超滤膜运行维护手册.docx
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超滤膜运行维护手册
超滤膜系统运行维护手册
一、中空纤维超滤膜系统简介
1.中空纤维超滤膜概述及工作原理
2.中空纤维超滤膜结构
3.中空纤维超滤膜的优点
4.中空纤维超滤膜的主要应用领域
二、系统工艺描述
三、中空纤维超滤膜技术参数描述
四、超滤系统设备内容描述
五、系统控制描述
六、系统维护管理表
七、系统的维护及注意事项
八、安全注意事项
九、操作数据记录表
一十、相关图纸及资料
一、中空纤维超滤膜系统简介
1.中空纤维超滤膜概述及工作原理
中空纤维超滤膜是在较低的压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，主要用于溶液中大分子物质、胶体、蛋白、微粒的分离和浓缩。
超滤过程是在膜两侧产生一定的压力差后，溶剂、低分子物质和无机盐透过膜，而大分子物质、胶体等被半透膜所截留。
超滤膜具有选择性表面层的主要原因是它具有一定大小和形状的孔，超滤膜的基本孔径为0.01微米。
中空纤维超滤膜的分离机理主要有：
1.溶质在膜表面和微孔内的吸附；2.粒径略小于膜孔的溶质在微孔中的停留，引起堵塞；3.粒径大于膜孔的溶质在膜表面的机械截留，即筛分。
其中筛分是超滤过程的主要分离机理。
中空纤维超滤膜的操作方式可分为终端过滤和错流过滤。
在终端过滤中，随着操作时间的延长，被截留的物质将在膜表面形成污染层，使过滤阻力不断增加，在操作压力不变的情况下，膜渗透速率将不断下降；而错流过滤，由于料液平行的流过膜表面，因此与传统的终端过滤相比，错流过滤可在较长的时间内维持较高的渗透通量。
因此错流过滤目前已广泛的应用于超滤分离过程中。
中空纤维超滤膜组件的主要类型有管式、中空纤维和卷式三种。
这三种膜组件的性能综合比较见表1.1，在实际应用中应根据不同的处理对象加以选择。
高污染的料液为避免浓差极化可选择组件流动状态好、对堵塞不敏感和易于清洗的组件，例如管式。
但同时需考虑组件的造价、膜更换费和运转费。
对于低污染和中等污染的料液则可选用中空超滤膜和卷式超滤膜。
表1.1几种超滤膜组件的比较
组件形式
装填密度
投资费用
运行费用
流速控制
清洗情况
管式
低
高
高
好
好
中空纤维
高
低
低
好
中等
卷式
高
最低
低
差
差
为了保证一定的膜渗透通量和维持膜的使用寿命，必须对膜进行清洗。
膜清洗频率与料液的污染程度和预处理措施的完善程度密切相关。
膜清洗工艺可分为物理法和化学法两大类。
物理法包括水力冲洗、气水混合冲洗、反冲洗。
反冲洗是在膜组件中，将反向压力施加于膜渗透侧，引起渗透液的反向流动，以松动和去除膜进料侧表面的污染物。
化学清洗所用的药剂和方法，需根据污染物进行决定。
2.中空纤维超滤膜结构
中空纤维超滤膜组件是错流过滤系统的基础，制造方法是将具有微孔的纤维状膜束封装在膜壳中制成。
超滤膜采用双皮层设计，不但能进行外压式操作，而且能进行内压式操作，从而使其应用领域得到大大的拓展。
超滤膜特性
构造
KRISTAL300
纤维外径
1.3mm
纤维内径
0.7mm
膜特性
亲水性双皮层
截留分子量（NMWCO）
10,000
组件直径
8”
组件长度
80”
膜面积
70m2
外壳材质
PVC
3.中空纤维超滤膜的优点
Kristal300系列超滤膜采用亲水性的聚醚砜作为制膜材质，同传统材质相比具有如下显着优势：
