中空超濾膜技術手冊中空超濾膜HYDRAcap?技術手冊1.超濾系統的運行和設計

1.1技術介紹

HYDRAcap是一種中空纖維超濾膜組件，其平均截留分子量為150,000道爾頓。一個直徑為8.9英寸（225mm）的HYDRAcap組件包含大約12,000條內徑為0.8mm的中空絲,中空絲的化學成分為聚醚砜，是一種耐有機污染的親水性材料。過濾方式是由內向外，也就是說原水在中空絲內部流動，而濾液沿徑向向外穿過中空絲。

HYDRAcap超濾膜是專為去除微粒而設計的。水被施壓后透過濾膜，微粒則留在中空膜的內表面。由于膜上的微孔很小，用這種技術可以有效地除去所有懸浮物包括微生物再內。這些污染物會在膜表面累積，因此，需要周期性地用逆向的水流來清除污染物(即反洗)。

海德能公司提供兩種尺寸的HYDRAcap組件。其外徑都是大約9英寸，內含12,000根中空絲。一種組件長為60英寸，另一種長度為40英寸。

由于HYDRAcap有除菌除病毒性能，在處理地表水和井水作為飲用水的項目時十分理想，HYDRAcap已經成功地取得了加利福尼亞州衛生局（DHS）在飲用水方面的認證，此外，HYDRAcap對于去除膠體物質也很有效。同時對于反滲透系統而言，也是一種極好的預處理手段。產品水進水產品水進水濃水環氧樹脂密封中空絲中心管環氧樹脂密封中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第1頁。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第1頁。

1.2應用簡介

HYDRAcap?適用于下列情況：

1.2.1處理地表水和井水用于飲用(符合地表水處理規定)

1.2.2反滲透的預處理，如:高度污濁的地表水海水

1.2.3深度處理廢水(tertiary)的回收利用

1.3過濾性能：

目前為止，已經對HYDRAcap用各種各樣的水源進行了測試，證實有以下的去除效果：表1

HYDRAcap?性能成分去除效果微粒＞2μm2.5~3.5logSDI出水＜4病原體＞4log*鞭毛蟲(Giardia)＞4log*隱孢子(Cryptosporidium)＞4log*濁度出水＜0.1NTU**TOC去除0~25%加入凝聚劑后TOC去除率25~50%*：加利福尼亞DHS認證

**：測試時給水濁度最高為50NTU

海德能公司認為HYDRAcap組件有許多優點，如：HYDRAcap能抗氧化，并且允許長期處于100ppm濃度的游離氯環境中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第2頁。HYDRAcap是一種超濾膜，可有效去除水中99.99%以上的細菌和病毒。海德能公司目前已經完成了加利福尼亞州衛生局(DHS)的測試，證實HYDRAcap適用于飲用水的處理，DHS已經認證HYDRAcap的細菌和病毒去除率可達4log中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第2頁。HYDRAcap適用pH值范圍寬泛，為2~13。因此不易受化學損傷。而且，它能用標準檸檬酸和氫氧化鈉/次氯酸鈉溶液清洗，而不需要特別的化學藥品HYDRAcap為親水性膜且抗污染

1.4進水要求HYDRAcap需要精度為150μm的預過濾，以防止中空絲不可恢復的堵塞進水濁度最大峰值為200NTU，連續過濾時最大進水濁度為100NTU進水最高溫度為40℃

1.5HYDRAcap組件參數中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第3頁。表2

HYDRAcap?膜的工藝參數中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第3頁。構造中空絲膜聚合物親水性聚醚砜MWCO(截流分子量)100,000~150,000道爾頓組件標準膜面積40組件：320ft2(30m2)/40-LD組件：210ft2(19.5m2)60組件：500ft2(46m2)/60-LD組件：325ft2(30.0m2)中空絲內徑/外徑普通組件：0.31ft(0.8mm)/0.047ft(1.3mm)LD組件：0.047ft(1.2mm)/0.80ft(2.0mm)使用條件預過濾150μm正常水通量32~85gfd(60~150L/m2/hr)pH范圍2~13連續余氯濃度可耐受100ppm間歇余氯濃度可耐受200ppm運行方式錯流過濾或全量過濾、反洗最高耐受壓力60psi最高運行溫度104℉(40℃)20℃時透膜壓差(TMP)4~22psi(28~150KPa)最大透膜壓差30psi過程設計條件反洗壓力35psi(240KPa)反洗水流量185gfd(315L/m2/hr)反洗頻率每隔15~60分鐘一次反洗時間每次30~60秒加藥反洗(CEB)頻率最多每隔15~60分鐘一次，最少每天1~2次加藥反洗(CEB)時間每次1~10分鐘加藥反洗所用藥劑通常(用于滅菌消毒)使用15ppm的次氯酸鈉或30ppm的過氧化氫其它(如用于除去混凝劑)pH為2的檸檬酸或pH為12的NaOH化學清洗頻率每隔1~2月一次化學清洗用藥劑檸檬酸/NaOH+NaOCl中空絲透膜壓差(TMP)=(給水壓力+濃水壓力)/2-產水壓力

