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    膜濃縮操作規程

    2019-03-25 00:00:00   來源:    點擊:2489   喜歡:0

    一、 使用范圍

    1、【食品、發酵工業】

    發酵產物的分離和精制;糖業中脫色活性炭的回收及糖液精制礦泉水的澄清制備;醬油、醋除菌除雜過濾;果汁、飲料、酒類的澄清過濾。

    2、【生物、醫藥行業】

    中成藥口服液澄清過濾;生物制品的純化及精制;空氣除菌、除塵凈化分離;脫色活性炭的過濾分離等。

    3、【廢水處理】

    含油廢水的處理:冷軋乳化液廢水、焦化廢水的處理,金屬清洗液回收等。

    含顆粒廢水的處理:鈦白粉洗滌液、催化劑顆?;厥?、超細粉洗滌液中回收超細粉粒子等。

    4、【其他領域】

    高溫氣體除塵;油田回注水的處理;天然色素的生產等。

    二、 工藝說明

    本系統由膜組件、供料泵和循環泵和反沖泵組成,供料泵提供料液,循環泵提供膜面流速。膜組件由7組平行的膜單元組成,每個膜單元由兩個裝有61根膜管的膜殼串聯組成。

    空氣排放工藝線路

    每次排空后系統內含有大量的空氣,系統必須排空空氣后才能開啟循環泵,否則會引起循環泵的損壞,循環側內空氣通過打開滲透側閥門及取樣口閥門進行排氣。

    系統排放工藝線路

    各種排放管道、閥門等。

    膜的污染問題大體可分為沉淀污染、吸附污染、生物污染。對各自形成的機理或原因進行了分析,并且提出了相應的控制方法。膜污染是指在膜過濾過程中,水中的微粒、膠體粒子或溶質大分子由于與膜存在物理化學相互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞,使膜產生透過流量與分離特性的不可逆變化現象。

    膜結構
    五、 膜的污染及清洗

    膜的污染導致通量的下降,必須對膜進行清洗。膜清洗的一般原則是高流速、低壓力下進行,滲透側閥門必須閉合狀態。一般來說,膜清洗方法通??煞譃槲锢矸椒ê突瘜W方法,物理方法是指采用高流速水沖洗,海綿球機械清洗等去除污染物,化學方法是采用對膜材料本身沒有破壞、對污染物有溶解作用或置換作用的化學試劑對膜進行清洗。

    無機膜具有優異的化學穩定性和高的機械強度,可采用更廣泛的清洗方法進行清洗。無機膜化學清洗的一般規律為:無機強酸使污染物中一部分不溶性物質變為可溶性物質;有機酸主要清除無機鹽的沉積;螯合物可與污染物中的無機離子絡合生成溶解度大的物質,減少膜表面和孔內沉積的鹽和吸附的無機污染物,表面活性劑主要清除有機物污染物;強氧化劑和強堿是清除油脂和蛋白、藻類等生物物質的污染;而對于細胞碎片等污染體系,多采用酶清洗劑。對于污染非常嚴重的膜,通常采用強酸、強堿交替清洗,并加入次氯酸鈉等氧化劑與表面活性劑。在這些清洗過程中,常采用高速低壓的操作條件,有時配以反沖,以發揮物理方法的作用,最大程度地恢復膜通量?;瘜W清洗結束后用去離子水漂洗至中性。

    化學清洗劑的選擇和清洗方法的確定視原料液的體系通過實驗而定,下面將詳細介紹膜的污染及其控制方法,這些都是化學清洗劑的選擇和清洗方法的確定的基礎;

    實際上,膜的可靠性是目前阻礙膜技術推廣應用的關鍵之一,而污染問題又是影響其可靠性的決定性因素。據調查,就超濾而言,污染仍是其主要問題,污染的消除將使超濾過程效率提高30%以上,使投資減少15%,而且能提高分離效果,使超濾范圍拓寬。對膜污染種類及其成因的具體分析,將有助于采取合適的措施減弱或消除它的不良影響。

    沉淀污染

    以壓力為推動力的膜分離技術有反滲透(RO),納濾(NF),超濾(UF)和微濾(MF)。根據不同膜與水中微粒的相互關系,可知沉淀污染對RO和NF的影響尤為顯著。

    當原水中鹽的濃度超過了其溶解度,就會在膜上形成沉淀或結垢。普遍受人們關注的污染物是鈣、鎂、鐵和其它金屬的沉淀物,如氫氧化物、碳酸鹽和硫酸鹽等。

    避免沉淀污染的方法主要是減少離子積中陽離子或陰離子的濃度。例如,添加酸可減少氫氧化物和碳酸鹽的濃度,使金屬離子沉淀難以生成。原水可通過石灰軟化沉淀或離子交換等預處理方法去除易結垢的金屬離子(如Ca2+、Mg2+等)。還可以加入阻垢劑,例如磷酸六甲基,以阻礙沉淀生成。

