超超 滤（滤（UltrafiltrationUltrafiltration）） 小组成员：吴俊康、陈然然、蒯梦霞 汇报日期：2014.03.21 目目 录录 1绪 论 2运行操作 3 4 设计计算 图 纸 绪绪 论论 1.1 膜处理技术及超滤 膜处离技术：以某种具有特殊选择性透过的半透膜为分离物 质,并在膜两侧施加某种推动力（如电位差、压力差等）,使 废水中污染物截留在膜表面而无污染物质透过膜得到净化水 的处理过程，主要包括微滤、超滤、钠滤、反渗透、电渗析 等 超滤：一种以流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分 子量大小来分离颗粒超滤膜的孔径大约在0.002至0.1微米 范围内（MWCO约为1000~500000）溶解性的离子物质和 比膜孔径小的物质能透过滤膜，颗粒较大的物质则被截留在 滤膜上 绪绪 论论 1.2 UF原理及应用范围 原理：以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质， 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，从而实 现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
绪绪 论论 去除物质：颗粒物、悬浮物、胶体、细菌、病毒、溶解性有 机物、P、硬度、重金属等 绪绪 论论 UF能够去除的具体物质 绪绪 论论 应用范围： 反渗透和离子交换的预处理，原水包括海水、地表水、井水等 城市、乡镇、农村供水处理 冷凝水回用，食品、饮料加工用水 制药用水除热源 处理地表水和井水用于饮用 深度处理废水进行回收利用 白酒的除浊，果酒、葡萄酒、黄酒的除菌、除浊 应用于食品、发酵、乳业中的浓缩处理 具体工艺系统的应用与原水水质和处理目标有关 绪绪 论论 1.3 特点 与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点： 条件温和、无成分破坏，特别适宜热敏感物质，如酶、药物等 的分离、分级、浓缩与富集 滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂 ，无污染，节能环保 分离效率高，适用于稀溶液微量元素的回收 分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护 超滤也有一定的局限性，回收产品时，它不能直接得到干粉制 剂，运行维护成本相对较高，需要定期反冲洗和化学清洗，对 进水水质有一定的要求 绪绪 论论 1.4 UF膜及膜组件 1.4.1 膜性能 孔隙率 结构形态 表面性能 机械强度 耐化学性 1.4.2 膜材质 醋酸纤维素膜，聚砜膜，聚酰胺膜等（不同材质具有不同特 点，根据实际需要选择）。
绪绪 论论 膜材质参数 绪绪 论论 膜材质参数 绪绪 论论 1.4.3 膜组件 板框式膜组件 优点：装置牢固，适合在广泛的压力范围内工作；流道间隙 大小可调，原水流道不易被杂物堵塞；具有可拆性，清洗方 便；通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量 缺点：装置较笨重；单位体积内的有效膜面积较小；膜的强 度要求较高，一般做在无纺布上，以增强膜的机械性能 中空纤维式膜组件 优点：单位体积内有效膜面积最大，工作效率最高，占地面 积小中空纤维无须支撑物 缺点：膜的清洗较困难，只能用水力冲洗或化学清洗，不能 用机械清洗，另外，中空纤维膜损坏后要更换整个组件 绪绪 论论 卷式膜组件 优点：原液流道截留面积较大，不易堵塞；膜面的清洗比较 容易，可化学清洗或擦洗 缺点：单位体积内膜的充填密度较低，占地面积大；膜管的 弯头及连接件多，设备安装费时 绪绪 论论 中空纤维式膜组件 绪绪 论论 膜组件 运运 行行 操操 作作 2.1 系统组成 最简单的超滤系统包括预处理系统、超滤处理单元、浓水再 处理单元（有浓水时）、淡水再处理单元以及给水泵和电气 系统等，如下图。