1）材质具有良好的化学稳定性
Kristal300系列超滤膜采用改性聚醚砜为膜材质，在各种应用场合均表现出良好的化学稳定性，以及耐受温度和pH性能。
尤其在氧化剂等化学药品存在的情况下，对温度和pH（2~12）的能力更为突出。
2）良好的生物稳定性
Kristal300系列超滤膜采用特殊的材质能有效地防止生物垢在膜表面的形成。
这一特点在超滤膜用于污水回用项目上的优越性尤其显着，有效地阻止生物垢的形成对超滤膜在污水回用中能否正常使用起到了至关重要的作用。
3）良好的化学氧化物及其它化学药品耐受性能
超滤膜系统在使用和维护过程中需要经常应用氯、氯胺和过氧化氢等化学氧化物，Kristal300系列超滤膜对以上这些物质具有良好的耐受性能，保证了整个系统能发挥正常的作用。
4）显着的亲水性能和较高的通量造就了卓越的整体性能
Kristal300系列超滤膜没有采用传统的聚砜或PVDF材质，而是采用了亲水性能更好的聚醚砜材质，使得整个系统即便是在高浊度、高悬浮物浓度的进水条件下还能够取得较高的通量和99％以上的去除率。
4.中空纤维超滤膜系统的主要应用领域
1、河水或水库水为水源的饮用水或其它公共用水的水处理；
2、去除工业废水中的细菌及悬浮颗粒；
3、作为反渗透预处理装置；
●电力、半导体及制药行业高纯水系统中的反渗透预处理
●海水淡化预处理
4、离子交换工艺的预处理；
5、工艺流体的处理与分离；
∙乳品行业
∙造纸黑液处理
6、工艺流体的澄清与浓缩；
∙凝胶与蛋白
∙果汁
∙啤酒与葡萄酒
7、处理工艺废液；
二、系统工艺描述
本项目中空纤维超滤系统共4套，可单独运行，也可同时运行。
超滤系统的进水经过叠片过滤器及其它必要的辅助系统。
超滤系统由超滤进水泵、超滤错流泵、超滤反洗系统和超滤清洗系统组成。
超滤系统的操作方式采取自动控制连续处理方式。
超滤系统的设计产水量为：
4*100m3/hr。
超滤系统的产品水主要用反渗透系统生产用水和超滤系统的反冲洗用水。
2．1工艺流程说明
原水经输送泵进入100微米叠片过滤器，叠片过滤器的出水直接进入超滤系统，超滤系统由4套32支中空纤维膜组件组成，以除去水中的吸附固体、有机物、细菌和病原体。
超滤渗透液由超滤产品水储罐收集，大部分作为反渗透系统的进水，一小部分作为超滤反冲洗用水。
超滤系统还包括超滤反冲系统和清洗系统，以维护超滤膜的渗透通量和使用寿命。
2.2超滤系统的工作状态
运行状态：
经过叠片过滤器处理的水从膜组件的底部进入超滤膜，渗透液由膜组件的顶部收集进入超滤产品水箱，截留液由膜组件的侧边收集，其中绝大部分回流到错流水箱，其余部分直接排放。
反冲状态：
随着服务时间的延长，超滤膜孔会被悬浮的颗粒堵塞，从而影响超滤膜的性能。
为了恢复膜的渗透性能，必须及时对膜进行反冲。
超滤的反冲用水来自于超滤产品水箱。
反冲用水经超滤反冲泵由膜组件的渗透液侧进入超滤膜，并由进料侧排放到地沟。
化学清洗：
当反冲不能恢复膜的渗透性能时，必须及时对膜进行化学清洗，以便恢复膜的渗透通量和维持膜的使用寿命。
化学清洗所用的药剂和方法，需根据污染物进行决定。
三、中空纤维超滤膜技术参数描述
通量
设计通量45LMH
回收率
》95%
操作方式
运行30～60分钟后进行30～90秒反冲洗
跨膜压差（运行时）
3-33psig
最大跨膜压差（运行时）
33psig
最大进料压力
37psig
反洗时最大跨膜压差
37psig
完整性检测时最大空气压力
10psig
最高操作温度
40℃.
