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内压式与外压式超滤膜在实际应用中的分析比较

2019-11-21 16:54:58 江苏诺莱智慧水务装备有限公司 阅读

【江苏诺莱关于超滤膜最新资讯】

内压式过滤

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外压式过滤:

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某钢铁公司在一高炉工程中, 新建一座75 t/h的脱盐水站,该系统主要采用超滤和反渗透双膜法﹢混床工艺的水处理技术, 其中超滤机组分为4套,运行方式3 用1 备,超滤膜选用材质为SPES 的内压式中空纤维膜元件, 系统管道采用UPVC 管( 反渗透高压部分为金属管道) , 整个系统由PLC程序控制实现全自动运行。站内原工艺流程如下:

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其中超滤浓水回流至清水箱循环使用,反渗透浓水回流至浓水箱作为超滤反洗用水。

出现的事故及改造经过:

超滤膜丝严重损坏、反渗透保安过滤器滤袋污堵严重、超滤管道及超滤膜组件振动大等一系列设备事故,严重影响除盐水的安全生产.

原因分析:

分析发现该系统的设计存在重大缺陷,即原系统中超滤产水直接经高压泵进入反渗透,当超滤进入周期性反洗时,超滤总产水量会出现周期性减少,此时无法满足反渗透高压泵的进水要求,反渗透高压泵进水压力骤然降低,甚至压力为零,形成高压泵对超滤膜丝吸、拉作用,使超滤系统的跨膜压差增大;又由于该超滤膜水通量较小、膜丝污染速度较快、膜丝强度不高等原因,造成超滤系统在投运后不久出现膜丝大面积断裂, 导致超滤出水水质恶化( SDI≥7) ,从而引发上述设备问题出现。

针对问题第一次改进:

将浓水箱改造为超滤水箱,增加三台超滤水箱提升泵,并将相应的管道和PLC 控制程序进行调整,使反渗透和超滤独立运行,设备厂家对超滤膜全部更新,将原有的超滤膜丝全部更换为该品牌材质为改性PVC 的内压式中空纤维膜。改造后系统工艺流程如下:

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其中超滤浓水回流至清水箱循环使用,反渗透浓水直接排入地沟排出,利用超滤产水反洗超滤。

第二次问题:

是运行一段时间后,厂方又发现超滤装置出现了新的问题, 主要表现为超滤出水量严重不足( 每小时少30 m3 左右) ,超滤膜丝污堵严重,化学清洗频繁( 约两星期清洗一次,高峰期每星期清洗一次) ,进而无法满足反渗透系统进水水量要求,使反渗透启、停频繁,对水泵、反渗透膜危害很大,使整个系统的制水能力降低约30%,对后续用户的供应能力造成巨大影响。经过认真分析,厂方发现该型超滤膜元件虽然机械强度高, 产水水质稳定,但膜元件内膜表面积较小,其水通量也较小;膜丝直径较小易污堵,由于是内压式膜元件,当来源水水质出现波动时,膜丝污染情况更加明显,因此会出现产水量偏小、污染速度快等问题。

第二次技术改造:

厂方认为内压式超滤膜对来源水水质要求较高,不适用于处理水质波动大的地表水( 冶金行业多以地表水为原水) 。决定选用国内某品牌、材质为PVDF 的外压式中空纤维超滤膜代替原有的内压式中空纤维超滤膜,对超滤系统进行第二次技术改造。

具体改造内容为: ①拆除旧的超滤膜组件,安装新的超滤膜组件,对原有的设备支架进行修改以满足新膜组件的尺寸要求; ②修改超滤的运行方式,由内压式运行改为外压式运行,提高膜丝的抗污染能力, 将超滤的运行工艺由运行- - - 上反洗- - - 下反洗- - - 正洗- - - 运行改为运行- - - 气洗- - - 水洗- - - 下排污- - - 运行,增加气洗提高反洗效果,延长运行周期,节约反洗用水量,提高超滤装置的运行效率;③修改超滤PLC 控制程序;④增加空气干燥机, 确保阀门用的压缩空气无油无水;⑤更换有问题的电磁阀, 保证所有阀门开关正常;⑥超滤化学清洗装置增加药液回流管道,提高清洗液的混合均匀度。改造工作完成后,经过72 h 联动试车考核及为期1 个月的试运行,运行情况良好

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超滤系统不同膜元件性能参数对比与分析

针对三种超滤膜元件,我们对运行数据进行了汇总对比, 主要参数有①进水压力≤0.2 MPa ②跨膜压差≤0.1 MPa ③单套产水量≥35 t/h ④产水SDI≤3 ⑤本体无跑、冒、滴、漏现象,无明显震动,运行平稳。实际检测数据如下:

( 1) 不同膜元件运往动态数比较,见表1~3。从表1~3 中可以看出: 材质为SPES 的内压式超滤膜组件,运行产水量有所不足,但产水水质不合格,断丝严重,对反渗透系统影响很大。材质为改性PVC 的内压式超滤膜组件, 运行产水量严重不足,产水水质较差,运行情况较差;外压式超滤膜组件各项运行数据正常,其中产水量和产水SDI 两项数据表现得更好,比较适合当前系统的要求。

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( 2) 不同超滤膜组件的性能参数比较见表4

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从表4 中可以看出:外压式超滤膜元件的特点是膜丝外空间大,膜表面积较大,水通量较大,因而其在运行时纳污量大、抗堵塞,对原水水质要求低,适用水质范围较广,适用于污水处理或原水水质波动较大的系统;内压式超滤膜元件的特点是膜丝内部孔道小,膜表面积和水通量较小,对进水悬浮物含量要求较严, 适用于原水水质较好的水处理系统。

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外压式超滤膜元件在实际运行中有以下特点①对原水水质要求较低、纳污量大,适应能力较强;②运行方式灵活,可选择死端过滤或错流过滤;③反洗周期和清洗周期相对较长( PVDF 材料抗污染能力强是目前所公认的) ;④运行压差相对较低( 原内压式超滤系统跨膜压差≤0.15 MPa, 新换外压式超滤系统跨膜压差≤0.1 MPa) ;⑤运行费用相对较低(在反洗周期和运行周期相近的情况下,该型外压式超滤膜元件可进行气、水反洗,而绝大多数内压式超滤膜元件只能水反洗。)该工程案例中采用外压式超滤膜元件取代内压式超滤膜元件进行超滤系统的改造工作是比较成功的,该型外压式超滤膜元件可在原水水质复杂的冶金行业水处理系统中获得广泛的应用。

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