《教学分析》-DF(管式微滤膜)膜介绍
第1章 管式膜概述
第1章管式膜概述1.1 管式膜基本概念膜分离技术是近三十年发展起来的一门高新技术，从结构上分有平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜4种，管式膜与中空纤维膜从外型上看都为圆柱体或类圆柱体，中空纤维膜直径一般小于3mm。
管式膜通常在内径4-25mm，长度0.3-6m 的玻璃纤维合成纸、无纺布、塑料、陶瓷或不锈钢等支撑体流延而成。
若干根单根膜管整装成一束膜管放在塑料或不锈钢筒体内用适宜的方法定位紧固，构成管式膜组件。
图1 管式膜及管式膜组件1.2管式膜种类(1)按膜材料分类按膜材料分类，管式膜可分为有机管式膜和无机管式膜两大类，具体如下：有机管式膜：PVDF、PES、PP、PAN、PS、……无机管式膜：Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、分子筛、不锈钢、……(2)按过滤精度分类按过滤精度分类，管式膜主要有管式微滤膜、管式超滤膜、管式纳滤膜、管式反渗透膜1.3管式膜特点(1)膜的使用寿命长，独特的膜支撑体结构防止膜破裂；(2)过滤精度高，管式膜不仅能去除看似浓浊的悬浮固体、纤维等，同时能去除细菌和一些大分子物质，如果胶、淀粉、蛋白质等；(3)料液的流动状态好，压力损失较小，适合处理含有较大颗粒和悬浮物的液体；(4)抗污堵能力强，独特的开放式通道设计；(5)机械强度大。
1.4管式膜优缺点目前平板膜由于其装配复杂能耗高等因素，在水处理领域已逐步被淘汰，卷式膜、中空纤维膜主要用于海水淡化、苦咸水淡化、纯水、超纯水制备。
在实际应用中它们对料液的预处理要求是非常高的，否则将造成容易堵塞、通量急剧下降，严重的会造成不可逆的修复，导致报废。
对于高固含量、高浓度的料液处理，卷式膜、中空纤维膜可以说不是那么轻而易举。
管式膜优势就在于对料液的预处理要求比较简单，只需经粗格栅、细格栅去除对膜有直接损害的硬粒物质即可进机组，由于预处理简单从而节约了投入成本及运行费用。
管式膜用于MBR，其污泥浓度可为20-30g/L，原水浊度≤3000NTU，而中空纤维膜用于MBR，其污泥浓度一般为3-15g/L，要求进水浊度≤20NTU。
DF膜介绍
过滤孔径
0.1 – 0.2 微米
0.002 – 0.1微米
膜元件型
管式
废水水质
预处理 前道过滤工序
固/液分离，重金属，悬浮 颗粒，低COD，无机杂质 等等
废水分流，pH调节，化学
分解处理
进微滤
无需
清洗
正向清洗，酸液，次氯酸 钠（3% - 12% 浓度）
使用寿命（工业废水）
5 - 7 年以上
管式，板式，螺旋式，中空 纤维等等
1.0
过
HF
滤
精
装 置
=
滤 RO
UF
超滤
MF
微滤
10
100
1000
PF
颗粒过滤
超滤 : 微滤
MF
微滤
UF
超滤
颗粒 微米 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
重金属污水经过化学分解之后呈现出颗粒，它以絮状悬浮 物呈现在水中，可直接用微滤膜系统来达到固液的分离， 分离后出来的是可以回用的清水。
重金属污水经过化学分解的含颗粒废水需要通过沉淀池、 砂滤、碳滤以去除大的颗粒之后，再进入超滤膜系统来达 到有效的过滤结果。
工艺流程对比
取代
微滤与反渗透的联用
微滤膜系统的出水可以直接进入反渗透系统。 目前微滤 + 反渗透联用的最高废水回用率是75% (有实例)。
微滤出水符合反渗透进水的条件：
SS COD TDS
SDI 金属
• SDI – 微滤膜系统的出水SDI < 3 • COD – 以化学处理的方式去除大部分的COD • 金属 – 预处理之后的浓液经微滤系统可以去除金属污染物 • 电导率 – 以前道处理来降低电导率
MPPT
DF膜块式工艺流程标准
预处理的两步反应是关键。 以DF膜为核心的过滤和产水。 清洗后的通量恢复是膜品质的体现。 与传统方式如何搭配是技术运用的把握
DF管式膜污染物去除比例列表
DF膜系统建造结构示意图
1. 2. 3. 4.
