中空纤维超滤设备

超滤膜的过滤原理超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的。超滤膜过滤原理图原液一般指需要净化、分离或浓缩的溶液，透过液指原液中透过超滤膜而被滤除大分子溶质的那部分液体，浓缩液则是原液中因分离出透过液而剩余的高浓度溶液。在净化水工程中，原液是指原水进水，透过液即为净化水，浓缩液则是排放的废水。内压式和外压式中空纤维超滤膜：一个中空纤维超滤膜组件主要是由成百到上千根细小的中空纤维丝和膜外壳两部分组成，一般将中空纤维膜内径在之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜，毛细管式超滤膜因内径较大，因此不易被大颗粒物质堵塞，更适用于过滤原液浓度较大的场合。按进水方式的不同，中空纤维超滤膜又分为内压式和外压式两种：内压式：即原液先进入中空丝内部，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液，浓缩液则留在中空丝的内部，由另一端流出，其中环氧树脂端封的作用是在中空纤维膜丝的端头密封住膜丝之间的间隙，从而使原液与透过液分离，防止原液不经过膜丝过滤而直接渗入到透过液中。外压式中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液，而截留的物质则汇集在中空丝的外部，外压式中空纤维超滤膜全量过滤和错流过滤方式：中空纤维超滤膜的过滤方式主要分为全量过滤和错流过滤两种：全量过滤方式是指原液中的水分子全部渗透过超滤膜，没有浓缩液流出，而错流过滤方式则是在过滤的过程中有一部分的浓缩液体从超滤膜的另一端排掉。超滤的过滤孔径：从表一中可以看出，在膜法分离技术中膜的微孔径在20*10-10m~1000*1-10m之间的过滤膜称为超滤膜，即0.002-0.1um之间，而一般胶体体积均≥0.1um，乳胶≥0.5um，大肠菌、葡萄球菌等细菌体积≥0.2um，悬浮物、微粒子等体积≥5um，因此超滤膜可以过滤出溶液中的细菌、胶体、悬浮物、蛋白质等大分子物质。超滤膜分离技术的特点超滤膜的分离过程具有以下几个显著特点： 在常温和低压下进行分离，因而能耗低，从而使设备的运行费用低。、设备体积小、结构简单，故投资费用低。超滤分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理。、超滤膜是由高分子材料制成的均匀连续体，纯物理方法过滤，物质在分离过程中不发生质的变化，并且在使用过程中不会有任何杂质脱落，保证超滤液的纯净。以上特点决定了超滤膜的应用非常广泛，从普通家用饮水的净化到工业水处理都有大规模的应用，因而超滤膜分离技术作为国家火炬计划重点支持的六大高新技术之一，具有广阔的发展前景。

超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高，自下而上形成浓度梯度，这日才超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。为了克服浓度极化现象，增加流速，设计了几种超滤装置：1. 无搅拌式超滤这种装置比较简单，只是在密闭的容器中施加一定压力，使小分子和溶剂分子挤压出膜外，无搅拌装置浓度极化较为严重，只适合于浓度较稀的小量超滤。2. 搅拌式超滤搅拌式超滤是将超滤装置位于电磁搅拌器之上，超滤容器内放人一支磁棒。在超滤时向容器内施加压力的同时开动磁力搅拌器，小分子溶质和溶剂分子被排出膜外，大分子向滤膜表面堆积时，被电磁搅拌器分散到溶液中。这种方法不容易产生浓度极化现象，提高了超滤的速度。3. 中空纤维超滤由于膜板式超滤装置，截留面积有限，中空纤维超滤是在一支空心柱内装有许多的，中空纤维毛细管，两端相通，管的内径一般在0.2mm左右，有效面积可以达到1平方厘米，每一根纤维毛细管像一个微型透析袋，极大地增大了渗透的表面积，提高了超滤的速度。