溫度修正中空絲內外壓差(TCTMP)=TMP×e0.019(T-20)給水至濃水壓降40組件=(0.11×錯流流量gpm+0.9)×2.72[-0.014(T-20)]60組件=(0.19×錯流流量gpm+1.8)×2.72[-0.014(T-20)]

1.6結構和材料中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第4頁。表3

HYDRAcap組件各部分材質中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第4頁。部件材質中空纖維絲聚醚砜密封材料環氧樹脂纖維束隔離網聚丙烯容器端蓋Glass-filled聚丙烯外殼與中心管PVC圖2膜元件型號A–英寸(mm)BCHYDRAcap4043(1092)46?(1172)47?

~47?(1197~1203mm)HYDRAcap6063(1600)66?(1680)67?~67?(1705~1711mm)

1.7HYDRAcap?運行方式說明

以下是對HYDRAcap組件怎樣運行的說明，大部分系統將遵循相同的原理。

HYDRAcap有四種運行模式：正常過濾(Processing)、反洗(BackWash)、化學清洗(Cleaning)和完整測試(Integritytesting)。

在正常過濾(Processing)模式中，過濾出清潔的水。過濾方式可以是全量過濾(Directflow)，也可以是錯流過濾(Crossflow)。在全量過濾方式中，所有HYDRAcap組件的進水都透過膜得以凈化。而錯流方式則類似于反滲透系統，會在運行中形成一股“濃水”，這股“濃水”有一切向速度沿膜表面流動。“濃水”一般全部或部分循環回到給水中。HYDRAcap系統裝置一般全量過濾運行，但在進水濁度高時會自動切換成錯流過濾方式。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第5頁。

在運行中，固體顆粒物在膜表面積累。因此，需要過濾后的水對膜進行短時間的清洗或反洗，以恢復膜的性能。通常系統自動控制程序被設置成每隔15~60分鐘便對HYDRAcap膜進行約60秒鐘的反洗(BackWash)，有時加入氯(10~50ppm)進行反洗以對膜進行滅菌消毒。為了達到清潔膜表面的最佳效果，HYDRAcap的反洗過程有幾個步驟：中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第5頁。正向沖洗反洗一：反洗水從給水口排放反洗二：反洗水從濃水口排放浸泡沖洗

其細節將在以后描述。

衡量超濾膜性能的一個重要指標是TMP，即透膜壓差，它是指中空絲內平均給水壓力與滲透液壓力之間的差值，它能夠反映膜表面的污染程度。一個新組件在20℃時開始運行時，其TCTMP(溫度修正透膜壓差)為3~6psi，但是當系統經過初期調試后，TCTMP反而可降至1~3psi，這樣的現象是正常的，與組件的完整性無關。隨著固體物在膜表面的積累，TCTMP隨之增大。反洗能夠使透膜壓差降低，但是反洗并不能達到100%的恢復效果。當溫度修正透膜壓差達到20psi時，便需要對膜進行化學清洗。化學清洗(Cleaning)一般要將單套裝置從系統中斷開，用低pH值的檸檬酸溶液循環清洗，然后用高pH值的NaOH和NaOCl溶液循環清洗。也可根據污染物類型采用其它清洗溶液。

在偶爾情況下，HYDRAcap組件中空絲會發生破裂，破壞了其完整性(Integrity)。破裂的中空絲會使透過的顆粒物增加。尤其當系統用于飲用水處理時，找出破裂的纖維并將其隔離是十分重要的。當單套裝置從系統中隔離開后，可以用一個簡單的壓力氣泡試驗來鑒定其膜絲的完整性。如果發現有破裂纖維，可以在中空絲端部插入針栓，使其與系統永久隔離。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第6頁。圖3

顯示了HYDRAcap組件內單根中空絲在各工況時的水流方式中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第6頁。模式流向流量正常過濾全量過濾A至C32~85gfd錯流過濾A至B,C32~60gfd(0.2~0.4m/s)反洗過程順向沖洗A至B~0.4m/s頂端反洗C至B~185gfd底部反洗C至A~185gfd浸泡None兩端反洗C至A,B~185gfd化學清洗A至B,C~30gfd(~0.1m/s)完整性檢測進氣B至A(空氣)密封加壓B至密封端注意：當以錯流方式運行時，每次反洗后，制水(錯流過濾)時流動方向和正沖洗的流動方向都要與清洗前相反，如從“A至B”變為“B至A”。