ห้องสมุดไป่ตู้
系统浓缩池 酸清洗（水清洗槽) 碱（氧化清洗槽） 系统运行泵
DF管式微滤膜领域应用与拓展
成功使用领域 正在拓展领域
电子 电镀
RO浓水软化 冷却循环水 煤化工领域 有色矿业
半导体
铝氧化 表面处理 溶液回收
◇错流运行最高含固量可
达3%的条件下进行行。 对含固量高的废水有着
传统过滤方式无法比拟
的优势。 ◇过滤精度高，可以过 滤0.1微米的小微物 质，细小颗粒的直接 截留或化学处理后的 截留。
备注：红色部分为常规使用药剂，根据现场实际情况决定是否使用。橙色部分 为根据实际情况可选。
广泛的应用性是成本考量的前提
• 取代斜板或PAM的使用，技术可靠，
不同技术的可行性
• DF有良好的广泛使用案例， • 只要在用的DF系统都在连续运行， • DF运行周期与时间多数都在5年或更久。
产品的质量
• 维护成本低廉是DF的特点， • 中国大陆应用最久的系统在8年以上。
DF管式微滤膜技术应用介绍
专业管式微滤膜的研究和制造。
来自美国东部波士顿，90年代初从事管式微滤产品的开发。 2005年11月启动中国第一套管式微滤系统，至今仍然在使用。 产品分布在中国东部、西部及中部的8个省及地区。 中国大陆地区超过200个大中型项目的使用案例。 在世界范围13个国家规模化的销售。
5. 6. 7. 8.
科技成果——超、微滤-低压纳滤膜技术
科技成果——超、微滤-低压纳滤膜技术适用范围适用于城镇再生水深度处理、城镇给水的深度处理、家庭饮用水终端净化等领域技术原理超/微滤-低压纳滤膜（DF）技术是将MBR出水经过DF工艺进一步处理，MBR作为DF单元的预处理单元，可以减缓DF单元的污染，降低DF运行成本；DF单元作为MBR单元的深度处理，可以进一步改善出水水质。
工艺流程污水经过预处理系统，通过生化池、MBR系统，MBR系统出水再经过DF系统进行进一步深度处理，最终实现高品质再生水。
工艺流程图关键技术超/微滤-低压纳滤膜技术采用低压纳滤DF膜，DF膜是北京碧水源公司针对中国缺水问题专门研发，具有完全自主知识产权，在行业内属于首创。
DF膜可使出水水质主要指标达到或优于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中III类水质标准，是污水资源化技术领域的一项重大技术革新，具有极为广阔的产业化前景。
DF膜技术主要特点：操作压力低、适度脱盐、截留效果好、产水量高、高COD 脱除率、抗污染性能好等特点。
浓水经过高级氧化处理，部分达标排放，部分回到前端。
低压纳滤膜（DF膜）主要技术经济指标：1、脱盐率≥80%（250ppmNaCl、25℃、pH=7.5）；2、工作压力≤0.4MPa；3、DF系统回收率≥95%；4、出水主要指标达到地表水III类以上标准；5、直接运行成本：DF系统≤0.9元/m3。
典型规模超/微滤-低压纳滤膜技术用于城镇再生水深度处理和城镇给水深度处理等领域，其处理规模可从上千吨/日至上万吨/日。
应用情况该技术已在全国范围内进行了示范应用，已在滇池和海河等重点流域建成两座处理“劣V类”水体的示范工程，并在北京、西安、青岛、武汉等地推广双膜法工程，将城镇污水处理为主要出水水质可达地表III类以上标准的高品质再生水，总规模达到14.5万m3/d，处理后的高品质再生水可用于回灌地下或作为饮用水水源地补水，经济社会环境效益显著。
典型案例（一）项目概况翠湖新水源厂位于北京市海淀区，经过升级改造，采用“MBR+DF”双膜法处理工艺，处理规模由1.0万m3/d提高到2.0万m3/d。
美国原装DF膜介绍
管式微滤膜 氯化钠分盐
管式微滤膜氯化钠分盐
管式微滤膜是一种常用的膜分离技术，可用于氯化钠的分盐。
其工作原理主要是利用膜材料对溶液中不同组分的选择性透过的特性，将氯化钠溶液分离成不同浓度的盐水。
具体操作过程如下：
1.准备原料：首先需要准备含有氯化钠的溶液，溶液的浓度可以根据实际需要进行调整。
2.膜选择：选用适合氯化钠分盐的管式微滤膜，这类膜通常具有较高的盐水通量和对氯化钠的高截留率。
3.膜组件：将选择的微滤膜安装在膜组件中，膜组件的设计应能保证溶液在通过膜时实现有效的分离。
4.操作参数：操作参数包括溶液的流速、压力差等，这些参数会影响到分离效果。
通常需要通过实验优化，以达到最佳的分盐效果。
5.收集产品：经过微滤膜分离后的盐水，可以通过收集设备进行分盐。
通常情况下，分盐后的溶液浓度会明显降低，而透过膜的溶液则含有较高浓度的氯化钠。
6.膜清洗：为了保持微滤膜的分离效果，需要定期对膜进行清洗，以去除膜表面的污垢。
通过以上步骤，可以使用管式微滤膜实现氯化钠的分盐。
这种方法具有操作简便、能耗低、无污染等优点，适用于工业生产和实验室研究。
微滤膜的寿命和分离效果会受到溶液特性、操作条件等多种因素的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况调整参数，以达到最佳的分盐效果。
管式微滤膜
•
•
美国宝利事TMF 膜运行示意图
系统运行 – 错流过滤
. .. .. . ... . .. .. . . . .. . . . . ... . ... . .. . . ... . . . .
