中空超滤膜HYDRAcap技术手册(海德能)

超滤手册 技术资料

中空超滤膜HYDRAcap 技术手册

1.超滤系统的运行和设计

1.1技术介绍

HYDRAcap是一种中空纤维超滤膜组件，其平均截留分子量为150,000道尔顿。一个直径为8.9英寸（225mm）的HYDRAcap组件包含大约12,000条内径为0.8mm的中空丝,中空丝的化学成分为聚醚砜，是一种耐有机污染的亲水性材料。过滤方式是由内向外，也就是说原水在中空丝内部流动，而滤液沿径向向外穿过中空丝。

HYDRAcap超滤膜是专为去除微粒而设计的。水被施压后透过滤膜，微粒则留在中空膜的内表面。由于膜上的微孔很小，用这种技术可以有效地除去所有悬浮物包括微生物再内。这些污染物会在膜表面累积，因此，需要周期性地用逆向的水流来清除污染物(即反洗)。

海德能公司提供两种尺寸的HYDRAcap组件。其外径都是大约9英寸，内含12,000根中空丝。一种组件长为60英寸，另一种长度为40英寸。

由于HYDRAcap有除菌除病毒性能，在处理地表水和井水作为饮用水的项目时十分理想，HYDRAcap已经成功地取得了加利福尼亚州卫生局（DHS）在饮用水方面的认证，此外，HYDRAcap对于去除胶体物质也很有效。同时对于反渗透系统而言，也是一种极好的预处理手段。

图1

产品水

进水浓水

1.2应用简介

HYDRAcap 适用于下列情况：

1.2.1处理地表水和井水用于饮用(符合地表水处理规定)1.2.2反渗透的预处理，如:

高度污浊的地表水海水

1.2.3深度处理废水(tertiary)的回收利用1.3过滤性能：

目前为止，已经对HYDRAcap

用各种各样的水源进行了测试，证实有以下的去除效果：

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表1HYDRAcap 性能

成分微粒＞2μm

SDI病原体鞭毛虫(Giardia)隐孢子(Cryptosporidium)

浊度TOC去除

加入凝聚剂后TOC去除率*：加利福尼亚DHS认证

海德能公司认为HYDRAcap组件有许多优点，如：

HYDRAcap能抗氧化，并且允许长期处于100ppm浓度的游离氯环境

HYDRAcap是一种超滤膜，可有效去除水中99.99%以上的细菌和病毒。海德能公司目前已经完成了加利福尼亚州卫生局(DHS)的测试，证实HYDRAcap适用于饮用水的处理，DHS已经认证HYDRAcap的细菌和病毒去除率可达4log

HYDRAcap适用pH值范围宽泛，为2~13。因此不易受化学损伤。而且，它能用标准柠檬酸和氢氧化钠/次氯酸钠溶液清洗，而不需要特别的化学药品HYDRAcap为亲水性膜且抗污染

HYDRAcap需要精度为150μm的预过滤，以防止中空丝不可恢复的堵塞进水浊度最大峰值为200NTU，连续过滤时最大进水浊度为100NTU进水最高温度为40℃1.4进水要求

去除效果2.5~3.5log出水＜4＞4log*＞4log*＞4log*出水＜0.1NTU**

0~25%25~50%

**：测试时给水浊度最高为50NTU

1.5HYDRAcap组件参数

表2HYDRAcap 膜的工艺参数

构造膜聚合物MWCO(截流分子量)

中空丝亲水性聚醚砜100,000~150,000道尔顿

40组件：320ft(30m)/40-LD组件：210ft(19.5m)

组件标准膜面积

60组件：500ft(46m)/60-LD组件：325ft(30.0m)

普通组件：0.31ft(0.8mm)/0.047ft(1.3mm)

中空丝内径/外径

LD组件：0.047ft(1.2mm)/0.80ft(2.0mm)使用条件

2

2

2

2

2

2

2

2

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预过滤正常水通量pH范围连续余氯浓度可耐受间歇余氯浓度可耐受

运行方式最高耐受压力最高运行温度20℃时透膜压差(TMP)

最大透膜压差

过程设计条件

反洗压力反洗水流量反洗频率反洗时间加药反洗(CEB)频率加药反洗(CEB)时间

150μm

32~85gfd(60~150L/m/hr)

2~13100ppm200ppm

错流过滤或全量过滤、反洗

60psi104℉(40℃)4~22psi(28~150KPa)

30psi

2

35psi(240KPa)185gfd(315L/m/hr)每隔15~60分钟一次

每次30~60秒

最多每隔15~60分钟一次，最少每天1~2次

每次1~10分钟

加药反洗所用药剂

2

通常(用于灭菌消毒)其它(如用于除去混凝剂)

化学清洗频率化学清洗用药剂

使用15ppm的次氯酸钠或30ppm的过氧化氢

pH为2的柠檬酸或pH为12的NaOH

每隔1~2月一次柠檬酸/NaOH+NaOCl

中空丝透膜压差(TMP)=(给水压力+浓水压力)/2-产水压力温度修正中空丝内外压差(TCTMP)=TMP×e

0.019(T-20)

40组件=(0.11×错流流量gpm+0.9)×2.72

给水至浓水压降

[-0.014(T-20)]

