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)計有所改進而且價格已經(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。因為模塊結(jié)構(gòu)新穎，先進的自動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，因為沒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工藝的一個優(yōu)勢是在服務(wù)周期之間，對膜進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。因為XIGA只用水進行反沖洗，因而不需要膜空氣洗滌所需的鼓風機，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獨立的處理單元，而且可以和其它Kruger工藝單元，比如與ACTIFLO高速澄清（ACTIMEM）、或者是當作生物系統(tǒng)后的*終凈化處理步驟等相組合，來保證整個工藝的效果。
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，這種模塊有一個直徑8英寸，內(nèi)有永久親水性膜的過濾元件，每個毛細管膜的內(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）和良好機械強度。因為膜具有持續(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，這個專利可以優(yōu)化膜的水利學(xué)效率。這種獨特的內(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有效地沖洗。
■模塊旁通管
模塊旁通管建在每個模塊里，并允許高比例的給水流“繞過”一個模塊，進入陣列中的下一個模塊。這些旁通管也允許給水同時從模塊的上游和下游進入每個纖維的管腔。這樣沿著模塊的長度建立起一個歸一化流量分布，因而有效地減半纖維的長度。在反沖洗時，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。
□以固定的時間間隔進行短時的、高反向流量的反沖洗，將有效地清除積聚在膜表面的濾垢。
□實現(xiàn)經(jīng)濟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，對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*高的病毒去除認證（4-log）。
在一個標準的壓力容器里，*多可以安裝四個1.5米（60英寸）長的模塊，結(jié)構(gòu)緊湊。模塊裝在一個單獨的、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，不需要對膜處理設(shè)備做任何改動。
使用新SXL 膜改進舊的膜處理過程的優(yōu)點為：
□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)目還是每個部件的摸單元和模塊數(shù)量，都會因此而減少。
□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，并在世界各地的大量應(yīng)用中得到證實，它對于飲用水，廢水回用，二級出水和反滲透預(yù)處理都是有效的。膜也允許使用無機促凝劑直接混凝，提供以很短的混合時間，但具有高度去除有機物和除磷的能力。