. . .. . . .. . . . . ..... .... . . .. ..
产水
系统运行 – 反洗
采用新一代烧结管式膜替代传统重力沉淀
传统重力沉淀法：
高盐废水 沉淀剂 絮凝剂 助凝剂凝 重力沉淀池 砂滤 中空纤维超滤 反渗透
管式膜软化：
高盐废水
沉淀剂
管式膜
反渗透
缩短了高盐废水处理工艺流程； 增强了化学软化和除硅的效果，提高了产水水质的稳定性； 减少药剂投加的品种和投加量； 减少占地面积； 综合成本大大下降；
0.26
<0.01
<0.01
Ca，mg/L Mg，mg/L Ba，mg/L
518 638
460 590 1.05
6.65 6.31
2.91 1.66 None（<0.03）
St，mg/L
7.42
0.037
Total Silica（As SiO4），mg/L
90.4
56.1
3.9
2.8
* 内蒙古鄂尔多斯某化工厂
10000000
8000000 6000000 4000000 2000000 0
93% of total
0.1
1 10 Particle size (micron)
100
0.5-1
1-5
5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 Particle size range (micron)
管式微滤膜 氯化钠分盐
管式微滤膜氯化钠分盐管式微滤膜是一种用于分离氯化钠的膜技术。
它采用一种特殊的管状膜片，通过微细孔隙的过滤作用，将溶液中的氯化钠分离出来。
这种膜技术在水处理、海水淡化、化工、食品加工等领域有着广泛的应用。
管式微滤膜由许多微小的管状膜片组成，这些膜片内部有着微细的孔隙。
当溶液通过这些膜片时，溶液中的水分子和较小的溶质可以通过膜孔进入膜片内部，而较大的溶质则被阻挡在膜片的表面。
通过这种方式，氯化钠可以被有效地分离出来。
管式微滤膜的分离效率取决于膜孔的大小和膜片的数量。
膜孔越小，分离效果越好，但同时也会增加膜的阻力。
因此，在设计微滤膜的时候需要综合考虑膜孔大小和膜片数量，以达到最佳的分离效果和通量。
使用管式微滤膜进行氯化钠分盐的过程主要包括进料、过滤和产盐三个步骤。
首先，将含有氯化钠的溶液送入管式微滤膜系统，通过适当的压力将溶液推动通过膜孔。
在过滤过程中，膜片表面的污染物和较大的溶质被阻挡在膜片表面，而水分子和较小的溶质则穿过膜孔进入膜片内部。
最后，通过控制溶液的流速和膜的数量，可以将溶液中的氯化钠分离出来，得到纯净的盐水。
管式微滤膜分离氯化钠的过程具有许多优点。
首先，它对溶液的处理效率高，可以实现高效的分离。
其次，膜孔的尺寸可调，可以根据不同的需求选择适当的膜孔大小。
此外，管式微滤膜还具有较长的使用寿命和较低的能耗，可以实现节能环保的目标。
然而，管式微滤膜也存在一些挑战和限制。
首先，膜片的污染和堵塞问题需要定期清洗和维护。
其次，膜片的成本较高，需要较大的投资。
此外，管式微滤膜对溶液中的颗粒物和沉淀物敏感，需要预处理来降低膜的污染风险。
管式微滤膜是一种有效的分离氯化钠的膜技术。
它通过微细孔隙的过滤作用，将溶液中的氯化钠分离出来。
管式微滤膜在水处理、海水淡化、化工、食品加工等领域有广泛的应用前景。
然而，它也面临着一些挑战和限制，需要进一步的研究和改进。
希望随着科技的不断进步，管式微滤膜能够在分盐领域发挥更大的作用，为人们的生活带来更多便利。
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化学清洗
当系统产水低于设计产水的60%，经过正/反洗后依旧不能恢复水通量，应考虑 化学清洗。 1、典型化学清洗药剂 • 酸:5-10%H2SO4或5-10%HCl溶液(去除金属及硬度离子对膜的污染)； • 碱:3-5%NaOH溶液(去除硅及部分有机物对膜的污染)； • 氧化剂: 酸性溶液(混合物5-10%H2SO4/3-5%H2O2) 碱性溶液(混合液5-15% NaOCl/1-3%NaOH)(去除有机污染)。
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........
