旭化成 關(guān)于水處理行業(yè)超濾膜選擇與應(yīng)用的探討

關(guān)于水處理行業(yè)超濾膜選擇與應(yīng)用的探討2013年12月2日

旭化成分離膜裝置（杭州）有限公司2如何選擇超濾膜？選擇產(chǎn)品的考量要素：1、材質(zhì)2、制備工藝3、產(chǎn)品的特點(diǎn)4、能解決怎樣的問(wèn)題5、產(chǎn)品的綜合性價(jià)比6、是否已被市場(chǎng)廣泛的認(rèn)可選擇產(chǎn)品的考量要素：材質(zhì)制備工藝產(chǎn)品特點(diǎn)解決的問(wèn)題綜合性價(jià)比市場(chǎng)認(rèn)可度如何選擇超濾—上下游考量要素4什么材質(zhì)最適合做超濾膜？5超濾膜匹配度最好的材質(zhì)--PVDF?高機(jī)械強(qiáng)度?高化學(xué)穩(wěn)定性

（除堿外）PVDF（Polyvinylidenefluoride）PVDF聚偏氟乙烯PVC聚氯乙烯PES聚醚砜PAN聚丙烯腈CA醋酸纖維素金剛石和石墨的區(qū)別？都是由碳元素構(gòu)成的，金剛石---高結(jié)晶狀態(tài)石墨---無(wú)定型狀態(tài)7超濾膜是怎么做成的呢？有機(jī)MF/UF的代表性制膜工藝非溶劑誘導(dǎo)相分離法徑跡蝕刻法熱誘導(dǎo)相分離法拉伸開孔法使聚合物溶液與非溶劑接觸，通過(guò)將非溶劑擴(kuò)散滲透到聚合物溶液內(nèi)來(lái)降低溶解能力，誘導(dǎo)相分離的方法。特殊的潛在溶劑和聚合物在高溫條件下溶解為均相溶液，再通過(guò)降溫誘使相分離，并除去溶劑，得到多孔膜。熔融結(jié)晶高分子，從混合槽內(nèi)擠壓出來(lái)并冷卻成形，而后再進(jìn)行拉伸使膜片結(jié)晶堆開裂成孔。將中性子線照射到聚合體膜上，然后采用藥品蝕刻，中性子線貫通后形成膜孔。全球最先進(jìn)的膜制備工藝–

旭化成TIPS

①旭化成TIPS法

②一般TIPS法制膜方法膜的一般結(jié)構(gòu)旭化成TIPS法多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一般TIPS法球狀構(gòu)造NIPS（濕法）表面薄層，有支持層的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)非溶劑誘發(fā)相分離法：NIPS(Non-solventInducedPhaseSeparation)

將聚合物用溶劑溶解成均一溶液，通過(guò)與非溶劑相接觸促使發(fā)生相分離熱誘發(fā)相分離法：TIPS(ThermallyInducedPhaseSeparation)

在高溫下將聚合物和溶劑溶解成均一溶液，再通過(guò)降溫誘導(dǎo)發(fā)生相分離完全均一海綿體的孔狀結(jié)構(gòu)(勻質(zhì)膜)由內(nèi)到外都起到了過(guò)濾效果。大孔區(qū)完全無(wú)過(guò)濾效果真正實(shí)現(xiàn)過(guò)濾效果的只有表層表層的負(fù)荷大，極易造成破損典型雙皮層不對(duì)稱結(jié)構(gòu)超濾膜超濾膜微觀結(jié)構(gòu)分析典型均質(zhì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)超濾膜11旭化成超濾的產(chǎn)品特點(diǎn)是什么？全球標(biāo)桿超濾特點(diǎn)—3高1強(qiáng)1長(zhǎng)過(guò)濾通量高使用壽命長(zhǎng)抗沖擊性能強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性高物理強(qiáng)度高UNA-620AUHS-620A高通量運(yùn)行業(yè)績(jī)之一（日本某飲用水項(xiàng)目）項(xiàng)目名稱：Kakitsubata自來(lái)水廠處理規(guī)模