參閱HYDRAcap試驗運行數據以獲得更詳細資料。

1.8HYDRAcap?單元模塊介紹

海德能公司將HYDRAcap組件組合在一起，稱為HYDRABLOC。HYDRABLOC在正常過濾、反洗、化學清洗和完整性測試方面與單個HYDRAcap組件相同。所有的HYDRAcap組件在HYDRABLOC中都是并聯運行的。每個HYDRABLOC單元包括組件、自動閥門、檢測儀表、支撐框架和連接管路。此外，海德能公司推薦每一個HYDRABLOC都有自己的局部控制PLC和操作界面。HYDRABLOC有以下優點：HYDRABLOC由重量相對較輕的8.9"直徑HYDRAcap組件構成，每個HYDRAcap組件有3個2"直徑的維多利亞卡環固定，拆裝只需約2分鐘HYDRAcap組件可以垂直安裝在HYDRABLOC上，減少占地并便于檢查維護中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第7頁。

海德能公司生產兩種模塊裝置“sub-Blocs”，僅由HYDRAcap膜組件、管路和支持框架組成(不含閥門儀表)。多個“sub-Blocs”可以拼裝成一個HYDRABLOC整體，它有獨立的閥門儀表和控制盤。一個由8支40"HYDRAcap組件構成的sub-Blocs，適于產水量小于158噸/小時(1mgd)的系統，另一種由24支60"HYDRAcap給件構成的sub-Blocs，適于產水量大于158噸/小時(1mgd)的系統。sub-Blocs可垂直或水平放置，兩側最多可以各放置3個(小型系統為2個)。組合類型見下表。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第7頁。表4

HYDRABLOC類型sub-Blocs

基本單元sub-Blocs

垂直方向層數sub-Blocs

水平方向數量-1sub-Blocs

水平方向數量-2sub-Blocs

水平方向數量-38×40"HYDRAcap1HYDRABLOC-AHYDRABLOC-CHYDRABLOC-E8×40"HYDRAcap2HYDRABLOC-BHYDRABLOC-DHYDRABLOC-F24×60"HYDRAcap1HYDRABLOC-MHYDRABLOC-PHYDRABLOC-S24×60"HYDRAcap2HYDRABLOC-NHYDRABLOC-QHYDRABLOC-T24×60"HYDRAcap3HYDRABLOC-OHYDRABLOC-RHYDRABLOC-U表5

HYDRABLOC各型號的性能參數HYDRABLOC編號組件數量組件尺寸清潔原水/55gfd(94L/m2/hr)通量條件下產水量(m3/h)A840"15.8B1640"31.6C2440"47.4D1640"31.6E3240"63.2F4840"94.8M2460"79.0N4860"158.0O7260"237.0P4860"158.0Q9660"316.0R12460"474.0S7260"237.0T14460"474.0U21660"711.0中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第8頁。

1.9超濾系統工程指南中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第8頁。

海德能公司推薦以下的系統操作方式，請參閱UFSY460(見說明書)。

1.9.1總述

如前所述，海德能公司將HYDRAcap組件組裝為sub-Blocs基本單元，再將sub-Blocs組成HYDRABLOC裝置。HYDRABLOC過濾原理與單支HYDRAcap組件相同，并有獨立的控制閥門和檢測儀表。每套HYDRABLOC裝置在化學清洗、反洗和完整性測試方面應作為一個整體完成。HYDRABLOC的工藝流程圖可參見UFSY44X或UFSY43X。

HYDRABLOC可以多個并聯運行。海德能公司建議每套HYDRABLOC的反洗按時間順序，間隔循環進行以保證總產水量的穩定。為了防止污染，應該在透膜壓差未達到“不可接受的程度”之前對其進行反洗。這個“不可接受的程序”因具體情況而異。每個HYDRABLOC單元應單獨進行反洗。海德能公司建議在一個系統中，每個HYDRABLOC單元的膜組件數量應相同，便于確定反洗和化學清洗時的流量。

所有HYDRABLOC的進水壓力應相對穩定，而且應比包括了預過濾和膜污染情況下所需壓力再高一點。這一點在下面的“給水泵”部分中會進一步說明。我們需要足夠的能量來維持進水壓力和穩定的產水量。每個HYDRABLOC單元的產品水和濃水都應有獨立的閥門以便控制濃水量和背壓值。

關于控制方面，海德能公司建議每個HYDRABLOC單元要有控制盤監控下面參數：

a.每個獨立的HYDRABLOC：給水壓力濃水壓力淡水壓力淡水流量濃水流量(在錯流方式下)

b.整套系統進水濁度進水溫度中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第9頁。總淡水流量中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第9頁。總淡水濁度反洗流量反洗壓力化學清洗流量化學清洗pH值化學清洗溫度

至于飲用水處理系統還應增加整個系統完整性的自動測試以及在每個HYDRBLOC上配備濁度儀或微粒子儀。對于給水濁度超過15~20NTU的系統，建議配備循環泵。如果給水濁度超過15~20NTU，系統應自動切換為錯流方式運行。要想獲得錯流方工下最優運行參數，請與“海德能應用技術部門”聯系。

1.9.2預加藥

海德能公司強烈建議通過試驗來確定加藥效果。

1.9.2.1加氯

對于原水為地表水的項目，建議超濾的預處理持續投加1~2ppm的余氯。

如果形成鹵代化合物對飲用造成問題，可采用投加ClO2。如果能在進水中持續加氯，那么加氯反洗應限量(可能1~4次/天)。試驗研究證明，在地表水中預加氯可使膜的穩定通量提高20%。