60组件=(0.19×错流流量gpm+1.8)×2.72

[-0.014(T-20)]

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1.6结构和材料

表3HYDRAcap组件各部分材质

部件中空纤维丝密封材料纤维束隔离网容器端盖外壳与中心管

材质聚醚砜环氧树脂聚丙烯Glass-filled聚丙烯

PVC

图2

膜元件型号HYDRAcap40HYDRAcap60

A–英寸(mm)43(1092)63(1600)

B46 (1172)66 (1680)

C

47¼~ 47 (1197~1203mm)67¼ ~ 67 (1705~1711mm)

1.7HYDRAcap 运行方式说明

以下是对HYDRAcap组件怎样运行的说明，大部分系统将遵循相同的原理。

HYDRAcap有四种运行模式：正常过滤(Processing)、反洗(BackWash)、化学清洗(Cleaning)和完整测试(Integritytesting)。

在正常过滤(Processing)模式中，过滤出清洁的水。过滤方式可以是全量过滤(Directflow)，也可以是错流过滤(Crossflow)。在全量过滤方式中，所有HYDRAcap组件的进水都透过膜得以净化。而错流方式则类似于反渗透系统，会在运行中形成一股“浓水”，这股“浓水”有一切向速度沿膜表面流动。“浓水”一般全部或部分循环回到给水中。HYDRAcap系统装置一般全量过滤运行，但在进水浊度高时会自动切换成错流过滤方式。

在运行中，固体颗粒物在膜表面积累。因此，需要过滤后的水对膜进行短时间的清洗或反洗，以恢复膜的性能。通常系统自动控制程序被设置成每隔15~60分钟便对HYDRAcap膜进行约60秒钟的反洗(BackWash)，有时加入氯(10~50ppm)进行反洗以对膜进行灭菌消毒。为了达到清洁膜表面的最佳效果，HYDRAcap的反洗过程有几个步骤：

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正向冲洗

反洗一：反洗水从给水口排放反洗二：反洗水从浓水口排放浸泡冲洗

其细节将在以后描述。

衡量超滤膜性能的一个重要指标是TMP，即透膜压差，它是指中空丝内平均给水压力与渗透液压力之间的差值，它能够反映膜表面的污染程度。一个新组件在20℃时开始运行时，其TCTMP(温度修正透膜压差)为3~6psi，但是当系统经过初期调试后，TCTMP反而可降至1~3psi，这样的现象是正常的，与组件的完整性无关。随着固体物在膜表面的积累，TCTMP随之增大。反洗能够使透膜压差降低，但是反洗并不能达到100%的恢复效果。当温度修正透膜压差达到20psi时，便需要对膜进行化学清洗。化学清洗(Cleaning)一般要将单套装置从系统中断开，用低pH值的柠檬酸溶液循环清洗，然后用高pH值的NaOH和NaOCl溶液循环清洗。也可根据污染物类型采用其它清洗溶液。

在偶尔情况下，HYDRAcap组件中空丝会发生破裂，破坏了其完整性(Integrity)。破裂的中空丝会使透过的颗粒物增加。尤其当系统用于饮用水处理时，找出破裂的纤维并将其隔离是十分重要的。当单套装置从系统中隔离开后，可以用一个简单的压力气泡试验来鉴定其膜丝的完整性。如果发现有破裂纤维，可以在中空丝端部插入针栓，使其与系统永久隔离。

图3显示了HYDRAcap组件内单根中空丝在各工况时的水流方式

模式正常过滤全量过滤错流过滤反洗过程顺向冲洗

A至B,C

32~60gfd(0.2~0.4m/s)

A至C

32~85gfd

流向

流量

A至B~0.4m/s

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顶端反洗底部反洗浸泡两端反洗化学清洗完整性检测

B至A(空气)

密封加压

B至密封端A至B,C

~30gfd(~0.1m/s)

C至A

~185gfd

C至B

~185gfd

None

C至A,B~185gfd

进气

注意：当以错流方式运行时，每次反洗后，制水(错流过滤)时流动方向和正冲洗的流动方向都要与清洗前

相反，如从“A至B”变为“B至A”。参阅HYDRAcap试验运行数据以获得更详细资料。

1.8HYDRAcap 单元模块介绍

海德能公司将HYDRAcap组件组合在一起，称为HYDRABLOC。HYDRABLOC在正常过滤、反洗、化学清洗和完整性测试方面与单个HYDRAcap组件相同。所有的HYDRAcap组件在HYDRABLOC中都是并联运行的。每个HYDRABLOC单元包括组件、自动阀门、检测仪表、支撑框架和连接管路。此外，海德能公司推荐每一个HYDRABLOC都有自己的局部控制PLC和操作界面。HYDRABLOC有以下优点：

HYDRABLOC由重量相对较轻的8.9"直径HYDRAcap组件构成，每个HYDRAcap组件有3个2"直径的维多利亚卡环固定，拆装只需约2分钟

HYDRAcap组件可以垂直安装在HYDRABLOC上，减少占地并便于检查维护

海德能公司生产两种模块装置“sub-Blocs”，仅由HYDRAcap膜组件、管路和支持框架组成(不含阀门仪表)。多个“sub-Blocs”可以拼装成一个HYDRABLOC整体，它有独立的阀门仪表和控制盘。一个由8支40"HYDRAcap组件构成的sub-Blocs，适于产水量小于158吨/小时(1mgd)的系统，另一种由24