运行时耐受pH范围
2-10
清洗时耐受pH范围
2-12
清洗时耐受次氯酸钠最高浓度
200ppm
空气辅助清洗流量
1.5–2.5scfm
空气辅助清洗压力
根据浓缩液侧压力确定
进料流量
4m3/组件
排放流量
渗透液流量的3-18%
四、超滤系统设备内容描述
序号
内容
数量
1
中空纤维膜系统
●膜元件
型号：
KRISTAL300
材质：
改性聚醚砜
类型：
中空纤维膜
膜套材质：
PVC
膜面积：
70m2/支
品牌：
HYFLUX
128支
2
●膜系统配件
叶轮流量计：
0～150m3/h
品牌：
GF
转子流量计：
8-40GPM
品牌：
BLUEWHITE
气体流量计：
6-60NM3/H
品牌：
余姚
差压变送器：
0～0.4MPA
品牌：
威尔泰
差压显示表：
0-1.0MPA
品牌：
富士
电接点压力表：
0-1.0MPA
品牌：
白云
气动阀：
品牌：
EBRO或GEMU
手动阀：
品牌：
EBRO
压力表：
品牌：
布莱迪
●管道：
UPVC
●机架：
碳钢喷漆
4套
3
错流输送泵
型号：
CR45-2-2
品牌：
格兰富
材质：
SS
流量：
40m3/h@32bar
功率：
5.5kw
1套
4
错流水箱
材质：
碳钢衬胶
体积：
5m3
1套
5
系统提供配套仪表：
●液位控制报警及显示
●温度控制报警及显示
●PH控制显示系统
●流量显示系统
1套
五、系统控制描述
控制系统结构图：
远程/就地
停机
整个系统停机
自动
整个系统自动运行（四台机组联动）
手动
运行
系统手动，单台机组自动运行
反洗
系统手动，相应机组自动反洗
清洗
系统手动，相应机组自动清洗
停机
系统手动，相应机组自动停机
超滤系统控制方式分为“远程控制”和“就地控制”两种，由“远程/就地”旋钮来选择。
“远程/就地”旋钮处于“远程”档时，系统由中控室远程操作控制；“远程/就地”旋钮处于“就地”档，系统可在现场控制柜上操作在控制。
整个超滤系统的运行方式分“手动”和“自动”两种，系统设有“手动/自动/停机”系统状态选择按钮，客户可远程或就地进行选择。
当系统状态选择“自动”时，整个超滤系统（包括四台超滤机组）联动，由自控系统控制自动运行。
系统自动运行时，受高温、高压、压力差、浊度仪等控制，同时，每台机组的“运行”、“反洗”或“待机”均由自控系统来选择控制。
每套系统产水30-60分钟后，自动进行反冲洗状态，四套系统依次队列进行产水和反洗的自动切换，产水和反洗程序步骤受PLC程序控制；四套超滤设备的产水和反洗程序受时间和压差两个条件控制，在正常时间队列运行过程中，如果当其中某套系统跨膜压差超过设定值，则该套设备处于待机状态，至其它设备的正常队列进行完毕后，首先进行该套设备的反洗程序，其它三套设备反洗程序以次为序，依次队列进行产水和反洗的自动切换。
系统自动运行控制条件：
运行系统高温保护：
运行中，系统进料温度高于40度，警报响，对应高温报警灯闪烁，系统停止运行；
高压保护：
运行中，系统进口压力高于设定值（一般为2.5kgf/cm2）时，警报响，对应高压报警灯闪烁，系统停止运行；
压差保护：
运行中，系统跨膜压力差高于设定值（一般为1.8kgf/cm2）时，对应压差报警灯闪烁，系统停止运行，进行反洗；
高浊度保护：
运行中，系统进水浊度高于设定值（50NTU）时，对应报警灯闪烁，系统进行运行2状态（超滤程序控制表）；
复位按钮：
高温、高压、高压差报警后，按下复位按钮，警报停，对应报警灯亮（停止闪烁）。
系统自动运行旋钮须打回停止，报警灯灭，警报消除。