1.9.2.2加FeCl3

對于原水為海水或處理后的廢水，建議投加FeCl3。試驗研究證明，海水為原水時持續投加0.5ppm的FeCl3可顯著改善運行效果(廢水則投加2~3ppm)。但是，膜的反洗水會含有大量的鐵，其處理可能會是個問題。

1.9.3給水泵中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第10頁。

海德能公司推薦幾個HYDRABLOC單元共用一套給水泵，如果這一組HYDRABLOC相當大，也可以每一個HYDRABLOC分別配置給水泵。但是當運行方式為錯流過濾時，濃水的循環閉路與其它多個HYDRABLOC不相聯通時，濃水環路中的固體雜質很容易快速增加。因此，海德能公司推薦使用共用的給水和循環泵。一套共用給水泵/預過濾裝置能與多少個HYDRABLOC單元相匹配的最大套數，由反洗頻率決定。例如，由試驗或海德能公司技術指南(見表6)得知每隔20分鐘需要一次反洗，每次反洗每個HYDRABLOC需要60~90秒鐘，那么合理的做法是每套給水泵最多可配10個HYDRABLOC單元。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第10頁。

給水壓力由水溫、HYDRABLOC膜堆高度及其它參數決定，一般小于35psi。下面的公式可計算所需給水泵最大輸出壓力。Pfeed=20×2.72[-0.019(T-20)]+ΔPfilter+Pfiltrate+Hmemb/2.30

Pfeed

:

進水需要壓力(psi)

T

:

進水最低溫度(℃)

ΔPfilter

:

預過濾的最大壓力損失(psi)

Pfiltrate

:

過濾所需壓力(psi)

Hmemb

:

平均膜組件高度(ft)

HYDRAcap的最高進水壓力上限是60psi。

1.9.4預過濾

HYDRAcap組件之前需安裝150μm或更細的預過濾，以防止中空絲堵塞。海德能公司推薦使用HaywardFluidEngineering制造的可自動反洗的篩網。用戶應設置壓降達到設定值(約5psi)時，其進行自動反洗，自動反洗不會影響出力；小的系統可使用手動過濾系統。但預過濾是不能省略的。

1.9.5循環泵

當給水濁度可能＞15NTU或總懸浮物＞10ppm時，應該以錯流方式過濾。如果HYDRABLOC采用錯流運行方式，那么就需要使用循環泵。錯流的流量應由試驗決定，但總體的指導參數是每個膜元件需要20gpm。對于給水一般小于10NTU，但峰值可能大于15NTU的情況，海德能公司建議裝置可以根據濁度值，自動轉換過濾方式。

如需要可聯系“海德能應用技術部門”以獲得更多合理運行參數的信息。

HYDRAcap的錯流壓降可通過下式計算：40"組件之ΔP=(0.11×Qcr+0.9)×e[-0.014(T-20)]60"組件之ΔP=(0.19×Qcr+1.8)×e[-0.014(T-20)]中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第11頁。

ΔP

:

進水到濃水的壓力降(psi)中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第11頁。

Qcr

:

錯流的流量(gpm)

T

:

進水溫度(℃)

循環泵的壓力至少應該高于這個壓力值。

1.9.6反洗泵

海德能公司強調同一時間只對一個HYDRABLOC單元進行反洗。反洗泵的壓力應設為35psi，反洗流量應為：40"組件：40gpm每支組件60"組件：60gpm每支組件

因此，若某系統使用8套24支60"組裝的HYDRABLOC，反洗泵壓力=35psi，則流量=24×60=1440gpm。

反洗水排放管道必須在垂直方向高于最高的HYDRAcap組件，確保反洗效果的一致性。

1.9.7加氯反洗

海德能公司建議在各種情況下都要在反洗時加氯，尤其當處理地表水時。如果在給水中持續加氯(見預加藥)，則可將加氯反洗降至1~4次/天。

如果在反洗時加氯，建議加入充足的氯。應該在反洗排水中含有5ppm的余氯。典型的反洗給水中含10~15ppm的游離氯。對于較復雜的地表水和廢水，可以根據給水中有機物的含量選擇每次反洗加氯或隔次反洗加氯；對于海水或井水的反洗，可以每隔6~12小時才加一次氯。

1.9.8加其它藥劑反洗

如果在HYDRAcap超濾系統之前投加了FeCl3或明礬，則每天需要一次pH值=2酸液反洗。這可防止HYDRAcap膜表面混凝劑的累積。檸檬酸和NaOH分別用于酸性和堿性反洗。

1.9.9清洗系統中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第12頁。

HYDRABLOC的清洗因情況而定。我們發現用2%的檸檬酸(pH=2)和0.5%的NaOH/200ppm的NaOCl(pH=12.5)清洗，大多數情況下效果理想。每支HYDRAcap的流量約為15gpm，給水壓力20psi就夠了。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第12頁。

