由全新過濾理念衍生的流量控制和操作模式使超濾贏得性能優(yōu)勢
2014-05-17 16:24:36
admin
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據(jù)水及廢水處理文摘2008年10月1日訊 由于模塊設(shè)計(jì)有所改進(jìn)而且價(jià)格已經(jīng)降低，超濾（UF）和微濾（MF）中空纖維膜正迅速地被水業(yè)界接受。依據(jù)使用的結(jié)構(gòu)材料不同、膜的模塊幾何學(xué)不同，以及膜的操作原理不同，這個(gè)充滿活力的市場已經(jīng)生產(chǎn)出多種擁有特殊配置的膜。因?yàn)槟K結(jié)構(gòu)新穎，先進(jìn)的自動(dòng)化操作和較低的購買和操作成本，因此XIGA空心纖維超濾工藝具有特別重要的意義。決定空心纖維微濾和超濾操作原理的兩個(gè)主要因素是過濾過程中通過空心纖維的水流方向和操作模式。
■操作模式
有三種操作模式可供選擇：終端模式、橫流模式和準(zhǔn)終端模式。
使用橫流模式，要過濾的懸濁液用水泵使它以與膜表面平行的方式高速流過，在膜表面形成湍流，而湍流可以防止固體物積聚在膜表面。在橫流操作模式中，只有一部分的水通過膜，而其余部分則繼續(xù)在膜系統(tǒng)中循環(huán)，*后作為廢水離開系統(tǒng)。
在終端操作模式中，所有的給水都流穿過膜，從而成為濾液。結(jié)果是，通過過濾器后就沒有廢水流了，而所有給水流中的固體物質(zhì)，經(jīng)過過濾操作將被留在膜表面。
準(zhǔn)終端操作模式是處在這兩種極端模式之間的一種模式。與橫流模式相似，在服務(wù)期間依然有一個(gè)持續(xù)不斷的廢水流；不過，通過膜表面的速度很低，以致于大量固體將積聚在膜表面。在終端和準(zhǔn)終端模式中，定期反沖洗是必需的，橫流模也需要反沖洗，只是反沖洗的頻率不同。
終端操作模式的主要優(yōu)勢是能源消耗較低，因?yàn)闆]有橫流水流需要的再循環(huán)。只要污垢可以避免，處理單位體積水的能源消耗就可以降低，由此終端用戶的成本也較低。
■水流方向
空心纖維膜的水流向不是由外到內(nèi)就是由內(nèi)向外。在由外到內(nèi)的操作方式中，給水被送到空心纖維殼的外側(cè)，濾液收集到纖維的管內(nèi)側(cè)（通常稱為管腔）。在由內(nèi)向外的操作中，給水被泵入纖維的管腔，濾液收集到殼外側(cè)。XIGA工藝采用由內(nèi)向外流向的終端過濾模式。
XIGA工藝的一個(gè)優(yōu)勢是在服務(wù)周期之間，對(duì)膜進(jìn)行反沖洗不需要空氣。市場上由外到內(nèi)流向的膜則需要以空氣來輔助反沖洗。因?yàn)閄IGA只用水進(jìn)行反沖洗，因而不需要膜空氣洗滌所需的鼓風(fēng)機(jī)，而且簡化了裝設(shè)閥門程序。
■終端過濾
終端過濾組合、由內(nèi)向外的水流以及具有高度專業(yè)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)膜元件，是XIGA終端過濾概念的基礎(chǔ)。XIGA是由Norit X-Flow公司開發(fā)的。
2007年初，Kruger,Inc.和Norit X-Flow簽訂協(xié)議為美國市場供應(yīng)XIGA系列膜。Kruger將供應(yīng)應(yīng)用XIGA工藝技術(shù)的膜過濾設(shè)備。 該設(shè)備不僅可以作為一個(gè)獨(dú)立的處理單元，而且可以和其它Kruger工藝單元，比如與ACTIFLO高速澄清（ACTIMEM）、或者是當(dāng)作生物系統(tǒng)后的*終凈化處理步驟等相組合，來保證整個(gè)工藝的效果。
XIGA技術(shù)非常適合大型的地表水、污水處理廠的污水、以及井水和海水處理工程，其給水的懸浮固體含量通常必須小于50毫克/升。
XIGA技術(shù)是將數(shù)個(gè)膜元件以水平方向安裝在直徑為8英寸的反滲透（RO）壓力容器內(nèi)。每個(gè)膜元件以并行的方式連接并通過水壓操作，不用關(guān)心它在系統(tǒng)中的位置。
SXL225膜