当系统状态选择“手动”时，每个超滤机组均可独立控制。
在这种状态下，每套超滤机组又有“运行”、“反洗”、“清洗”和“停机”四种状态，由“运行/反洗/清洗/停机”旋钮来进行选择；
在“运行”状态下，相应的单套设备可根据自动控制系统的指令自动运行，（包括正常的运行和周期性的反洗）。
在“反洗”状态下，相应的单套设备可根据自动控制系统的指令进行自动反洗。
在“清洗”状态下，相应的单套设备可根据自动控制系统的指令进行清洗。
当选择“停机”时，相应的单套设备停机。
超滤机组启动程序
系统自动阀处于运行状态，5秒后，确认自动阀处于正确开关状态后，系统供水。
产水30-60分钟后，运行状态自动阀关闭，系统产水停止，5秒后进入反洗状态，确认系统自动阀处于反洗状态，反洗60-90秒钟，反洗结束，反洗状态自动阀关闭；
系统自动阀切换至运行状态，5秒后，确认自动阀处于正确开关状态后，系统供水。
清洗程序
1）打开化学清洗系统手动阀；
2）循环清洗30-60分钟；
3）清洗停止。
停机
系统自动阀处于停止状态；
现场操作与远程操作程序相同。
任何一套系统处于反洗状态时，另外三套系统反洗不能进行。
所有气动阀必须带限位开关控制。
六、系统维护管理表
系统的日常维护管理对于设备正常、高效的运行是至关重要的。
表6.1列出了系统日常维护管理的主要内容。
表6.1系统的日常维护管理
序号
检查项目
检查要点
检查频率
1
操作记录
－检查系统是否异常
每天
2
泵
－检查非正常振动、噪音、泄漏和电机过热
－严格禁止泵空转
－根据泵使用说明书修理泵
每天
每天
根据需要
3
超滤膜
－检查膜的操作条件
－按照清洗方法清洗膜
－按保存方法保养膜
－超滤膜的更换
每天
根据需要
当系统长期停用时
根据需要或每年
4
设备安装固定
－检查是否安全、牢固
每年
5
支架
－检查是否安全、牢固
－重新油漆
每天
每半年或每年（建议）
6
管道及阀门
－检查是否泄漏，如泄漏应
及时更换
每天
7
电控箱
－注意防水
每天
8
电气元件
－检查各种仪表
－检查压力开关的设定
－压力开关的校正
－检查并及时更换损坏元器件
每天
每月
每季度
根据需要
表6.2系统故障与排除一览表
序号
故障
可能原因
处理方法
1
超滤截留率低
－回收率高
－操作压力低
－膜污染
－膜元件机械泄漏
－降低回收率
－提高操作压力
－清洗膜
－检查膜元件的密封
2
超滤回收率低
－操作压力低
－进水温度低
－超滤渗透侧压力高
－提高操作压力
－提高进水温度
－打开渗透侧阀门
3
超滤渗透流量高
－膜元件机械泄漏
－膜元件破裂
－回收率高
－检查膜元件的密封
－更换膜元件
－降低回收率
4
超滤渗透流量低
－回收率低
－操作压力低
－膜污染
－进水温度低
－提高回收率
－提高操作压力
－清洗膜
－提高进水温度
七、系统的维护及注意事项
7．1泵的维护
Ø错流输送泵的电机需要每3个月加入一次润滑油。
Ø更为具体的使用详见泵的使用说明。
Ø定期检查泵体上的螺栓是否松动。
Ø检查非正常噪音
Ø使泵处于正常的工作状态
Ø禁止泵反转、空转
Ø正确维修电机及泵
7．2中空纤维超滤膜的维护
Ø中空纤维超滤膜为有机高分子材料，有相应的温度，压力，酸碱性和氧化性耐受范围，因此使用时都不应超过上限，也最好不要长期在上限使用，以保证系统更长时间的使用。
操作和维护同样需要认真的态度和真确的方法。
Ø进水中不可以含有硬的颗粒或块状的物体，以免对于膜造成损害。
Ø清洗为定期进行，酸洗和碱洗清洗时间不低于半小时。
Ø定期检测系统管路上的螺栓是否紧固。