海德能公司提供兩種清洗系統以供選擇。一種是全自動系統，可最大限度地減少人工勞動。這種系統的PFD圖詳見UVSY462，它有兩個化學藥箱，一個裝酸清洗液，另一個裝堿清洗液，可以反復用于多個HYDRABLOC。

圖UFSY463是另外一種較便宜的手動清洗系統，它適用于小型的系統，也更輕便。

這兩種清洗系統的操作步驟在HYDRAcap技術手冊的“系統工藝說明”一章中介紹。

1.9.10回收率

HYDRAcap的回收率由過濾時間、反洗時間、制水流量和反洗流量決定，可由下式計算：R=1-[(TBW×FBW)/(Tpr×Fpr)]

TBW=反洗總時間(分鐘)

TBW=TFF+TBWT+TBWB+TBWT&B+(TR×fR)

TFF

:

正向沖洗時間(分鐘)

TBWT:

頂端走水反洗(分鐘)

TBWB:

低部走水反洗(分鐘)

TR

:

沖洗時間(分鐘)

fR

:

化學反洗頻率系數

FBW

=反洗流量

Tpr

=過濾時間(分鐘)

Fpr

=過濾流量

1.9.11HYDRAcap?設計軟件

海德能公司開發了一個幫助設計HYDRAcap超濾系統的程序——Simulator。這個模擬程序可基于用戶提供的特定參數指導工程設計。設計程序的計算內容包括：系統物質平衡給水泵參數、循環泵參數、反洗水泵參數所需HYDRAcap組件數量和HYDRABLOC單元的數量中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第13頁。大致能耗和化學品消耗量中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第13頁。表6

HYDRAcap超濾系統設計參數源水類型濁度-NTUTOC水通量-gfd錯流流量-gpm反洗間隔-min化學清洗間隔-day城市自來水＜0.508506090井水0~5＜57503060地表水0~2(預處理)70030600~2(原水)55030602~55030605503216~242060海水＜56002060深度處理的廢水0~54201530*：處理地表水，可以通過在UF之前持續加入約2ppm的ClO2來提高穩定性。**：海水系統應在UF之前往給水中持續加入0.5~1ppm的FeCl3。***：廢水(或其它水)若含＞2ppm的NH3，需要用自用水或RO產水作為反洗水，以保證有氧化作用的余氯。

用戶需要為模擬程序提供以下內容：

超濾產水量(gpm)

輸入用戶所需的產水流量(以gpm-加侖/分鐘為單位)

模擬程序會自動添加膜組件和HYDRABLOC單元，來滿足用戶對于產水流量和反洗用水量的需要。

超濾產水通量(gfd)

合理的水通量，反洗頻率和清洗頻率都是通過試驗而來，如果無法做實驗，可參考表6的經驗數據輸入產水通量gfd值(加侖/平方英尺/天)。

如果系統不會被污染或清洗頻率每月不止一次，通量值可適當取大一些。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第14頁。

選擇HYDRABLOC單元中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第14頁。

用表5選擇HYDRABLOC單元的類型并輸入完整結果。注意當從表5中作出選擇時，每個HYDRABLOC單元的組件數量與組件的型號必須相匹配。選擇單元數目時，應自問這是否是最經濟的選擇？為什么要問呢？因為每個HYDRABLOC都配備獨立的控制閥門，操作界面等等，因此，選擇大一些的HYDRABLOC單體無疑更為經濟。但另一方面還要考慮用戶的具體情況，如清洗一個大單元可能需要4~6小時；同理一個HYDRABLOC單元的系統在清洗時將沒有產水，而一個包括兩個HYDRABLOC的系統在清洗時只有50%的產水量，等等……

每支組件的錯流水量(gpm)

這個數據應由實驗決定。若無法實驗，可參考表6輸入錯流流量(以gpm-加侖/分鐘為單位)。海德能公司的研究證明在給水混濁或TDS大于10ppm的前提下，每個組件錯流量16~24gpm時污染可降低到最小。錯流引起的能耗與錯流流量呈正比。濃水升壓泵的型號由錯流流量決定。請與“海德能應用技術部門”聯系以得到優化運行方式的指導。

組件尺寸(ft-英寸)

輸入40"或60"。注意海德能公司只提供直徑約8.9"和長度40"或60"的組件。這一項內容必須與表5和“選擇HYDRABLOC單元”都一致。

所需最小過濾壓力(psi)

用戶要考慮產品水到達產品水箱或其他目的地所需的壓力。以psi為輸入單位。

以下內容與該項參數有關：

——現有的HYDRAcap組件設計要求給水壓力小于或等于65psi。

——如果過濾壓力等于或大于35psi，可省掉系統中的反洗水泵。利用打開減壓閥進行反洗。

——所有的HYDRAcap系統都必須設置防止TMP(透膜壓差)＞30psi，否則中空絲會破裂。

RO回收率(%)