第三代饮用水净化工艺=安全预氧化、强化混凝+生物活性炭、超滤+安全消毒！　　2007年7月1日，新的国家《生活饮用水卫生标准》开始实行。正当这部多达106项检测指标的标准使得许多水厂面临着升级换代的选择时，在4月1日的城市水业战略论坛上，中国科学院李圭白院士为与会的供水企业代表带来了第三代饮用水净化工艺的公式。而随后，中荷水务投资集团副总裁王同春也充满信心地说：“膜技术在自来水行业中的使用也将如一百年前的砂滤技术一样成为最佳的自来水处理工艺之一。”他以“超滤膜组合工艺技术及其大规模饮用水处理应用案例”为主题进行了发言。膜技术被来自学术界和企业界的人士赋予高度评价。脱颖而出的第三代处理工艺　　20世纪初研发出的混凝——沉淀、过滤、氯消毒净水工艺，可称为第一代城市饮用水净化工艺。而面对第一代水饮用水处理工艺不能对无害物进行控制的弊端，第二代城市饮用水净化工艺应运而生。第二代饮用水处理就是在第一代工艺的后面增加臭氧、颗粒活性炭的工艺。目前我国的供水厂普遍采用这种工艺。但是第二代饮用水处理工艺也逐渐地显露出很多问题：一是对于含有溴化物的水源水被臭氧氧化后容易产生致癌的溴酸盐；二是随着水污染的加剧和检测技术的提高，第二代饮用水处理工艺的出水中发现了越来越多的细菌和微生物，水的生物安全性受到了挑战。　　“20世纪末又提出来饮用水的生物稳定性问题，所谓生物稳定性就是说出厂水在输送和储存过程中，发现微生物增殖现象，是不具有生物稳定性的水，这是另一个新出现的重大生物安全性问题。所以第三代城市饮用水净化工艺要解决的就是生物安全性的问题。”李圭白院士介绍到。　　膜技术简单说是一种过滤技术，上世纪60年代起源于海水淡化的反渗透膜，与超导、光纤、碳纤维、纳米技术等一起统称为21世纪工业领域六大新技术。而后膜技术得到了非常迅速的发展，并且被广泛应用于越来越多的领域。继脱盐反渗透后，一系列更疏松的渗透膜被开发出来，包括纳滤、超滤、微滤。　　有资料显示，在现有的各种孔径的膜中，纳滤和超滤是最有效的去除水中微生物的方法。水中的致病微生物的尺寸，病毒是20nm至数百nm，细菌是数百nm至数μm，原生动物是数μm至数十μm ，藻类是数μm至数百μm 。在各式各样的膜中，纳滤膜的孔径-1nm左右，超滤膜的孔径-数nm。但是从技术经济学的角度，李院士更加肯定了超滤膜在未来第三代处理工艺中的主导地位。“纳滤膜目前在我国尚需要进口，成本很高。超滤膜已在我国形成规模生产能力，能够为数万吨/日规模的水厂提供膜材料，且价格已降至可接受的地步。微滤膜的孔径为数百nm，不能充分截留去除病毒。我国选择超滤膜提高水的生物安全性是比较可行的。”　　在国际上，采用超滤技术作为水厂的处理工艺已经逐渐成为主流。1996年，超滤水厂总处理水量在20万m3/d，2006年的处理水量800万m3/d以上。在北美现有超滤和微滤水厂250座，总处理水量达到300万m3/d；在欧洲，已有33座1万m3/d以上的超滤水厂，英国已有100多座城市水厂，处理水量达110万m3/d；在亚洲，日本膜滤水厂的产水量达到400万m3/d，新加坡已建成27.5万m3/d的超滤。　　在国内，随着我国膜工业的发展，以前阻碍超滤膜应用的价格问题不再明显。目前市场上中空纤维超滤膜的价格是每m2过滤面积为150元,按1m2超滤膜每小时过滤0.1m3水计算，1m3/d的超滤膜价格为60元。超滤膜按使用3年计算，为更换膜每m3水只需0.057元费用。以苏州市建成的1万m3/d的超滤净水厂为例，建设费用约300元/m3/d，运行成本为0.0782元/m3，与该水厂原传统工艺大体相同。　　对于超滤膜技术在国内的前景，李院士很看好，他说：“台湾已建成30万m3/d的膜滤水厂，近年陆续建设许多中、小型超滤水厂，其中产水能力最大为2万m3/d。大型超滤水厂的建设也指日可待。”