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支60"HYDRAcap给件构成的sub-Blocs，适于产水量大于158吨/小时(1mgd)的系统。sub-Blocs可垂直或水平放置，两侧最多可以各放置3个(小型系统为2个)。组合类型见下表。

表4HYDRABLOC类型

sub-Blocs基本单元8×40"HYDRAcap8×40"HYDRAcap24×60"HYDRAcap24×60"HYDRAcap24×60"HYDRAcap

sub-Blocs垂直方向层数

12123

sub-Blocs水平方向数量-1HYDRABLOC-AHYDRABLOC-BHYDRABLOC-MHYDRABLOC-NHYDRABLOC-O

sub-Blocs水平方向数量-2HYDRABLOC-CHYDRABLOC-DHYDRABLOC-PHYDRABLOC-QHYDRABLOC-R

sub-Blocs水平方向数量-3HYDRABLOC-EHYDRABLOC-FHYDRABLOC-SHYDRABLOC-THYDRABLOC-U

表5HYDRABLOC各型号的性能参数

HYDRABLOC编号

ABCDEFMNOPQR

组件数量

816241632482448724896124

组件尺寸40"40"40"40"40"40"60"60"60"60"60"60"

清洁原水/55gfd(94L/m/hr)通量条件下产水量(m/h)

15.831.647.431.663.294.879.0158.0237.0158.0316.0474.0

2

3

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STU

1.9超滤系统工程指南

72144216

60"60"60"

237.0474.0711.0

海德能公司推荐以下的系统操作方式，请参阅UFSY460(见说明书)。1.9.1总述

如前所述，海德能公司将HYDRAcap组件组装为sub-Blocs基本单元，再将sub-Blocs组成HYDRABLOC装置。HYDRABLOC过滤原理与单支HYDRAcap组件相同，并有独立的控制阀门和检测仪表。每套HYDRABLOC装置在化学清洗、反洗和完整性测试方面应作为一个整体完成。HYDRABLOC的工艺流程图可参见UFSY44X或UFSY43X。

HYDRABLOC可以多个并联运行。海德能公司建议每套HYDRABLOC的反洗按时间顺序，间隔循环进行以保证总产水量的稳定。为了防止污染，应该在透膜压差未达到“不可接受的程度”之前对其进行反洗。这个“不可接受的程序”因具体情况而异。每个HYDRABLOC单元应单独进行反洗。海德能公司建议在一个系统中，每个HYDRABLOC单元的膜组件数量应相同，便于确定反洗和化学清洗时的流量。所有HYDRABLOC的进水压力应相对稳定，而且应比包括了预过滤和膜污染情况下所需压力再高一点。这一点在下面的“给水泵”部分中会进一步说明。我们需要足够的能量来维持进水压力和稳定的产水量。每个HYDRABLOC单元的产品水和浓水都应有独立的阀门以便控制浓水量和背压值。关于控制方面，海德能公司建议每个HYDRABLOC单元要有控制盘监控下面参数：a.每个独立的HYDRABLOC：

给水压力浓水压力淡水压力淡水流量

浓水流量(在错流方式下)

b.整套系统

进水浊度进水温度总淡水流量总淡水浊度反洗流量

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反洗压力化学清洗流量化学清洗pH值化学清洗温度

至于饮用水处理系统还应增加整个系统完整性的自动测试以及在每个HYDRBLOC上配备浊度仪或微粒子仪。对于给水浊度超过15~20NTU的系统，建议配备循环泵。如果给水浊度超过15~20NTU，系统应自动切换为错流方式运行。要想获得错流方工下最优运行参数，请与“海德能应用技术部门”联系。1.9.2预加药

海德能公司强烈建议通过试验来确定加药效果。1.9.2.1加氯

对于原水为地表水的项目，建议超滤的预处理持续投加1~2ppm的余氯。

如果形成卤代化合物对饮用造成问题，可采用投加ClO2。如果能在进水中持续加氯，那么加氯反洗应限量(可能1~4次/天)。试验研究证明，在地表水中预加氯可使膜的稳定通量提高20%。1.9.2.2加FeCl3

对于原水为海水或处理后的废水，建议投加FeCl3。试验研究证明，海水为原水时持续投加0.5ppm的FeCl3可显著改善运行效果(废水则投加2~3ppm)。但是，膜的反洗水会含有大量的铁，其处理可能会是个问题。

1.9.3给水泵

海德能公司推荐几个HYDRABLOC单元共用一套给水泵，如果这一组HYDRABLOC相当大，也可以每一个HYDRABLOC分别配置给水泵。但是当运行方式为错流过滤时，浓水的循环闭路与其它多个HYDRABLOC不相联通时，浓水环路中的固体杂质很容易快速增加。因此，海德能公司推荐使用共用的给水和循环泵。一套共用给水泵/预过滤装置能与多少个HYDRABLOC单元相匹配的最大套数，由反洗频率决定。例如，由试验或海德能公司技术指南(见表6)得知每隔20分钟需要一次反洗，每次反洗每个HYDRABLOC需要60~90秒钟，那么合理的做法是每套给水泵最多可配10个HYDRABLOC单元。给水压力由水温、HYDRABLOC膜堆高度及其它参数决定，一般小于35psi。下面的公式可计算所需给水泵最大输出压力。