如果HYDRAcap超濾系統后面是RO系統，物料平衡應考慮RO的回收率。

反洗水是否為RO產水？(y/n)

輸入“1”或“2”。超濾出水適用于絕大多數情況，所以通常輸入“2”。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第15頁。

不過，HYDRAcap超濾系統的反洗一般要求含有游離氧化劑，含＞2ppmNH3的水不適合用于反洗。如果可以用RO產水反洗更好。無論怎樣，如果用RO產水來反洗，UF的產水量必須提高以彌補RO產量的消耗。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第15頁。

進水的總懸浮物和濁度(ppm/NTU)

輸入其數值。在這里，它們只作為參考。

注意，如果總懸浮物和濁度都大于15(ppm或NTU)，就需要配置循環泵。

最低進水溫度(℃)

輸入最低進水溫度。這個數值會影響泵的型號。

平均進水溫度(℃)

輸入平均給水溫度，這個數值會用于能耗計算。

估計化學清洗頻率(天)

輸入清洗頻率的天數。

合理的數據要通過實驗獲得，若沒有實驗數據，參考表6。

注意，這個數值用于計算化學品消耗量。

清洗溶液的反復使用

輸入清洗溶液重復使用的次數。

多數情況下清洗溶液可重復使用，一般使用三次。注意為了重復使用這些溶液，必須有足夠的溶液箱用來存放不同清洗液。

反洗頻率(分鐘)

輸入反洗頻率(分鐘)。

同樣應由實驗確定，或參考表6。這個數值用于確定系統的回收率，膜組件數量和化學品用量計算。

反洗加氯濃度(ppm)

輸入反洗時所用的氯濃度，同樣來源實驗數據。不過對于低TOC的水(＜5ppm時=10~15ppm)氯濃度比較合適。該數值用于化學品消耗計算。

加氯反洗

如果沒有實驗數據且進水中沒有加入氯(例ClO2)，輸入“1”。如果給水中已加入氧化劑，每隔20~50次反洗再加氯。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第16頁。

反洗回收率(%)中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第16頁。

如果系統中的反洗排水被回收，請輸入數值。該數值會影響物料平衡。2.超濾系統工作過程

HYDRAcap超濾系統的PFD（流程圖）見UFSY460，與HYDRABLOC的流程圖（UFSY43X或UFSY44X）共同作為參考。

簡介

HYDRAcap組件的過濾方向為由內向外，即進水流入中空絲內部，然后透過管壁流出，因此，顆粒物在中空絲管壁內部積累，通過定期進行反沖洗來除出顆粒物。反洗并不能達到100%恢復效果，因此運行一段時間后，為保持產水量操作壓力會升高。具體說，干凈膜的溫度修正透膜壓差（TCTMP=（給水壓力+濃水壓力）/2-淡水壓力）為3～6psi（具體數與過濾流速有關）。當溫度修正透膜壓差升至20psi時，組件就必須被清洗。清洗用PH為2的檸檬酸溶液和PH為12的NaOH/NaClO溶液循環通過中空絲的內側。所有的HYDRABLOC單元都按照時間順序進行制水與反洗。每天應進行自動壓力測試以檢查膜絲完整性。

給水的分配

給水泵P201A/B/C將水升壓至30psi左右，足以克服預過濾和HYDRABLOC的壓損。150μm的預過濾（F200A/B/C）的最大壓降約為5psi，當達到這一限值時，預過濾裝置會自動清洗，會使用約10%的給水進行反洗和沖洗。

給水過濾

給水管將小于25psi壓力給水引入HYDRABLOC，該管路裝濁度計AIT200監測給水水質。如果AIT200監測到進水濁度大于15NTU，HYDRABLOC會切換至錯流運行方式。泵P-211A/B/C啟動，引入與膜表面平行的水流，錯流方式會保持直至進水濁度小于10NTU。如果在錯流過濾中，進水的濁度大于200NTU，FV230會打開，排掉部分循環濃水。要了解該運行方式的更多信息，請與"海德能應用技術部門"聯系。

可以通過在給水中持續添加FeCl3或氯改善水質，可參見"HYDRAcap超濾系統設計"一節的內容。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第17頁。

HYDRABLOC開啟套數由操作人員決定。HYDRABLOC的啟/停間隔需15分鐘，以便總閥門FIT711在自動控制條件下開關到位。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第17頁。

啟動

當HYDRABLOC停置時，所有的可動閥門都是關閉的。當開始啟動時，HYDRABLOC要經過15分鐘的啟動過程：

FCV102將全開(若前一步驟是空壓完整性測試時EV125(6)(7)將開30秒鐘)

5秒鐘后，FV101T或B將打開，FCV100將用10秒鐘時間全開。

FCV102將調節并維持在某一流量。

2.1制水過程

HYDRABLOC為全量過濾方式運行，在開始反洗之前運行若干分鐘。同時，持續監測HYDRABLOC的流量與壓力。透膜壓差=（PIT101+PIT104）/2-PIT102。接下來的情況會使裝置走出全量過濾--反洗—全量過濾--反洗的循環。

