原水的水壓不能滿足過濾需求時,系統(tǒng)需要增加泵加壓,以實現(xiàn)超濾膜分離作用,由于超濾膜的工作壓力較低,一般小于O?7MPa,故在系統(tǒng)設計時,一般選用離心泵,選擇離心泵的主要依據(jù)是揚程、流量、泵體材質,其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。
(1)揚程和流量的選擇根據(jù)超濾系統(tǒng)設計中所需要的進水工作壓力,跨膜壓差和通水流量,來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當?shù)扔诨蚵源笥谠O計供水量和工作壓力,以滿足超濾系統(tǒng)的正常運行。
(2)泵體材質的選擇根據(jù)原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本,其材質不能與原水中的成分產生任何反應,也不能有溶解現(xiàn)象。當原水的pH值為6.5~8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時,應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫(yī)藥和食品工業(yè)水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。化學清洗泵一般選擇耐化學藥劑的泵體。
2、減壓閥 當原水水壓大于系統(tǒng)設計水壓時,要對原水進行減壓。一般采用可減靜壓的減壓閥來實現(xiàn),減壓閥減壓的精度視超濾系統(tǒng)而定。另根據(jù)原水的水質選擇適合材質的減壓閥,一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。
3、物理清洗和化學清洗系統(tǒng) 清洗系統(tǒng)主要由配藥箱、凈水箱、循環(huán)泵組成,采用氣水混合清洗的還包括空壓機,一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥,全開濃水閥,使原水以快于正常工作狀態(tài)時的流速沖刷膜表面,去除污垢。反沖洗是關閉原水閥采用循環(huán)泵,將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜,沖刷掉膜表面的污染物,并使其從濃水口排出,反沖洗后,馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出,為了加強清洗效果,順沖時,可采用氣水混合液進行沖洗?;瘜W清洗系統(tǒng)是用循環(huán)泵將配藥箱內的清洗液送入超濾系統(tǒng),進行循環(huán)清洗和浸泡,靠化學藥品的作用去除膜表面的污垢,以恢復膜的產水能力,維持設計流量要求。
4、消毒滅菌系統(tǒng)超濾所用設備和操作程序與化學清洗系統(tǒng)相同,僅需要將清洗液換成滅菌液即可,一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫,在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能采用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑,否則會對膜造成不可逆的通量損失。
5、自動化計量、監(jiān)控和儀表
(1)計量水流量采用流量表來計量,流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統(tǒng)中大多采用玻璃浮子(轉子)流量計,主要是顯示直觀,價格低,一臺超濾系統(tǒng)最少需要設置兩個流量計以便觀察,一個是產水流量計,一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規(guī)格的選擇是根據(jù)系統(tǒng)的流量大小而定,浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5~2倍的實際最大測量流量。
(2)監(jiān)控系統(tǒng)及儀表超濾系統(tǒng)在運行時,必須嚴格按照設計參數(shù)進行操作,這需要系統(tǒng)的相關參數(shù)進行監(jiān)控,其中主要的監(jiān)控項目是水質、流量、壓力,可以手動操作,也可采用儀表和可編程控制器對系統(tǒng)進行自動控制。
對水質的監(jiān)控可采用水質監(jiān)測儀進行,對水壓的監(jiān)控可采用壓力開關和壓力表進行,對流量的控制可采用電子流量計進行監(jiān)測,并將監(jiān)測信號反饋到PLC中,然后來控制泵,閥門及清洗系統(tǒng),從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化。
壓力是超濾系統(tǒng)的一個重要參數(shù),故在壓力表選擇時,要注意其精度和耐用性。壓力表量程的選擇,以使用壓力能使指針處于刻度盤的1/2~2/3位置為宜,并要考慮水錘對壓力表的沖擊。