Pfeed=20×2.72[-0.019(T-20)] + ΔPfilter+Pfiltrate+Hmemb/2.30

PfeedT ΔPfilter:Pfiltrate:

::

进水需要压力(psi)进水最低温度(℃)预过滤的最大压力损失(psi)过滤所需压力(psi)

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Hmemb:平均膜组件高度(ft)

HYDRAcap的最高进水压力上限是60psi。1.9.4预过滤

HYDRAcap组件之前需安装150μm或更细的预过滤，以防止中空丝堵塞。海德能公司推荐使用HaywardFluidEngineering制造的可自动反洗的筛网。用户应设置压降达到设定值(约5psi)时，其进行自动反洗，自动反洗不会影响出力；小的系统可使用手动过滤系统。但预过滤是不能省略的。1.9.5循环泵

当给水浊度可能＞15NTU或总悬浮物＞10ppm时，应该以错流方式过滤。如果HYDRABLOC采用错流运行方式，那么就需要使用循环泵。错流的流量应由试验决定，但总体的指导参数是每个膜元件需要20gpm。对于给水一般小于10NTU，但峰值可能大于15NTU的情况，海德能公司建议装置可以根据浊度值，自动转换过滤方式。

如需要可联系“海德能应用技术部门”以获得更多合理运行参数的信息。HYDRAcap的错流压降可通过下式计算：

40"组件之 ΔP = (0.11 × Qcr+0.9)×e[-0.014(T-20)]60"组件之 ΔP = (0.19 × Qcr+1.8)×e[-0.014(T-20)]

ΔPQcrT

:::

进水到浓水的压力降(psi)错流的流量(gpm)进水温度(℃)

循环泵的压力至少应该高于这个压力值。1.9.6反洗泵

海德能公司强调同一时间只对一个HYDRABLOC单元进行反洗。反洗泵的压力应设为35psi，反洗流量应为：

40"组件：40gpm每支组件60"组件：60gpm每支组件

因此，若某系统使用8套24支60"组装的HYDRABLOC，反洗泵压力=35psi，则流量=24×60=1440gpm。

反洗水排放管道必须在垂直方向高于最高的HYDRAcap组件，确保反洗效果的一致性。1.9.7加氯反洗

海德能公司建议在各种情况下都要在反洗时加氯，尤其当处理地表水时。如果在给水中持续加氯(见预加药)，则可将加氯反洗降至1~4次/天。

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如果在反洗时加氯，建议加入充足的氯。应该在反洗排水中含有5ppm的余氯。典型的反洗给水中含10~15ppm的游离氯。对于较复杂的地表水和废水，可以根据给水中有机物的含量选择每次反洗加氯或隔次反洗加氯；对于海水或井水的反洗，可以每隔6~12小时才加一次氯。1.9.8加其它药剂反洗

如果在HYDRAcap超滤系统之前投加了FeCl3或明矾，则每天需要一次pH值=2酸液反洗。这可防止HYDRAcap膜表面混凝剂的累积。柠檬酸和NaOH分别用于酸性和碱性反洗。1.9.9清洗系统

HYDRABLOC的清洗因情况而定。我们发现用2%的柠檬酸(pH=2)和0.5%的NaOH/200ppm的NaOCl(pH=12.5)清洗，大多数情况下效果理想。每支HYDRAcap的流量约为15gpm，给水压力20psi就够了。

海德能公司提供两种清洗系统以供选择。一种是全自动系统，可最大限度地减少人工劳动。这种系统的PFD图详见UVSY462，它有两个化学药箱，一个装酸清洗液，另一个装碱清洗液，可以反复用于多个HYDRABLOC。

图UFSY463是另外一种较便宜的手动清洗系统，它适用于小型的系统，也更轻便。这两种清洗系统的操作步骤在HYDRAcap技术手册的“系统工艺说明”一章中介绍。1.9.10回收率

HYDRAcap的回收率由过滤时间、反洗时间、制水流量和反洗流量决定，可由下式计算：

R=1-[(TBW×FBW)/(Tpr×Fpr)]

TBW=反洗总时间(分钟)

TBW=TFF+TBWT+TBWB+TBWT&B+(TR×fR)

TFF:TBWT:TBWB:TRfR

::

正向冲洗时间(分钟)顶端走水反洗(分钟)低部走水反洗(分钟)冲洗时间(分钟)化学反洗频率系数

FBW=反洗流量TprFpr

=过滤时间(分钟)=过滤流量

1.9.11HYDRAcap 设计软件

海德能公司开发了一个帮助设计HYDRAcap超滤系统的程序——Simulator。这个模拟程序可基于用户提供的特定参数指导工程设计。设计程序的计算内容包括：

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系统物质平衡

给水泵参数、循环泵参数、反洗水泵参数

所需HYDRAcap组件数量和HYDRABLOC单元的数量大致能耗和化学品消耗量

表6HYDRAcap超滤系统设计参数

源水类型城市自来水

井水

浊度-NTU＜0.50~50~2(预处理)0~2(原水)