2.1.1手動停止

如果想進行空壓完整性測試，或單純地想停止某個HYDRABLOC單元，則需要按下主控制盤和HYDRABLOC單元獨立控制盤上的停止鍵。停止鍵會讓HYDRABLOC單元自己進入浸泡狀態備用直至下一次反洗時，更詳細內容請參閱"反洗步驟"。

2.1.2高透膜壓差

當HYDRABLOC的溫度修正透膜壓差超過18psi時，警報燈會提示HYDRABLOC需要進行清洗了。必須由操作員將其從系統中分離并清洗。如果溫度修正透膜壓差大于20psi，裝置會自動停止并等待清洗。這時，主控制盤上的警報燈和獨立單元控制盤上的警報燈都會閃亮。

2.1.3給水壓力低

當進水壓力小于20psi維持5秒鐘，HYDRABLOC會停車，進入浸泡狀態。

2.1.4錯流過濾中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第18頁。

只有當進水濁度高或懸浮物高時，或超濾前的預加藥大于10ppm時，系統才使用錯流方式。如果AIT200濁度儀發現進水連續2～3分鐘濁度大于15NTU時，HYDRABLOC就會改為錯流運行，泵P221A/B/C會啟動引入平行水流，使正常過濾的時間延長。每個HYDRABLOC上的閥門FV-104T或FV-104B和FCV-106將打開。FV-106節流閥將維持某一流量。錯流方式將持續至AIT200顯示濁度小于12NTU。如果在錯流方式下，"循環閉路"濁度若大于100NTU，FV230則打開排污。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第18頁。

當使用錯流過濾方式時，由于組件中沿程壓降的原因，在每次反洗后進水流向應改變。在前個步驟中打開閥門FV-101T和FV-104B，那么在后一輪中應打開FV-101B和FV-104T。

2.1.5緊急停止

每個HYDRABLOC單元都有就地緊急停止開關，可以緊急停止該單元。一個球形緊急停止開關在主控制盤上，可以急停所有的HYDRABLOC單元，急停時狀態如下：獨立的HYDRABLOC閥門FCV101關閉至少10秒鐘，每個HYDRABLOC單元至少間隔30秒。所有閥門關閉，慢開閥門關閉超過5秒。

2.2反洗過程

如前面提到的，每個HYDRABLOC依時間順序進行反洗。如果透膜壓差增長過快，兩次反洗之間的間隔可能縮短。一開始，每個HYDRABLOC以全量過濾或錯流方式運行若干分鐘后開始進行反洗。反洗泵P210A/B啟動。HYDRABLOC的反洗步驟依次進行，以避免P210A/B在若干分鐘內啟/停超過一次或兩次。在循環回水箱管路上可放置一孔板以便使P210A/B在浸泡步驟保持開啟狀態。

當HYDRABLOC的透膜壓差升高，無論是制水過程還是反洗過程都使水難以透過組件，我們希望反洗泵一次只給一個HYDRABLOC單元供水。

反洗包括以下步驟：

2.2.1正向沖洗15秒鐘左右

正向沖洗是從HYDRAcap組件的給水端沖至濃水端。所有的給水在加壓后通過中空纖維的內表面，以物理剪切方式剝落膜內表面的顆粒物。當以錯流方式運行時，其正向沖洗的水流方向與給水方向相同，這一步的次序如下：

a.打開閥門FV104T/B(如果在錯流方式沒有打開)。FV107全開至限位控制反洗流量，流量為若干gpm由FIT205表監測。

b.2秒鐘后，閥門FCV102和FCV106關閉。

2.2.2反洗水至進水口～15秒鐘

反洗水由產水側滲入進水側，從進水口排放。在這一步中加氯或化學藥品。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第19頁。

a.閥門FCV101T/B關閉超過5秒鐘。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第19頁。

b.閥門FV107全開至限位控制反洗流量，由FIT205監測流量值。

c.閥門FV-104B打開(如果還沒有打開)。

d.閥門FV-109打開，使反洗水進入HYDRABLOC。

e.閥門EV120打開加氯。

2.2.3反洗水至濃水口～15秒

反洗水由產水側滲入進水側，再從濃水口排放。這一步加氯或化學藥品。

a.閥門FV107全開至限位控制反洗流量，由FIT205監測流量值。

b.閥門FV-104T打開。

c.閥門FV-109打開，使反洗水進入HYDRABLOC。

d.閥門EV120打開加氯。

2.2.4浸泡20秒至5分鐘(化學清洗時才需要)

這是必不可少的，使加氯水有足夠殺菌的時間，所有閥門關閉。

a.停止加氯。

b.閥門FV109關閉。

2.2.5沖洗～15秒(僅化學反洗時需要)