Ø每次洗膜，必须将膜恢复至使用前的水通量，否则需重新清洗或考虑换一种清洗剂。
Ø如有异常情况，请立即停机，然后检查原因，并记录。
Ø洗膜使用的水必须是去离子水或至少是软化水。
7.3超滤膜的清洗、保存和更换
注：
在超滤膜的保质期内，建议每次超滤膜的清洗应在与凯能公司协商后进行。
超滤膜元件在出厂时是安装在密封的塑料袋内。
在超滤膜使用之前，应先用自来水冲洗系统，直至产品水中不含有任何保存液。
超滤膜的清洗条件
在正常运行一段时间后，超滤膜元件会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质的污染。
污染物的性质及污染速度与给水条件有关，污染是慢慢发展的，如果不在早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能。
定期检测系统整体性能是确认膜元件污染的一个好方法，作为一般的原则，当下列情形之一发生时应进行清洗：
1）在正常压力下产品水流量降至正常值的10-15%。
2）为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加10-15%。
3）产品水质降低10-15%。
4）使用压力增加10-15%。
5）超滤膜的压差增加明显。
超滤膜的清洗步骤
超滤膜的清洗由手动来控制，清洗周期从2天到3个月不等。
超滤膜的化学清洗是将清洗溶液以低压大流量在超滤膜的进料侧循环。
将清洗溶液循环1小时。
清洗时间主要取决于膜的污染物质。
清洗完毕后用超滤进水输送泵冲洗超滤系统，直至产品水中不含有任何清洗溶液。
表7.1超滤膜建议使用的常见清洗液
清洗液编号
成分
配制1M3溶液时的加入量
PH调节
1
柠檬酸
18.75KG
用氢氧化钠调节pH至2.0
超滤产品水
1000L
2
三聚磷酸钠
29.16KG
用硫酸调节pH至11.0
次氯酸钠溶液（4~8%）
166ML
超滤产品水
1000L
3
氢氧化钠
调节pH至12.0并在清洗过程中加以保持
次氯酸钠溶液（4~8%）
3L
十二烷基磺酸钠
2.5KG
超滤产品水
1000L
4
盐酸
调节pH至2.0并在清洗过程中加以保持
所有化学品的规格必须是化学纯或更高的等级
7
超滤膜清洗前应对污染物进行分析，通过对分析结果的详细分析比较，可以保证选择最佳的清洗剂和清洗方法。
同时应记录每次清洗时的清洗方法及获得的清洗效果，为特定给水条件下，找出最佳的清洗方法提供依据。
对于金属沉淀物垢，建议使用清洗液1或4；对于胶体、微生物和有机物污染，建议使用清洗液2或3。
如果不知道具体的污染物质，建议先使用清洗液1或4进行清洗，并考察膜渗透性能的变化。
若超滤膜的性能未能恢复，则使用清洗液2或3继续进行清洗。
在绝大多数的情况下，都会使用清洗液3进行清洗，在清洗过程中会产生大量的泡沫，要注意排放。
7.3.2超滤膜的保存
警告：
在任何情况下，超滤膜必须保持湿润的状态。
如果超滤膜一旦失水变干，将会导致超滤膜性能下降，而且再也无法恢复其性能
注：
在超滤膜的保质期内，建议每次超滤膜的保存应在与凯能公司协商后进行。
7
凯能公司的超滤膜元件出厂时，均真空封装在密封的塑料袋中。
膜元件在安装使用前应保存在干燥通风的环境中，保存温度以20~35℃为宜。
应防止超滤膜元件受到阳光直射、失水和接触氧化性气体。
7
超滤短期保存方法适用于那些停止运行3天以下的超滤系统。
短期保存操作的具体步骤如下：
1）用给水冲洗超滤系统20-30分钟，最后用20ppm次氯酸钠的反冲超滤系统，使超滤膜保存在含氯的溶液中。
