750m³超濾係統設計方案

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種先進、實用的水處理技術——750m³超濾係統設計方案。
    一、設計產水水量
    超濾係統的產水量為750m³/h（不包含衝洗用水）。
    係統分兩期上，每期為375m³/h，分三套每套125m³/h，兩期共六套。
    1、產水水質
    超濾係統出水品質：SDI15<3；
    2、運行方式
    24小時連續運行
    3、過濾形式
    全流過濾，超濾自用水率≤8％
    二、超濾係統簡述
    超濾係統主要的作用是去除水中的大分子膠體、黏泥、微生物、有機物等雜質。包括殺菌消毒劑投加係統、超濾裝置和反洗泵等。
本工程中建議優先選用超濾膜元件采用SFR2860超濾膜元件，它們具有以下特點：
    1、過濾膜采用PVDF材質，化學穩定性高，耐酸堿、抗氧化、易清洗、使用壽命長；最大瞬時耐次氯酸鈉可以達到5000mg/L。
    2、膜絲強度超過同類產品數倍，使用更可靠，壽命更長；
    3、過濾精度最高的PVDF膜，公稱孔徑為0.03微米，產水中顆粒粒徑更小；
    4、外壓式運行方式，進水條件寬，截留物不易堵塞進水流道；
    5、采用氣水混合清洗方式，反洗效果好，性能恢複能力強。且大大減少化學清洗用藥劑的消耗，降低用戶的運行成本；
    6、耐溶劑性能好。
    三、膜組件的清洗
    超濾膜組件長期使用運行過程中，膜表麵會被它截留的各種有害雜質所覆蓋而形成濾餅層，甚至膜孔也會被更為細小的雜質堵塞，使水的透膜壓力增大。原水預處理質量的好壞，隻能解決膜被汙染速度的快慢問題。而無法從根本上解決汙染問題。即使預處理再徹底，水中極少數的雜質也會因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響，因此，超濾係統都配備清洗係統。
    本係統的膜清洗方法可分物理方法和化學方法兩大類。
    1、物理清洗
    利用機械的力量，來剝離膜麵汙染物。整個清洗過程不發生任何化學反應。
    A、正壓衝洗。用進水泵作為正衝洗動力，開啟膜組件濃水口閥，關閉膜組件產水口閥，以低壓力、大流量進行衝洗。同時還可以通入無油壓縮空氣與水形成混合流體衝洗，效果較好。
    B、反衝洗法。 用專用的反洗泵或超濾水外供泵，作為反衝洗動力，將衝洗水從膜組件產水口進入，從濃水口流出。注意！反衝洗時，衝洗水不能再循環使用。
    2、化學清洗

利用某種化學藥品與膜麵汙染物發生化學反應來達到清洗膜的目的，一般可選用化學藥品有：
    0.1%NaOH＋0.2% NaClO，適用於有機物及微生物汙染；
    1-2%檸檬酸水溶液或0.1N草酸溶液或0.1N鹽酸溶液，適用於鐵汙染及碳酸鹽結晶汙堵。
    化學清洗周期為1－3個月，每次清洗耗時1－3小時。
    四、設計原則
    組件垂直放置在機架上並與機架適當固定，但組件不得作為支撐件使用。組合架上配備全部管道、閥門及接頭，還包括所有的支架、緊固件、夾具等其他附件，配管選用UPVC。
    五、設計選型計算
    1、給水量的計算
    已知最終超濾的出力為325m³/h（以一期為計算實例），設計回收率為93%則係統的進水為：325m³/h÷93%=350m³/h
    2、透水量的計算
    根據工程經驗，處理該水源的設計通量為60l/㎡.h（25℃），則每隻膜麵積為52㎡的SFR2860型超濾膜元件的透水量為： 
52㎡×60（l/㎡.h）=3120 L/h
    取3.12m³/h.支。
    3、超濾膜堆的選擇
    設計每期3套裝置較為合理
    4、膜元件數量的計算

已知超濾係統的設計進水量為350m³/h，則每套裝置的進水量為120m³/h，每套所需超濾膜數量為：
    120m³/h/3.12m³/h.支=38.6支, 取44支。共6套裝置。則總元件為264隻。

5、超濾進水泵的選擇

超濾給水泵與前麵的自清洗過濾器一並考慮。

考慮到超濾的垮膜差壓（小於2bar）、沿程水頭損失、局部的水頭損失及超濾產水箱提升的高度，超濾給水的壓力宜大於2.5－3bar。

6、超濾反洗泵的計算

超濾膜的反洗透量設計為120L/㎡.h，則一次反衝洗水量為：
44支×120l/㎡.h×52㎡/支=300m³/h

推薦的反洗壓力為0.1MPa，但考慮到管道的粗糙係數造成的沿程水頭損失及彎頭、閥門形成的局部損失，故反衝洗的設計壓力0.2MPa，即反洗泵揚程為20m。

7、超濾氣洗量的計算

每隻超濾膜的氣洗設計流量為12N m³/h，氣洗1min，則每套膜堆每次氣洗耗量為：

12N m³/h.支×44支×1/60=8.8m³。

氣壓要求1-2bar。

8、超濾化學清洗泵的計算

化學清洗流量為每支膜元件1m³/h，則清洗泵的流量為48m³/h，揚程取30m。

六、係統控製

超濾裝置的啟動、運行、反洗、空氣擦洗、正洗、停機等過程均由DCS或PLC實現自動控製。同時，超濾係統還設置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出超濾的有關工藝參數，以及能在就地操作盤上操作相關的水泵和自動閥門。對超濾裝置的重要參數如壓力、流量等均設有在線檢測儀表，並設定有超限報警功能。