    吸附污染

    有機物在膜表面的吸附通常是影響膜性能的主要因素。隨時間的延長,污染物在膜孔內的吸附或累積會導致孔徑減少和膜阻增大,這是難以恢復的。腐殖酸和其他天然有機物(NOM) 即使在較低濃度下,對滲透率的影響也大大超過了粘土或其它無機膠粒。

    與膜污染相關的有機物特征包括它們對膜的親和性,分子量,功能團和構型。帶負電荷功能團的有機聚合電解質(如腐殖酸和富里酸)會與帶有負電荷的膜表面之間存在靜電斥力。用在水和廢水處理中的聚砜、醋酸纖維樹脂、陶瓷和薄表層復合膜表面都帶有一定程度的負電荷。一般來講,膜表面電荷密度越大,膜的親水性就越強。而疏水作用可增加NOM在膜上的積累,導致更嚴重的吸附污染。

    根據化學組成,可識別造成膜污染的NOM中的特定組分。利用熱解氣相色譜(GC)/質譜(MS) 分餾技術,識別出多糖和多羥基芳香族化合物是地表水和巖溶地下水中的兩種主要組分。試驗證明,多羥基芳香族化合物比多糖吸附污染嚴重得多。

    NOM除對膜的直接吸附污染外,對膠體在膜上的粘附沉積也起著重要作用。對沉積層中天然水體出現的有機污染物種類和它們的相對濃度分析表明,聚酚醛化合物,蛋白質和多糖與膠體粘附在一起沉積到膜上,并且在膜表面形成凝膠層。因此,吸附污染和水中有機物形成凝膠層的穩定性影響了純水力清洗的效率。純水力清洗的方法有反沖洗,快速脈沖或橫向流反向沖洗。用作膜化學清洗的試劑必須能有效溶解凝膠層中的有機化合物。因此,用作膜的化學清洗的溶液通常由苛性物質和酶劑組成。

    生物污染

    生物污染是指微生物在膜-水界面上積累,從而影響系統性能的現象。膜組件內部潮濕

    陰暗,是一個微生物生長的理想環境,所以一旦原水的生物活性水平較高,則極易發生膜的

    生物污染。膜的生物污染分兩個階段:粘附和生長。在溶液中沒有投入生物殺蟲劑或投入量不足時,粘附細胞會在進水營養物質的供養下成長繁殖,形成生物膜。在一級生物膜上的二次粘附或卷吸進一步發展了生物膜。老化的生物膜細菌主要分解成蛋白質、核酸、多糖酯和其它大分子物質,這些物質強烈吸附在膜面上引起膜表面改性。被改性的膜表面更容易吸引其它種類的微生物。微生物的一個重要特征是它們具有對變化營養、水動力或其它條件作出迅速生化和基因調節的能力。因此,生物污染問題比非活性的膠體污染或礦物質結垢更為嚴重。

    細菌,真菌和其它微生物組成的生物膜,可直接(通過酶作用)或間接(通過局部pH或還原電勢作用)降解膜聚合物或其它RO單元組件,結果造成膜壽命縮短,膜結構完整性被破壞,甚至造成重大系統故障.

    可同化性有機碳(AOC)被認為是生物膜的生長潛勢。因此,AOC指標可以表征生物膜形成的可能性及其程度。研究證實,細菌對不同聚合物粘附速率大不相同。如聚酰胺膜比醋酸纖維素膜更易受細菌污染。所以,生物親和性被降低和易清洗的聚合物為材質的分離膜,會阻礙生物膜的生長。為了發展膜的生物污染防治技術,研究者必須首先理解分離膜聚合物的表面分子結構和粘附生物細胞與膜作用的機理。為了更好控制膜的生物污染所必需的基礎研究包括以下六個方面。

    (1)了解生物膜中的微生物菌落,以識別出合適的有機體用于試驗模擬和粘附生物測定。非生長基的分子基因測定是值得推薦的方法,例如核蛋白體RNA基因片段分析,基因試樣生物檢定,熒光現場雜化作用等。

    (2)粘附過程必須在分子和原子一級的水平上研究,以更好地理解細胞粘附時物化作用力的影響。

    (3)被改性的膜對細菌粘附和初期生物膜形成的影響需進一步研究??偹p反射-傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)測定有助于分析問題。