地表水

2~55~1515~50

海水深度处理的废水

＜50~5

TOC0＜5

水通量-gfd

857570555040326042

016~2400错流流量-gpm

0000

反洗间隔-min

603030303020202015

化学清洗间隔-day

906060606060606030

*：处理地表水，可以通过在UF之前持续加入约2ppm的ClO2来提高稳定性。

**：海水系统应在UF之前往给水中持续加入0.5~1ppm的FeCl3。

***：废水(或其它水)若含＞2ppm的NH3，需要用自用水或RO产水作为反洗水，以保证有氧化作用的余

氯。

用户需要为模拟程序提供以下内容：超滤产水量(gpm)

输入用户所需的产水流量(以gpm-加仑/分钟为单位)

模拟程序会自动添加膜组件和HYDRABLOC单元，来满足用户对于产水流量和反洗用水量的需要。超滤产水通量(gfd)

合理的水通量，反洗频率和清洗频率都是通过试验而来，如果无法做实验，可参考表6的经验数据输入产水通量gfd值(加仑/平方英尺/天)。

如果系统不会被污染或清洗频率每月不止一次，通量值可适当取大一些。

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选择HYDRABLOC单元

用表5选择HYDRABLOC单元的类型并输入完整结果。注意当从表5中作出选择时，每个HYDRABLOC单元的组件数量与组件的型号必须相匹配。选择单元数目时，应自问这是否是最经济的选择？为什么要问呢？因为每个HYDRABLOC都配备独立的控制阀门，操作界面等等，因此，选择大一些的HYDRABLOC单体无疑更为经济。但另一方面还要考虑用户的具体情况，如清洗一个大单元可能需要4~6小时；同理一个HYDRABLOC单元的系统在清洗时将没有产水，而一个包括两个HYDRABLOC的系统在清洗时只有50%的产水量，等等……每支组件的错流水量(gpm)

这个数据应由实验决定。若无法实验，可参考表6输入错流流量(以gpm-加仑/分钟为单位)。海德能公司的研究证明在给水混浊或TDS大于10ppm的前提下，每个组件错流量16~24gpm时污染可降低到最小。错流引起的能耗与错流流量呈正比。浓水升压泵的型号由错流流量决定。请与“海德能应用技术部门”联系以得到优化运行方式的指导。组件尺寸(ft-英寸)

输入40"或60"。注意海德能公司只提供直径约8.9"和长度40"或60"的组件。这一项内容必须与表5和“选择HYDRABLOC单元”都一致。所需最小过滤压力(psi)

用户要考虑产品水到达产品水箱或其他目的地所需的压力。以psi为输入单位。以下内容与该项参数有关：

——现有的HYDRAcap组件设计要求给水压力小于或等于65psi。

——如果过滤压力等于或大于35psi，可省掉系统中的反洗水泵。利用打开减压阀进行反洗。——所有的HYDRAcap系统都必须设置防止TMP(透膜压差)＞30psi，否则中空丝会破裂。RO回收率(%)

如果HYDRAcap超滤系统后面是RO系统，物料平衡应考虑RO的回收率。反洗水是否为RO产水？(y/n)

输入“1”或“2”。超滤出水适用于绝大多数情况，所以通常输入“2”。

不过，HYDRAcap超滤系统的反洗一般要求含有游离氧化剂，含＞2ppmNH3的水不适合用于反洗。如果可以用RO产水反洗更好。无论怎样，如果用RO产水来反洗，UF的产水量必须提高以弥补RO产量的消耗。

进水的总悬浮物和浊度(ppm/NTU)输入其数值。在这里，它们只作为参考。

注意，如果总悬浮物和浊度都大于15(ppm或NTU)，就需要配置循环泵。

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最低进水温度(℃)

输入最低进水温度。这个数值会影响泵的型号。平均进水温度(℃)

输入平均给水温度，这个数值会用于能耗计算。估计化学清洗频率(天)输入清洗频率的天数。

合理的数据要通过实验获得，若没有实验数据，参考表6。注意，这个数值用于计算化学品消耗量。清洗溶液的反复使用

输入清洗溶液重复使用的次数。

多数情况下清洗溶液可重复使用，一般使用三次。注意为了重复使用这些溶液，必须有足够的溶液箱用来存放不同清洗液。反洗频率(分钟)输入反洗频率(分钟)。

同样应由实验确定，或参考表6。这个数值用于确定系统的回收率，膜组件数量和化学品用量计算。反洗加氯浓度(ppm)

输入反洗时所用的氯浓度，同样来源实验数据。不过对于低TOC的水(＜5ppm时=10~15ppm)氯浓度比较合适。该数值用于化学品消耗计算。加氯反洗

如果没有实验数据且进水中没有加入氯(例ClO2)，输入“1”。如果给水中已加入氧化剂，每隔20~50次反洗再加氯。反洗回收率(%)

如果系统中的反洗排水被回收，请输入数值。该数值会影响物料平衡。

2.超滤系统工作过程

HYDRAcap超滤系统的PFD（流程图）见UFSY460，与HYDRABLOC的流程图（UFSY43X或UFSY44X）共同作为参考。简介

HYDRAcap组件的过滤方向为由内向外，即进水流入中空丝内部，然后透过管壁流出，因此，颗粒物在中空丝管壁内部积累，通过定期进行反冲洗来除出颗粒物。反洗并不能达到100%恢复效果，因此运行一段时间后，为保持产水量操作压力会升高。具体说，干净膜的温度修正透膜压差（TCTMP=（给水压力

