海洛斯超滤技术——卷式超滤膜

海洛斯超滤技术——卷式超滤膜
  (1)结构  卷式超滤膜式是超滤膜的一种形式。其先将制膜材料制造成膜片，然后卷制而成。卷式超滤膜元件的外型与反渗透膜元件相同。如8in的卷式超滤膜的外型尺寸为：直径200mm×长度1016mm，见图2—47。质量为：21kg(湿润状态)。



图2-47 8in卷式超滤膜元件

深圳海洛斯净水科技有限公司最先研制成功可反洗的RS卷式超滤膜元件。其膜材料选用抗污染的聚偏氟乙烯(PVDF)。运行时可全量过滤，系统回收率可达90％以上，并保留了超滤膜的特性。RS卷式超滤膜元件结构与反渗透元件相同，具有中心管、原水流道网、膜片与透过水流道网等，见图2—48。

根据工艺与配方，可制造不同截留相对分子质量的RS卷式超滤膜。图2—49截留相对分子质量为50万与2万在2万倍扫描式电子显微镜的表面照片，可清晰显现出两者表面的差异。

RS卷式超滤膜元件需要与压力容器配合使用。由于其外型尺寸与反渗透元件完全相同，因此可选用反渗透使用的压力容器。RS卷式超滤膜元件与压力容器的组装示意见图2—50。RS卷式超滤膜的压力容器可为单支组件、两支组件，最多为三支组件。组件可立式安装，也可卧式安装。通常单支组件多为立式安装，多组件为卧式安装。

(2)运行RS超滤膜的操作过程利用过滤、反洗、正洗这三步过程的反复进行，可实现RS卷式超滤膜系统的稳定运行。试验表明，单支膜的反冲洗次数可达到21万次以上。按20rain反冲洗一次，可连续使用5年。

由于RS超滤膜材料为PVDF，其抗污染，耐酸碱，pH值耐受范围可达2～13。耐氧化的特性最为突出，对氧化物，如余氯、过氧化氢等强氧化物的耐受范围很宽。试验表明，偶尔投加余氯含量高达200mg／L时膜不会受到损坏，连续投加余氯100mg／L时，膜运行正常，其操作过程见图2—51。



图2-48 RS卷式超滤膜元件的结构




图2-49  RS卷式超滤膜的表面照片



图2-50 RS卷式超滤膜元件与压力容器的组装示意



            

图2-51 RS超滤膜的操作过程

  超滤(UF)膜的孔径与截留相对分子质量的关系见表2—14。

  根据Stokes-Einstein法则和聚乙二醇(PEG)扩散系数的实例值，可按下列公式求出PEG Stokes半径，从而可大致给出截留相对分子质量与UF膜孔径的关系。

rs=．045 m0.44

式中rs——PEG stokes半径；

 m——截留相对分子质量。

表2-14 UF膜的孔径与截留相对分子质量的关系

Mw
 rs/nm
 rs/μm
 膜名义孔径／μm
 Mw
 rs/nm
 rs/nm
 膜名义孔径／μm
 
750000
 17.3
 0.017
 0.034
 100000
 7.13
 O．007
 O．014
 
500000
 14.5
 0.014
 O．029
 20000
 3.51
 O．0035
 O．007
 

(3)效果卷式超滤膜对浊度与微生物的去除效果明显，若在前处理使用混凝剂，对即c去除可达25 %～50％(见表2—15)。在san Pasqual现场进行的卷式超滤对隐孢子与MS2病毒去除效果见图2—52、图2—53。

表2一15卷式超滤膜去除效果

测试指标
 去除效果
 测试指标
 去除效果
 
粒子粒径>2μm
 3～4log
 隐孢子虫
 >6log
 
SDI
 滤后液<3log
 浊度
 滤后液<O．06NTU
 
病毒
 >4log
 TOC去除
 0～25％
 
贾第鞭毛虫
 >6log
 使用混凝剂TOC去除
 25％～50％
 



图2—52  卷式超滤对隐孢子去除效果(San Pasqual现场)



图2—53  卷式超滤对MS2病毒去除效果(San Pasuqal现场)

 (4)系统设计  海洛斯净水器公司开发产品时，对卷式超滤系统设计提出了设计参数见表2—1 6)。根据水源类型、原水浊度、原水TOC含量、设计要求、产水量等条件，分析是否需要错流过滤，若需错流过滤设计其所错流流量、反冲洗间隔时间、化学清洗间隔时间等参数。




表2-16卷式超滤系统设计参数

水类型
 水浊度(NTU)
 原水(TOC)
 产水通量

GFD／[L／(m2．h)]
 错流流量

GPM
 反冲洗间隔    ／min
 化学清洗间隔    /d
 
市政水
     <O．5
     O
     85(144)
     O
     60
     90
 
井水
     O～5
     < 5
     75(128)
     O
     30
     60
 
地面水
   0-2(pretit)
 
     70(119)
     O
     30
     60
 

     0-2raw
 
     55(94)
     O
     30
     60
 

     2.5
 
     50(86)
     O
     30
     60
 

     5～15
 
     40(66)
     O
     20
     60
 

     15～50
 
     32(55)
     16-24
     20
     60
 
海水
      < 5
 
     60(102)
     O
     20
     60
 
 深度处理水
     O．5
 
     42(72)
 
     15
     30
 

注：1．地面水为原水时，可在超滤前连续投加2mg／L Cl2；

2．海水系统设计可在超滤前连续投加O．5- lmg／L FeCI   

 (5)应用  Rs卷式超滤膜元件已在许多水处理工程中应用。特别是海水淡化工程(见图2—54)，其作为反渗透的前处理工艺，除浊除菌，保证了反渗透的正常运行(见表2—17)。

表2-17应用项目运行数据

  项目地点

     水  源

 进水浊度

NTU
     产水通量

GFD/[ L/m2·h]]
   产水浊度

    NTU
     化学清洗
 
英国
 被地表水污染的地下水
 O．2～1．O
 82(140)
 G0.2
 2月1次
 
英国
 被地表水污染的地下水
 O．3～0.5
 73(125)
 GO．2
 
 
加利福尼亚
 地表水
 1～5
 70(120)
 G0.1
 1月1次
 
得克萨斯
 地表水
 5～15
 70(41)
 G0.1
 1月1次
 
加利福尼亚
 海水
 4～5SDI
 59(100)
 1-2SDI
 
 
红海
 海水
 5
 53(90)
 O．1
 
 
加利福尼亚
 三级废水
 2
 38(65)
 O．06～O．1
 1月1次
 
加利福尼亚
 两级处理废水
 1～3
 47(80)
 < 0.1
 当使用FeCl3预处理时，2月1次 
 
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