反洗的最后一步，在正常運行之前除去所有的污染物和余氯。

a.閥門FV104T/B打開。

b.閥門FV107全開至限制位控制反洗流量。流量為22gpm，由FIT205監測。

c.閥門FV109打開。

HYDRABLOC單元將返回制水過程，步驟如下：

a.閥門FV109關閉。

b.2秒后，閥門104T/B關閉。

c.閥門FV107關閉。

d.2秒多以后，啟動運行。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第20頁。

2.3清洗過程中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第20頁。

海德能公司推薦兩種不同的清洗系統。一種為半自動系統，最大程度減少人工操作并可重復使用化學清洗溶液，該系統的PFD(流程圖)見圖UFSY462。另一個較小并簡單的清洗系統見圖UFSY463。

對于較大的半自動清洗系統的說明如下：

如果HYDRABLOC被置為"準備清洗"狀態，清洗便會自動開始。該清洗系統一次只能清洗一個HYDRABLOC單元，當某個HYDRABLOC單元的透膜壓差達到20psi時，它會自動停車并置于"準備清洗"狀態。而且，操作員可以將任意一個HYDRABLOC置于"準備開始清洗"狀態。當任何一個HYDRABLOC處于該狀態時，清洗便開始了，清潔包括在38℃條件下，先用2%的檸檬酸再用0.5%的NaOH和200ppm的NaClO溶液循環清洗，具體來說，兩種溶液都是從給水端到濃水端循環45分鐘，在接下來的45分鐘內以錯流方式清洗。清洗后，用進水沖洗膜系統5分鐘左右，沖洗水排至中和箱T505，當AIT510檢測到PH值為4～10時，沖洗液排入下水道。

2.3.1溶液配制濃酸液箱T504的閥門FV511打開，將水注入箱內。同時固體檸檬酸倒入箱中攪拌混合。此外，用戶也可用檸檬酸溶液直接注入箱內。濃堿箱T506，××%NaOH，由用戶注滿。酸/堿清洗溶液箱T502/3中用過的酸堿溶液排到中和箱T505。酸箱T502自動注入75%水，用于配酸洗液；堿箱T503會加水至90%，用于配堿洗液，過程如下：H512和H513會維持箱內溫度38℃。攪拌器MX502/MX503啟動。30分鐘后（當T-504被濃酸充滿后），泵P502加濃酸至T502箱，直至AIT506檢測PH值為2.1止。如果濃酸箱低液位探頭在T502酸洗液PH值達到2.1之前測到液位低，泵會停止加酸，用戶須為T504補充濃酸。如果，出于任何原因，酸洗液T502達不到PH=2.1，或清洗開始后兩個小時仍達不到35℃，系統會響起警報。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第21頁。同樣的，P503泵會從濃堿箱T506中向堿洗箱T503中加NaOH，直到AIT507檢測PH≥12.0。如果濃堿箱低液位探頭LSL506檢測到液位低，泵會停止，響起警報提醒操作員向T506箱中注堿。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第21頁。酸洗箱T502和堿洗箱T503的加熱器H512/H513會維持溶液在38℃，在清洗循環泵501進行循環時，攪拌器M502/M503會一直工作。為維持PH設定值，濃酸泵P502和濃堿泵P503時一直處于工作狀態。

2.3.2藥液的循環

只有當下列條件存在時，循環才開始；如果條件不對，警報響提醒操作員注意。酸洗箱T502：32℃＜溫度＜40℃，液位＞80%，2＜PH＜2.2堿洗箱T503：32℃＜溫度＜40℃，液位＞80%，12＜PH＜12.2

若以上條件符合：閥門FV502和FV510打開(打開FV510是為防止稀釋酸箱T502)。接下來清洗液按下列步驟清洗HYDRABLOC單元。FV110全開2秒后，FV105全開30秒后，P501啟動。當循環回來的酸液PH＜4.0時，FV512閥打開，FV510關閉，酸溶液重新回到酸液箱T502。在清洗泵P501啟動1分鐘后，如果泵后壓力PIT501＜10psi，會響提示警報。清洗壓力應約為20psi。

HYDRABLOC進行清洗，循環回的流量FIT500的讀數應該在某一范圍內（HYDRABLOC中的每個HYDRAcap組件的流量應約為15gpm）。如果不是這樣，會有警報，提醒操作員檢查。酸溶液循環45分鐘。在此期間，攪拌器M502和加熱器H512保持工作，濃酸泵P502維持T502內的PH值在2～2.2范圍。45分鐘后，FV111打開，再循環一個45分鐘。

開始沖洗：閥門FV501和FV510開2秒后，FV502和FV512關加熱器H512停止加熱，檸檬酸溶液已混合好，等待注入T505進行中和或再利用。沖洗至AIT510檢測PH值為5～9。這時，開始堿液再循環。中空超濾膜技術手冊全文共25頁，當前為第22頁。

NaOH/NaClO循環與酸液循環類似，最后也會經過沖洗，當最后的沖洗開始時，HYDRABLOC已進入備用準備。這是空壓法測試有沒有斷絲的最佳