    (4)在生物污染過程中,細菌外聚合物(如藻朊酸鹽)與膜材料之間的作用尚未被充分認識到。理論上,分子模擬可以快速和低成本地預測膜生物污染。同時,可用模擬技術識別干擾細胞粘附的新的化學物質。

    (5)生物膜本身的結構完整性依靠細胞之間的分子力,該種作用力和細胞與相鄰的胞外

    聚合物(EPS)之間的相互作用有關。到目前為止,生物膜中細胞之間作用力的大小和本質還不清楚。分子模擬技術與適當的試驗方法(如X光衍射)結合有助于分析問題。

    (6)目前尚缺乏對生物膜生理生態性的了解。有研究指出溴化呋喃(來自海底藻類)可阻礙細菌的粘附,削弱生物膜母體溶液的污染影響。

    生物污染可通過對進水進行連續或間歇的消毒來控制。但必須考慮該消毒劑對膜的降解性。研究表明,一氯化胺是一種優于氯消毒的生物膜消毒劑,可大大減少微量有機氧化物,抑制細菌生長。廢水中連續投入3~5mg/L一氯化胺可抑制生物膜生長(對膜無氧化損害),延長運行周期。

    另外,在膜的脫鹽系統中,低濃度(0.5~1.0mg/L)硫酸銅的添加可抑制藻類生長。一些表面活性劑和其它化學試劑可干擾細菌在膜聚合物上的粘附。另外,可通過物理手段:如加強橫向流速,增加氣體反沖,來阻止微生物的粘附。

    上述的三種污染即沉淀污染、吸附污染、生物污染,有時會同時發生,而且發生一種污染又可能加速另一種污染。進行膜處理時,應對原水組分進行分析,識別造成膜污染的主要原因,以便更好地消除影響,延長膜的使用壽命。

    六、 安全警示

    請仔細閱讀《操作指南》,任何錯誤操作都可能損壞陶瓷膜設備,造成身體傷害甚至危及生命。

    操作陶瓷膜設備的員工必須經過安全培訓,熟悉操作規程及工藝流程。

    嚴禁未成年人或外單位人員接觸設備,避免意外。

    控制柜中有高壓電源,嚴禁在無電工或電氣人員在場時打開控制柜或其它電氣設備。

    設備中有高速旋轉的電機,電機工作時嚴禁接觸電機。

    系統運行時管道中有高溫或強腐蝕性液體,操作人員要注意自我保護。

    系統在清洗過程中可能使用強酸、強堿、強氧化劑,使用時,必須充分考慮人身安全,防止出現意外。

    系統中所有儀器儀表的參數不得隨意改動,更改設置可能導致系統無法運行。如確須更改設置,請與雙子機械聯系。

    七、 如何安裝膜管

    注意:安裝搬運膜管時,應避免碰撞和震動,搬運膜管包裝箱需托住底部。

    1、安裝前準備:

    打開膜管的外包裝,檢查包裝及膜管有無明顯損壞。

    若運輸過程中包裝損壞,而膜管無明顯損壞,則需進一步檢查膜管。將膜管豎放,堵住下端,從上端向每個通道內注滿水,觀察膜管外表面是否有異常滲漏,如出現異常滲漏則說明膜管已破損,請立即與久吾公司聯系。

    根據設備發貨清單核對設備及配件的數量、規格是否與清單一致,否則請立即與久吾公司聯系。

    2、安裝步驟:

    將組件立于平整并墊有紙板地面。檢查組件是否有異樣;

    將有甘油O型密封圈裝在膜管的一端,保證密封圈和膜管端面的水平;

    將裝有O型圈的膜管從組件的上方垂直地放入組件的管孔中,和下方的管孔相對應不得有誤,輕按膜管的端面直至和地面接觸;依次類推將91根膜管裝入;

    用特制的套環將密封圈壓至管孔的底部,然后放入支撐環壓至底部,再將第二只密封圈輕輕加力放置到支撐環的上部,再放入一只支撐環;注意在裝以上配件時不得將膜管損壞,保持組件端部的清潔衛生,將組件密封圈放入密封槽內,再將上花板和下花板對正放好,再將上面的螺絲對角上緊;再將膜組件輕輕翻身;

    將每只膜管裝上一個密封圈放入底部,再放入一個支撐環,再裝一個膜管密封圈,再裝一個支撐環;請保持組件端面的清潔衛生;注意:已裝好的膜管和配件不得高于組件的端面;不得將膜管損壞,保持組件端部的清潔衛生,將組件密封圈放入密封槽內,再將上花板和下花板對正放好,再將上面的螺絲對角上緊;再將膜組件輕輕翻身;