XIGA終端過濾概念使用SXL225模塊，這種模塊有一個(gè)直徑8英寸，內(nèi)有永久親水性膜的過濾元件，每個(gè)毛細(xì)管膜的內(nèi)徑通常是0.8毫米。這種聚醚砜膜纖維具有較高的耐熱性、耐化學(xué)性（pH值：1～13, 以及250,000 ppm-hr氧化劑壽命）和良好機(jī)械強(qiáng)度。因?yàn)槟ぞ哂谐掷m(xù)的親水性，在某種程度上它可以處理油和油脂。
FSFC內(nèi)部結(jié)構(gòu)
過濾模塊使用Norit公司的“自由表面水流收集器 (FSFC)”專利，這個(gè)專利可以優(yōu)化膜的水利學(xué)效率。這種獨(dú)特的內(nèi)部水流分配通道系統(tǒng)，可以確保過濾液生產(chǎn)在模塊中所有空心纖維膜之間均勻地分配。這些水流收集器也可以確保每根纖維在反沖洗時(shí)有效地沖洗。
■模塊旁通管
模塊旁通管建在每個(gè)模塊里，并允許高比例的給水流“繞過”一個(gè)模塊，進(jìn)入陣列中的下一個(gè)模塊。這些旁通管也允許給水同時(shí)從模塊的上游和下游進(jìn)入每個(gè)纖維的管腔。這樣沿著模塊的長度建立起一個(gè)歸一化流量分布，因而有效地減半纖維的長度。在反沖洗時(shí)，旁通管也讓來自壓力容器中間模塊的廢水“繞過”模塊，與系統(tǒng)維修服務(wù)期間給水可以繞道的方法一樣。
在過濾元件中獨(dú)特的FSFC水流分配器和旁通管可以確保：
□在過濾模塊內(nèi)*低的壓力損失，電源消耗*小化。
□在元件的整個(gè)長度和膜室內(nèi)，水有效而均勻地分布。
□盡可能高的水生產(chǎn)速率。
□以固定的時(shí)間間隔進(jìn)行短時(shí)的、高反向流量的反沖洗，將有效地清除積聚在膜表面的濾垢。
□實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的低跨膜壓力和低能源消耗的終端操作。
該SXL225膜單元是在1994年推出的S225膜單元的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。該SXL225單元具有和S225相同的材料構(gòu)成，但以更有效的膜纖維捆綁方式，使SXL膜單元的有效面積增大15%（是40平方米，而非35平方米）；更大的孔隙率，滲透性提高100%；跨膜壓力也相對(duì)地降低100%（通常為0.15至0.3巴）；清潔期間所需的化學(xué)品較少；較高的水回收率；較長的預(yù)期壽命；以及低的膜操作壓力。
與以前的產(chǎn)品相比，SXL225有更大的氣孔密度。膜表面每平方英尺網(wǎng)眼數(shù)目的增加，是降低操作壓力的潛在原因。盡管在膜的水利學(xué)特性方面有所改進(jìn)，對(duì)污染物的排除性仍然是很高。在加州衛(wèi)生署提供的所有膜技術(shù)研究中，該SXL225獲得了*高的病毒去除認(rèn)證（4-log）。
在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器里，*多可以安裝四個(gè)1.5米（60英寸）長的模塊，結(jié)構(gòu)緊湊。模塊裝在一個(gè)單獨(dú)的、水平放置的外殼中。使用舊膜的現(xiàn)存水廠可以輕易地改用SXL225模塊，不需要對(duì)膜處理設(shè)備做任何改動(dòng)。
使用新SXL 膜改進(jìn)舊的膜處理過程的優(yōu)點(diǎn)為：
□提高了系統(tǒng)的輸出。如果所有附屬設(shè)備狀況允許，在保持相同操作通量的條件下，該系統(tǒng)的輸出可以增加。降低膜通量亦可降低膜污垢的負(fù)荷。
□減少安裝膜的數(shù)目。在相同通量和相同輸出條件下，膜的安裝數(shù)目可以相對(duì)地減少 。安裝膜的數(shù)目減少，不管是部件的數(shù)目還是每個(gè)部件的摸單元和模塊數(shù)量，都會(huì)因此而減少。
□減少了經(jīng)營成本。這是由于滲透性較高，或是膜操作通量較低。
該XIGA 膜已經(jīng)得到美國加州有關(guān)健康和福利的Title 22批準(zhǔn)，并在世界各地的大量應(yīng)用中得到證實(shí)，它對(duì)于飲用水，廢水回用，二級(jí)出水和反滲透預(yù)處理都是有效的。膜也允許使用無機(jī)促凝劑直接混凝，提供以很短的混合時(shí)間，但具有高度去除有機(jī)物和除磷的能力。