七、係統儀表的設置

1、流量表
  （1）每套超濾產品水設流量表。
  （2）反洗水、清洗水（在清洗過濾器後）裝設流量表。

2、 壓力表
  （1）超濾進口、產品水裝設壓力表。
  （2）超濾產品水裝設壓力開關。
  （3）水泵出口裝設壓力表。

3、液位計
    各類藥液箱設置液位開關，低液位報警和相應的泵聯鎖。

4、化學分析儀表
    超濾進水母管設濁度儀。
    八、主體工藝技術說明

1、自清洗過濾器

自清洗過濾的作用就是對原水進一步的過濾，截留前端水處理單元可能流失的細小砂礫和大顆粒懸浮物，保護超濾裝置的安全運行，避免超濾膜元件被大顆粒物質堵塞或者被劃傷損壞，從而提高超濾膜的使用壽命。

濾前水從過濾器的進口管進入，然後通過細濾網，再經由出口管向外流出，此過程將水中的雜質攔截並積累在濾網的內表麵形成“濾餅”，隨著過濾的進行，過濾器進出口之間將逐漸產生壓差。

當過濾器進出口之間的壓差達到預設值（0.05MPa）時，將進行一次自清洗過程，在清洗過程中，係統並不斷流，仍在供水，過濾器的排汙閥打開，馬達啟動，驅動過濾器內部的刷式清洗裝置轉動，將濾網攔截的雜質刷下並通過排汙閥排出。

過濾器本體上裝設有壓力開關，當壓差達到設定值（通常是0.05MPa）時，便傳遞電信號給配套的控製箱，控製箱發出執行指令；啟動馬達，驅動內部的刷式清洗機構進行循環清洗，同時打開排汙閥，雜質通過排汙閥排出本體外，整個清洗過程僅需十幾秒鍾，清洗時係統不斷流。

全自動自清洗過濾器過濾精度200?m，濾網采用316L不鏽鋼材質。

2、超濾裝置

超濾裝置是本係統預處理部分的關鍵設備，而超濾設備的中心部分為超濾膜元件。超濾的作用是截留微小的顆粒，降低懸浮物、細菌和濁度，部分去除有機汙染物質，達到改善和穩定水質的目的。超濾膜允許小分子和溶解性固體（無機鹽）等通過，但會截留水中存在的懸浮物、大分子有機物、膠體、細菌等物質。超濾膜的運行壓力一般約為0.2MPa。其分離機理是：膜表麵孔徑機械篩分作用，膜孔阻滯作用和膜表麵及膜孔對雜質的吸附作用。
     超濾能夠截留0.02-0.1μm之間的大分子物質和雜質。超濾膜允許小分子物質和溶解性固體（無機鹽）等的通過，同時將截留下膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物。用於表示超濾膜孔徑大小的切割分子量範圍一般在1000-5000000之間，超濾的出水水質達到濁度≤0.2NTU、SDI15≤3，完全滿足反滲透的進水要求。
     超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有PS、PES、PVDF等。超濾膜可被做成平麵膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，目前工業水處理上大量采用的是中空纖維結構的膜元件。
    每套超濾裝置由超濾膜組件、氣動閥門、壓力表、流量表、管匯、滑架等構成。本係統采用中空纖維超濾膜，以確保係統能夠長期安全穩定的運行，避免膜組件承受較高的運行負荷，使膜組件具有良好的抗汙染能力和反洗、清洗恢複能力。
    本係統采用錯流過濾、自動反洗的自動連續過濾方式，也可以在調試時確定采用全量過濾的運行方式。每30~60分鍾反洗、快衝一次進行設計，實際運行調試時需要根據具體水質情況確定係統的運行周期，並相應調整超濾裝置的實際出力。
    超濾每組膜設置斷絲檢測裝置，以保證超濾的完好率。超濾裝置上各工作閥門為氣動閥門，其動作由PLC控製。機架的設計滿足工程所在地的抗震烈度要求和組件的膨脹要求。
    為確保係統的穩定運行，達到良好去除汙物的能力，需定期對超濾裝置進行反衝洗。為了防止細菌等微生物在超濾膜表麵繁殖影響膜的通量，在超濾膜反洗時不定期向反洗水中投加NaClO進行殺菌。超濾反洗水采用中間水罐的產水。
    超濾經過長期運行後，會積累某些難以水衝洗的汙垢，如有機物、細菌等微生物的繁殖、無機鹽結垢等，造成超濾膜通量下降；在超濾膜反洗時向反洗水中投加NaClO進行殺菌。當這類汙垢在正常反衝洗時難以去除，必須使用化學藥品進行清洗才能去除，以恢複超濾膜的性能。化學清洗裝置包括一台清洗液箱、清洗保安過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表等。

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