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+浓水压力）/2-淡水压力）为3～6psi（具体数与过滤流速有关）。当温度修正透膜压差升至20psi时，组件就必须被清洗。清洗用PH为2的柠檬酸溶液和PH为12的NaOH/NaClO溶液循环通过中空丝的内侧。所有的HYDRABLOC单元都按照时间顺序进行制水与反洗。每天应进行自动压力测试以检查膜丝完整性。给水的分配

给水泵P201A/B/C将水升压至30psi左右，足以克服预过滤和HYDRABLOC的压损。150μm的预过滤（F200A/B/C）的最大压降约为5psi，当达到这一限值时，预过滤装置会自动清洗，会使用约10%的给水进行反洗和冲洗。给水过滤

给水管将小于25psi压力给水引入HYDRABLOC，该管路装浊度计AIT200监测给水水质。如果AIT200监测到进水浊度大于15NTU，HYDRABLOC会切换至错流运行方式。泵P-211A/B/C启动，引入与膜表面平行的水流，错流方式会保持直至进水浊度小于10NTU。如果在错流过滤中，进水的浊度大于200NTU，FV230会打开，排掉部分循环浓水。要了解该运行方式的更多信息，请与"海德能应用技术部门"联系。可以通过在给水中持续添加FeCl3或氯改善水质，可参见"HYDRAcap超滤系统设计"一节的内容。HYDRABLOC开启套数由操作人员决定。HYDRABLOC的启/停间隔需15分钟，以便总阀门FIT711在自动控制条件下开关到位。启动

当HYDRABLOC停置时，所有的可动阀门都是关闭的。当开始启动时，HYDRABLOC要经过15分钟的启动过程：

FCV102将全开(若前一步骤是空压完整性测试时EV125(6)(7)将开30秒钟)5秒钟后，FV101T或B将打开，FCV100将用10秒钟时间全开。FCV102将调节并维持在某一流量。

2.1制水过程

HYDRABLOC为全量过滤方式运行，在开始反洗之前运行若干分钟。同时，持续监测HYDRABLOC的流量与压力。透膜压差=（PIT101+PIT104）/2-PIT102。接下来的情况会使装置走出全量过滤--反洗—全量过滤--反洗的循环。2.1.1手动停止

如果想进行空压完整性测试，或单纯地想停止某个HYDRABLOC单元，则需要按下主控制盘和HYDRABLOC单元独立控制盘上的停止键。停止键会让HYDRABLOC单元自己进入浸泡状态备用直至下一次反洗时，更详细内容请参阅"反洗步骤"。2.1.2高透膜压差

当HYDRABLOC的温度修正透膜压差超过18psi时，警报灯会提示HYDRABLOC需要进行清洗了。

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必须由操作员将其从系统中分离并清洗。如果温度修正透膜压差大于20psi，装置会自动停止并等待清洗。这时，主控制盘上的警报灯和独立单元控制盘上的警报灯都会闪亮。2.1.3给水压力低

当进水压力小于20psi维持5秒钟，HYDRABLOC会停车，进入浸泡状态。2.1.4错流过滤

只有当进水浊度高或悬浮物高时，或超滤前的预加药大于10ppm时，系统才使用错流方式。如果AIT200浊度仪发现进水连续2～3分钟浊度大于15NTU时，HYDRABLOC就会改为错流运行，泵P221A/B/C会启动引入平行水流，使正常过滤的时间延长。每个HYDRABLOC上的阀门FV-104T或FV-104B和FCV-106将打开。FV-106节流阀将维持某一流量。错流方式将持续至AIT200显示浊度小于12NTU。如果在错流方式下，"循环闭路"浊度若大于100NTU，FV230则打开排污。

当使用错流过滤方式时，由于组件中沿程压降的原因，在每次反洗后进水流向应改变。在前个步骤中打开阀门FV-101T和FV-104B，那么在后一轮中应打开FV-101B和FV-104T。

2.1.5紧急停止

每个HYDRABLOC单元都有就地紧急停止开关，可以紧急停止该单元。一个球形紧急停止开关在主控制盘上，可以急停所有的HYDRABLOC单元，急停时状态如下：

独立的HYDRABLOC阀门FCV101关闭至少10秒钟，每个HYDRABLOC单元至少间隔30秒。所有阀门关闭，慢开阀门关闭超过5秒。

2.2反洗过程

如前面提到的，每个HYDRABLOC依时间顺序进行反洗。如果透膜压差增长过快，两次反洗之间的间隔可能缩短。一开始，每个HYDRABLOC以全量过滤或错流方式运行若干分钟后开始进行反洗。反洗泵P210A/B启动。HYDRABLOC的反洗步骤依次进行，以避免P210A/B在若干分钟内启/停超过一次或两次。在循环回水箱管路上可放置一孔板以便使P210A/B在浸泡步骤保持开启状态。

当HYDRABLOC的透膜压差升高，无论是制水过程还是反洗过程都使水难以透过组件，我们希望反洗泵一次只给一个HYDRABLOC单元供水。反洗包括以下步骤：2.2.1正向冲洗15秒钟左右