2）当膜元件及相关管路充满水后，关闭相关阀门，防止气体进入系统。
3）每天按上述方法冲洗一次。
7
超滤长期保存方法适用于那些停止运行3天以上的超滤系统。
长期保存操作的具体步骤如下：
1）用给水冲洗超滤系统20~30分钟。
2）用超滤产品水配制保存液，并用保存液冲洗超滤系统20~30分钟。
凯能公司建议使用浓度为1%的Na2S2O5溶液作为超滤膜的保存液。
3）当膜元件及相关管路充满保存液后，关闭相关阀门使保存液保留于系统中，防止气体进入系统。
4）每隔1周按上述方法更新保护液一次。
7.3.3超滤膜的更换
超滤膜在使用一段时间后，其过滤性能会逐步丧失，此时需要更换膜元件。
超滤膜更换操作的具体步骤如下：
1）关闭超滤系统。
2）关闭超滤系统内所有的阀门（进水阀、截留阀、渗透阀）。
3）松开超滤膜元件进料接口、截留接口和渗透接口的软管卡箍，断开膜元件与软管的连接。
4）松开超滤膜元件截留接口的宝塔接头，并将其安装在新膜上。
5）松开超滤膜的管卡，将超滤膜元件从支架上取下。
6）将新膜重新固定在支架上，并连接超滤膜接口和对应的软管。
对于使用过的旧膜元件宜采用填埋处理或交由专门的公司进行处理，而不应采用焚烧处理。
7．4电气系统的及仪器仪表的维护
Ø参见单体设备说明书
Ø电控箱－防潮、防水、保持通风，良好散热
Ø保持环境清洁，干燥
Ø电气元件注意防水、防锈
Ø及时更换损坏的元器件
八、安全注意事项
8.1概述
为了确保操作人员的人身安全和相关设备的正常使用，必须遵守相关的安全准则。
遵守安全准则不仅有助于预防安全事故，而且还有助于提高生产效率。
尽管相关的警告标志已经粘贴在设备上来提醒操作人员，但是操作人员仍需对潜在的危险保持警惕。
严禁未满18周岁或未经培训的人员操作本系统。
在操作系统之前，操作人员应认真、仔细地阅读说明书，并将说明书或其副本保存在方便阅读之处。
在操作系统之前，操作人员应十分熟悉系统操作流程并确认所有设备处于安全的状态。
操作人员必须严格按照设备使用说明书进行正确操作。
操作人员在操作过程中，必须对潜在的危险保持警惕，特别是在高压、化学品、用电、旋转部件的场合。
8.2特别安全注意事项
8.2.1用电
当操作控制柜、泵、仪表等电器设备时，应注意用电安全。
8.2.2旋转部件
当检查离心泵、电机及其耦合零件时，应注意旋转部件的安全。
8.2.3高压
当检查高压管道和压力容器应注意人身安全。
8.2.4化学药品
注：
在运输、储存、处理化学药品之前，必须仔细、认真的阅读材料安全数据表。
安全数据表可以从化学品供应商处获得，并保存在方便阅读之处。
8.2.5重物
当搬运和吊装重物时，必须注意人身安全和设备安全。
8.2.6高空
当维护水箱、过滤器时，必须注意高空安全。
九、系统操作记录表
警告：
在日常操作过程中，用户每天必须真实、完整、准确的填写操作记录（见9.1）。
若用户无每日的操作记录，凯能公司将对设备运行中出现的问题及故障不作任何担保。
超滤系统操作记录表
日期：
年月日
时间
单位
超滤膜进水PH值
超滤膜进水温度
℃
超滤膜进水浊度
NTU
超滤膜进水总流量
m3/h
超滤膜进口压力
bar
超滤膜渗透液出口压力
bar
超滤膜渗透流量
m3/h
超滤膜排放流量
LPM
超滤反冲泵出口压力
bar
超滤膜反冲进口压力
bar
超滤清洗泵出口压力
bar
操作人员姓名
备注
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