运运 行行 操操 作作 2.2 运行方式 死端过滤（直流过滤）：流向垂直于过滤介质，所有的液体 全部透过过滤介质，颗粒被截留在过滤膜内部或表面 运运 行行 操操 作作 2.2 运行方式 错流过滤：交叉流动过滤，流向是切向(平行)于过滤膜表面的 ，部分液体透过过滤介质，截留的颗粒从膜的表面被去除 运运 行行 操操 作作 直流过滤与错流过滤： 优点：能耗小、水利用率高、 系统简单 缺点：浓差极化大、污染严重 优点：浓差极化小、污染小 缺点：能耗大、水利用率低、 系统复杂 运运 行行 操操 作作 2.3 控制指标及操作参数 2.3.1 水质控制指标 pH和碱度：不同的膜有各自正常运行的pH范围 温度：影响膜的特性、水的粘度密度、某些化学反应，间接影 响运行效率 硬度：膜结垢，碳酸垢（LSI）、硫酸垢、硅垢 浊度和TSS：膜堵塞，影响产水率和水质，增加能耗和清洗频 率，降低膜寿命（下同） 有机物（TOC）：膜污染 Fe和Mn：沉淀物污染膜（一般Fe<0.3mg/L，Mn<0.1mg/L） 强氧化剂（ORP）：破坏膜结构 藻类、细菌、含硅量、污染指数SDI等 运运 行行 操操 作作 2.3 控制指标及操作参数 2.3.2 操作控制及监测 跨膜压差（TMP）：膜污染情况，是否反冲洗或清洗 入水压力：超滤膜进水压力，系统运行动力 产水量：流量或膜通量，计算回收率 气密性监测：膜是否破裂 进水流量、工作温度与浊度 运运 行行 操操 作作 2.4 反冲洗及化学清洗 运运 行行 操操 作作 2.4.1 反冲洗 原料进口 原料出口 渗透液 渗透液 020 压力变化 原料液 30 正常操作 反洗正洗 原料进口 原料出口 渗透液 020 渗透液 渗透液 压力变化 原料液 反洗出口 10 压力变化 反洗出口 反洗进口 反洗进口 0 渗透液 原料液 运运 行行 操操 作作 2.4.2 化学清洗（CIP原位清洗） 随着膜组件工作时间的延长，膜污染会不断加重。
膜的透水速 率会不断下降，为了恢复膜的通量，需要对膜组件进行化学清 洗 清洗后，在系统设计的胯膜压差范围内系统产水应达到原设计 要求，否则应继续进行化学清洗或缩短化学清洗的间隔时间 化学清洗时应根据原水中杂质的情况选择适合的化学药品 酸洗：酸洗液一般采用pH=2的HCl； 碱洗：0.5％的NaOH/200ppmNaClO (pH=12) 设设 计计 计计 算算 3.1 设计任务 Q = 50000t/d 原水为城市生活污水处理厂二级出水 处理单元为RO进水预处理，经RO处理后城市回用 3.2 设计系统组成 预处理及给水系统 UF处理单元 反冲洗及化学清洗系统 实时监测系统 设设 计计 计计 算算 3.2 .1 预处理及给水系统 预处理采用砂滤+活性炭吸附 给水泵：设计流量50000t/d，扬程30m， P=TMP+P产水+P阻+P 3.2 .2 UF单元 膜组件参数 选用膜，分子截留量为，膜组件面积，膜组件透水量，膜组件长 度，膜组件直径，测试压力，测试温度 反冲洗水量及产水量 膜组件量 设设 计计 计计 算算 3.2 .1 预处理及给水系统 预处理采用砂滤+活性炭吸附 给水泵：设计流量50000t/d，扬程30m， P=TMP+P产水+P阻+P 3.2 .2 UF单元 膜组件参数 膜型号：V1072-35-PMC 膜材质：特种改性聚砜 最高进口压力（水）：3.1 kgf/cm2 截留分子量：100,000 MWCO 常规运行压力：1.0~1.5 kgf/cm2 纤维内/外径：0.9mm内径/1.5mm外径 设设 计计 计计 算算 最大透膜压差：2.4 kgf/cm2 有效膜面积：80.9m2 最高进水温度：40 ℃ 膜件尺寸：10寸(直径) x 72寸(长度) pH值范围：1.5 ~13 工作方式：内压式(内进-外出) 反冲洗水量及产水量 选定每29min进行一次反洗，反洗时间t2=40s，反洗前后各一次 正洗，正洗时间t3=10s 即一个运行周期为：30min 每天正、反洗次数为M=24*60/30=48次 设设 计计 计计 算算 每天冲洗（包括正洗及反洗）时间为t冲洗=（t2+2t3）*M=2880s 每天真正的产水时间t=24*3600-t冲洗=83520s=1392min 设定连续产水量为Q=2000m/h 每小时需产出需要的产水量为Qx=Q*24*60/t=2069m/h 本工艺采用超滤产水进行反冲洗，考虑反洗水量为产水水量的2 倍，正洗水用原水。
故小时反洗水量QF=2Qx*t2/3600=46m/h 每小时的真正产水量及设计产水量为：Qs=Qx+QF=2115m/h， 膜组件设计 设计通量取4.5m3/h，所需膜支数N为：S=Qs/F=470支，每套最 大35支，共13.4套，取整，运行14套，备用2套 回收率取90%，原水进水流量为14*35*4.5/0.9=2450m/h. 设设 计计 计计 算算 3.2 .3 化学清洗 清洗管道直径为DN100mm，长约为20m 化学清洗水量取100m/h 水泵流量=24.0m/h 化学清洗水泵扬程：20m 选择50μm的精密过滤器 3.2.4 其他 浊度监测、密闭性监测、阻垢剂投加系统、反冲洗水箱、反冲洗 和化学清洗泵，水管选择等。