正向冲洗是从HYDRAcap组件的给水端冲至浓水端。所有的给水在加压后通过中空纤维的内表面，以物理剪切方式剥落膜内表面的颗粒物。当以错流方式运行时，其正向冲洗的水流方向与给水方向相同，这一步的次序如下：

a.打开阀门FV104T/B(如果在错流方式没有打开)。FV107全开至限位控制反洗流量，流量为若干gpm由FIT205表监测。

b.2秒钟后，阀门FCV102和FCV106关闭。

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2.2.2反洗水至进水口～15秒钟

反洗水由产水侧渗入进水侧，从进水口排放。在这一步中加氯或化学药品。a.阀门FCV101T/B关闭超过5秒钟。

b.阀门FV107全开至限位控制反洗流量，由FIT205监测流量值。c.阀门FV-104B打开(如果还没有打开)。

d.阀门FV-109打开，使反洗水进入HYDRABLOC。e.阀门EV120打开加氯。2.2.3反洗水至浓水口～15秒

反洗水由产水侧渗入进水侧，再从浓水口排放。这一步加氯或化学药品。a.阀门FV107全开至限位控制反洗流量，由FIT205监测流量值。b.阀门FV-104T打开。

c.阀门FV-109打开，使反洗水进入HYDRABLOC。d.阀门EV120打开加氯。

2.2.4浸泡20秒至5分钟(化学清洗时才需要)

这是必不可少的，使加氯水有足够杀菌的时间，所有阀门关闭。a.停止加氯。b.阀门FV109关闭。

2.2.5冲洗～15秒(仅化学反洗时需要)

反洗的最后一步，在正常运行之前除去所有的污染物和余氯。a.阀门FV104T/B打开。

b.阀门FV107全开至限制位控制反洗流量。流量为22gpm，由FIT205监测。c.阀门FV109打开。

HYDRABLOC单元将返回制水过程，步骤如下：a.阀门FV109关闭。b.2秒后，阀门104T/B关闭。c.阀门FV107关闭。d.2秒多以后，启动运行。2.3清洗过程

海德能公司推荐两种不同的清洗系统。一种为半自动系统，最大程度减少人工操作并可重复使用化学清洗溶液，该系统的PFD(流程图)见图UFSY462。另一个较小并简单的清洗系统见图UFSY463。

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对于较大的半自动清洗系统的说明如下：

如果HYDRABLOC被置为"准备清洗"状态，清洗便会自动开始。该清洗系统一次只能清洗一个HYDRABLOC单元，当某个HYDRABLOC单元的透膜压差达到20psi时，它会自动停车并置于"准备清洗"状态。而且，操作员可以将任意一个HYDRABLOC置于"准备开始清洗"状态。当任何一个HYDRABLOC处于该状态时，清洗便开始了，清洁包括在38℃条件下，先用2%的柠檬酸再用0.5%的NaOH和200ppm的NaClO溶液循环清洗，具体来说，两种溶液都是从给水端到浓水端循环45分钟，在接下来的45分钟内以错流方式清洗。清洗后，用进水冲洗膜系统5分钟左右，冲洗水排至中和箱T505，当AIT510检测到PH值为4～10时，冲洗液排入下水道。2.3.1溶液配制

浓酸液箱T504的阀门FV511打开，将水注入箱内。同时固体柠檬酸倒入箱中搅拌混合。此外，用户也可用柠檬酸溶液直接注入箱内。

浓碱箱T506，××%NaOH，由用户注满。

酸/碱清洗溶液箱T502/3中用过的酸碱溶液排到中和箱T505。酸箱T502自动注入75%水，用于配酸洗液；碱箱T503会加水至90%，用于配碱洗液，过程如下：

ooo

H512和H513会维持箱内温度38℃。搅拌器MX502/MX503启动。

30分钟后（当T-504被浓酸充满后），泵P502加浓酸至T502箱，直至AIT506检测PH值为2.1止。如果浓酸箱低液位探头在T502酸洗液PH值达到2.1之前测到液位低，泵会停止加酸，用户须为T504补充浓酸。如果，出于任何原因，酸洗液T502达不到PH=2.1，或清洗开始后两个小时仍达不到35℃，系统会响起警报。o

同样的，P503泵会从浓碱箱T506中向碱洗箱T503中加NaOH，直到AIT507检测PH≥12.0。如果浓碱箱低液位探头LSL506检测到液位低，泵会停止，响起警报提醒操作员向T506箱中注碱。o

酸洗箱T502和碱洗箱T503的加热器H512/H513会维持溶液在38℃，在清洗循环泵501进行循环时，搅拌器M502/M503会一直工作。o

为维持PH设定值，浓酸泵P502和浓碱泵P503时一直处于工作状态。

2.3.2药液的循环

只有当下列条件存在时，循环才开始；如果条件不对，警报响提醒操作员注意。

酸洗箱T502：32℃＜温度＜40℃，液位＞80%，2＜PH＜2.2碱洗箱T503：32℃＜温度＜40℃，液位＞80%，12＜PH＜12.2

若以上条件符合：

阀门FV502和FV510打开(打开FV510是为防止稀释酸箱T502)。

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接下来清洗液按下列步骤清洗HYDRABLOC单元。

oo

FV110全开2秒后，FV105全开

30秒后，P501启动。

当循环回来的酸液PH＜4.0时，FV512阀打开，FV510关闭，酸溶液重新回到酸液箱T502。在清洗泵P501启动1分钟后，如果泵后压力PIT501＜10psi，会响提示警报。清洗压力应约为20psi。