    將已裝好的膜組件輕移至干凈的地方,注意:不得將已裝好的膜組件有所損壞!按以上的方法將所有膜組件裝好。

    注意:膜管安裝完畢,膜組件妥善保護。在裝膜管的過程中,膜組件下面需墊柔軟物品,以防膜組件受到損傷。

    八、 如何運行陶瓷膜設備

    1、投料運行(手動)

    系統開機準備

    開機前聯系確認可以開機操作。合閘給設備送電,檢查變頻器是否正常,操作系統是否能正常啟動。

    檢查供料泵、循環泵潤滑油油位是否符合要求;確認所有泵是否盤車,運轉是否靈活,無異聲;確認泵機械密封冷卻水是否打開。

    檢查儀表是否正常(0.5-0.6Mpa)

    檢查設備各閥門狀態是否正常,檢查儀表閥門等用氣是否正常。

    注意:循環泵啟動前系統必須排氣,改變電源必須檢查電機正反轉。

    過濾運行

    將原料放入原料罐內。開機前確保閥門進料閥、排空閥、濃縮液回流閥打開,進水管的手動碟閥和濃液回流管的調節閥,以及回到所需的罐中時須打開回流的手動閥門,其它閥門均關閉。

    啟動供料泵前需要確認進料管內充滿水,啟動供料泵后約3-5分鐘后關閉閥門,啟動循環泵。在循環泵完全啟動后調整調節閥的開度,同時可改變循環泵的頻率來改變通量的大?。壳斑\行最佳頻率供料泵50、循環泵40)。在操作以上步驟時,要注意過濾器前的壓力一般在1.0kg/cm2左右,具體數據以現場調試為主。

    注意:系統要停止運行時,先停循環泵,再停供料泵。

    停機后打開放料閥們轉移物料,物料排凈后及時清洗,注意設備在運行過程中要時刻注意過濾器前后壓力的變化,以防過濾器堵塞。

    藥洗設備

    藥洗罐加清水到0.8-1.2米,啟動藥洗,將設備內污染物漂洗干凈,排空設備及藥洗罐污水;再次將清水加入藥洗罐,將溫度升至60-70℃之間,啟動設備后,將配好的藥劑緩慢加入到藥洗罐。要洗操作和過濾大致相同。

    注意:在進行藥洗投藥時必須做好防護工作,以免人身受到傷害;

    注意:在每次過濾停機后對過濾設備進行清水洗,長期停機后必須對陶瓷膜裝置進行清洗。

    藥洗程序如下:

    一次清水清洗

    清洗用水采用清水。

    先堿液清洗,后排空污水

    采用清水配成1-2%(質量)的氫氧化鈉和0.1-0.5%(質量)的次氯酸鈉混合水溶液,清洗40-60分鐘。清洗時前5分鐘清洗滲透回流閥打開,停機前5分鐘清洗滲透回流閥打開,其余時間關閉。且清洗前須對堿液進行加熱,水溫為60℃。

    設備運行方式同一次清水清洗

    二次清水清洗,后排空污水

    設備運行方式同一次清水清洗,要求多次水洗至排放水為中性。

    其次酸液清洗,后排空污水

    采用清水配成1-2%(質量)的檸檬酸溶液,清洗40-60分鐘。清洗時前5分鐘清洗滲透回流閥打開,停機前5分鐘清洗滲透回流閥打開,其余時間關閉。且清洗前須將清水進行加熱,水溫為40℃。

    設備運行式同一次清水清洗

    三次清水清洗

    設備運行方式同一次清水清洗,要求多次水洗至排放水為中性。

    三次清水洗后,產水量不佳時,再次加入1-2%(質量)的氫氧化鈉濃度的水進行清洗,后排空,用清水將堿液沖洗干凈;

    漂洗設備同藥洗設備

    注意:在進行藥洗投藥時必須做好防護工作,以免人身受到傷害;

    停機后進行水洗設備步驟多次,每次停機后需將系統內和純水罐內的液體排空,直到最后一次排出的水為中性。

    設備停機

    設備停機后將設備內排空,然后用清洗罐內的水在設備內循環,停機待用。長期停機情況下,必須將設備先正洗后藥洗,將藥洗罐加入滲透側清水,通過藥洗控制將清水打入設備后,停機待用(保證設備有清水);

    注意:所有液位均須大于控制高限方可啟動!循環泵出口的壓力高于控制高限會報警、自動停機!!!

    需每天記錄的操作參數和性能數據:

    流量:包括進料液、滲透液;

    壓力:包括進膜壓力、出膜壓力、膜間壓力,供料壓力;

    進料溫度;

    操作延續時間;

    清洗或非正常事件,如停車,預處理有問題時。

    備注內要記錄設定的反沖時間,排氣時間和反沖周期。

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