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......
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......
膜管 进水
பைடு நூலகம்产水
膜壳
工艺流程
回流管
膜组件
产水口
排泥泵
浓缩池
进水泵
1#清洗水箱
2#清洗水箱
气洗 膜组件
浓缩池
清洗水泵
清洗水箱 进水泵
主要参数
正洗 管式微滤膜和其他过滤膜不一样的地方在于管式膜的水通量大， 进水量是产水的4-5 倍，这个水量造就了管式微滤膜正洗条件。 1、通过PLC 软件或其他电控控制，产水阀关闭，浓水阀完全打开； 2、正洗间隔时间为5-10 分钟一次，每次5-10 秒； 3、用于冲刷沉积在膜表面的污染物。
反洗 管式微滤膜独特的镶结构可以进行膜系统反冲洗。 1、通过PLC 控制，进水泵（阀）关闭，产水加压逆流； 2、反洗时间间隔为20-30 分钟一次，每次3-5 秒； 3、用于反冲洗掉进入膜孔中的细小颗粒； 4、产水通过加压进入膜系统中冲洗膜，用水泵或者压缩空气加压； 5、使用压缩空气加压应当注意气源不得进入膜系统。
2、酸洗 1）在清洗溶液箱中用产品水或更高品质的水配置好5-10%的H2SO4或5-10%HCl溶液，并充分 搅拌使其混合均匀，以便充分清洗铁污染和碳酸盐结晶污染； 2）首先反洗，如果观察到反洗排水浑浊，可反复进行反洗过程，直至排水基本干净； 3）使用清洗液时应缓慢打开清洗水泵出水阀门和装置进清洗液阀门，观察流量计，按照每支 膜组件1m3/h的流量进行清洗，清洗液返回清洗溶药箱，循环清洗时间约为30min； 4）关闭清洗水泵，关闭装置进清洗液阀门，静置浸泡60 min，如果污染严重的话，可适当延 长浸泡时间； 5）浸泡结束后，再以相同流量循环30min； 6）将清洗溶液箱和清洗过滤器药剂排放阀，并用干净水清洗干净； 7）冲洗过程结束进入运行状态。
3、碱洗 1）在清洗溶液箱中用微滤产品水或更高品质的水配置 10%NaCLO或3% NaOH 溶液，充分搅拌均匀混合，以便清洗由有机物和活性生物引起的超滤膜 组件的污染。 2）与酸洗步奏相同。
常用处理化学药剂 1 沉淀剂 氯化钙－除氟或除磷；氯化镁－除硅；碳酸钠－除钙 2 pH 调节 硫酸(H2SO4)，盐酸(HCl)，氢氧化钠(NaOH)，石灰(Ca(OH)2） 3 氧化剂 双氧水(H2O2), 次氯酸钠(NaOCl) 4 还原剂 硫代硫酸钠(Na2S2O5)，硫酸氢钠(NaHSO3) 5 絮凝剂/ 助凝剂 氯化铁（FeCl3），硫酸亚铁（FeSO4）， 硫酸铝（Al2(SO4)3），聚合氯化铝(PAC) [Aln(OH)mCl3n-m)x]
DF工艺介绍
管式微滤膜 工艺流程 主要参数
化学清洗
管式微滤膜
什么是管式微滤膜？
什么是管式微滤膜？
管式微滤膜特点
结构特点
管式微滤膜组件采用内压错流式过滤，加上管式膜的大通量，这种结构既可很容易 冲刷掉在膜表面的污染物，也能通过正冲洗、反冲洗、化学清洗来去掉被微滤膜截 留的物质，又能保证进水中的污染物不与微滤膜的外表面接触，从而避免污染物在 膜管外沉淀堆积。管式微滤膜采用PVC 材质外壳，膜组件的端头采用环氧树脂浇铸 封装。