HYDRABLOC进行清洗，循环回的流量FIT500的读数应该在某一范围内（HYDRABLOC中的每个HYDRAcap组件的流量应约为15gpm）。如果不是这样，会有警报，提醒操作员检查。酸溶液循环45分钟。在此期间，搅拌器M502和加热器H512保持工作，浓酸泵P502维持T502内的PH值在2～2.2范围。45分钟后，FV111打开，再循环一个45分钟。开始冲洗：

阀门FV501和FV510开2秒后，FV502和FV512关

加热器H512停止加热，柠檬酸溶液已混合好，等待注入T505进行中和或再利用。冲洗至AIT510检测PH值为5～9。这时，开始碱液再循环。

NaOH/NaClO循环与酸液循环类似，最后也会经过冲洗，当最后的冲洗开始时，HYDRABLOC已进入备用准备。这是空压法测试有没有断丝的最佳时机。2.3.3溶液中和装置

用过的酸碱液进入T505中和箱，结束最后的冲洗后，开始进行以下步骤：

启动搅拌器MX505

5分钟后，根据AIT505的PH读数，启动P506或P507泵，调节PH为6～8时在上一步之后，FV521打开排放废液

当T505箱的液位降到30%时，搅拌器MX505停止

当T505箱的液位降到10%时，阀门FV521关闭，FV502和FV510打开2分钟后，P501泵将用过的柠檬酸溶液达入T505药箱当T502箱的酸液降到30%时，搅拌器MX502停

当T502箱的酸液降到10%时，泵P501停，开FV515阀门水引入T502当T502液位到25%时，泵P501重启，直至T502降至10%停阀门FV503打开2秒后，阀门FV502关

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用过的NaOH/NaClO溶液加入T505

当碱液箱T503降到30%时，搅拌器MX503停

当碱液箱T503降到10%时，泵P501停。开FV516阀门水引入T503当T503液位升到25%时，P501重启，至T503降到10%时停现在P501停

10秒后，FV503和FV510关，开启搅拌器MX505

5分钟后，根据AIT505的PH值，启动P506或P507，调节PH值在5～9然后，开FV521将冲洗液排放掉

现在FV515和FV516开，T502和T503注水至75%。

3.HYDRAcap 中试系统

3.1实验介绍

在以往试验的基础上，海德能公司和日东电工膜工厂已将专利技术应用于膜制造中，可防止中空丝破裂。虽然如此，海德能还是提供了一个简单的利用打压/气泡方法确认并寻找断丝的方法。该测试中打压部分，其操作可以自动完成，无须操作员参与；如果打压测试有问题，则需要操作员做气泡观察试验。打压测试的自动步骤如下：

HYDRABLOC停止运行，进入备用状态

阀门FV-123和FV-127开，FV-127使水从给水/浓水管路中流走；FV-123使产水侧与大气连通5秒后，EV-121开，使15psi的无油空气进入浓水管路(要确认FV101T/B和FV104T/B为关)1分钟后，FV-127关，进水侧打压(PIT101和PIT104)

3分钟后，EV-121关，空气停止进入HYDRABLOC，压降速度现在由PLC监测，如果丝有破裂，空气会从进水侧到产水侧，每个组件的产水侧都有一段6英寸长的透明管道。如果某HYDRAcap组件有断丝，那么就会在管道中看到气泡。在20分钟的循环中，操作员必须注意观察断丝的位置

10分钟后，FV-127开，系统泄压30秒后，FV-127关

空气测试后开始启动前，HYDRABLOC的PLC会打开EV-125(126,127)10秒钟，释放给水/浓水侧的空气。

以上步骤要用15分钟时间，不需操作员参与。HYDRABLOC具体型号的正常压降速度数据，请与“海德能应用技术部门”联系。

如果压降速度很快，会响警报，操作员必须人工进行气泡观察。气泡实验要用30分钟以上的时间，以便操作员判断压降是由断丝引起的，还是由破损的阀门造成的。气泡试验的步骤同上，只是EV-121要打开20分钟，以使空气进入HYDRABLOC。

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如果任何组件有断丝，要用10分钟以上的时间拆除该组件。需要用316SS2"维多利亚卡环和堵头，以便堵住给水浓水口甚至产水口(只有当组件必须被拆除更换时)。现在，操作员必须找出并堵上破裂的中空丝，做法如下：

除去HYDRAcap组件端帽将组件垂直放置，打开的一端朝上

往组件内注水，这可能要用到水桶和胶皮管将淡水联接管置于淡水中心管的顶端用5psi的空气给淡水管加压

气泡将在破裂的中空丝处出现，用海德能公司提供的特制针栓和溶剂，将针栓涂上溶剂，插入破裂中空丝的孔内，抹去溢出的溶剂

将该元件调转180°，重复以上操作。

修复每支元件要花费20分钟并且需要以下特制工具：

海德能断丝修复针栓产水管塞过滤联接件粘结针栓用溶剂

基于大量试验和测试，海德能公司技术人员认为断丝现象构不成膜元件的大恙。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6bh1.html