:40,200m3/D膜組件數(shù):UNA-620A×160

支運(yùn)行始期：2008年4月＜運(yùn)行條件＞凈通量209LMHEFM：NaOHor硫酸,2~5天1次CIP：NaClO+NaOH→硫酸,半年1次

回收率：99.9%（2段膜系統(tǒng)）TMP：60-70kPa/最低水溫：16℃

產(chǎn)水水質(zhì)：0.001NTU

膜破損檢測(cè)儀器（在所有膜組件上都有安裝）＜配套設(shè)備＞*每支膜組件上都設(shè)置了檢測(cè)儀，通過(guò)利用物理清洗時(shí)的空氣進(jìn)行膜破斷檢測(cè)。*每套膜系統(tǒng)上都設(shè)置了顆粒計(jì)數(shù)器，可檢測(cè)出數(shù)um的顆粒。*每套膜系統(tǒng)上都設(shè)置了精度為0.0001度的高感應(yīng)濁度計(jì)，可隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。處理規(guī)模：48,000m3/d原水種類：海水膜組件型號(hào)：UNA-620A運(yùn)行時(shí)間：2007年10月Flux:93-106LMH（設(shè)計(jì)通量）過(guò)濾30min→反洗/氣洗60sec→正沖30sec預(yù)處理：3~5ppmNaClOEFM：一次/天，900ppmNaClO

一次/月，2%檸檬酸CIP：一次/半年,堿洗:5000ppmNaClO+2%NaOH

酸洗：2%檸檬酸膜回收率：94%以上

運(yùn)行4年間膜破損根數(shù)：13根

斷絲率為0.0001%/年低斷絲率運(yùn)行業(yè)績(jī)之一（浙江某海淡項(xiàng)目）項(xiàng)目名稱原水種類檢測(cè)時(shí)累積運(yùn)行時(shí)間斷絲數(shù)量（根）膜絲總數(shù)量（根）年斷絲率山東某鋼廠除鹽水項(xiàng)目地下水4年3554,4000.00014%河北某電廠除鹽水項(xiàng)目地表水3.5年0594,0000浙江某電廠海水淡化項(xiàng)目海水4年133,168,0000.0001%廣東某電廠海水淡化項(xiàng)目海水2年04,435,2000山西某電廠鍋爐補(bǔ)給水項(xiàng)目園區(qū)中水5年131,267,2000.0002%北京某污水廠中水回用項(xiàng)目市政中水3年43,643,2000.00003%河北某鋼廠除鹽水項(xiàng)目鋼廠綜合廢水3年05,372,4000陜西某石化廠廢水回用項(xiàng)目石化廢水5年2369,6000.0001%國(guó)內(nèi)部分項(xiàng)目斷絲情況統(tǒng)計(jì)導(dǎo)致膜斷絲的原理膜斷絲原理

膜聚合物結(jié)構(gòu)被破壞（≒物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)劣化）聚合物分子量變小膜的拉伸度下降由于反洗及氣洗的物理性沖擊導(dǎo)致膜發(fā)生斷絲「拉伸度」下降率越小、膜越不易發(fā)生斷絲→選擇拉伸度強(qiáng)的膜就可減少斷絲率→選擇耐藥性高的膜也可降低斷絲率高化學(xué)強(qiáng)度運(yùn)行業(yè)績(jī)之一（河北某焦化項(xiàng)目）處理規(guī)模：4,560m3/d原水種類：焦化廢水膜組件型號(hào)：UNA-620A運(yùn)行時(shí)間：2009年10月CIP(3)：堿洗:3000ppmNaClO+4wt.%NaOH

Mar.2011

酸洗：2wt.%檸檬酸+2wt.%HClCIP清洗條件：CIP(1)：堿洗:3000ppmNaClO+2wt.%NaOH

Sep.2010

酸洗：2wt.%檸檬酸CIP(2)：堿洗:3000ppmNaClO+2wt.%NaOH

Mar.2011

酸洗：2wt.%檸檬酸注：2011年3月由于預(yù)處理系統(tǒng)出問(wèn)題導(dǎo)致UF膜受到嚴(yán)重污染旭化成超濾的清洗解決方案污染物清洗藥劑濃度細(xì)菌、微生物有機(jī)物NaCLOUpto5,000ppm有機(jī)物，膠體硅油脂類污染物NaOHUpto4wt%無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)膠體HNO3HCLOxalicAcidCitricAcidEDTA(乙二胺四乙酸)Upto10wt%Upto10wt%Upto2wt%Upto10wt%Upto0.4wt%（殺菌）NaCLO

H2O210to100ppmUpto1wt%一次堿洗以8小時(shí)計(jì)算、藥物清洗頻率:半年1次×10年上述圖標(biāo)中浸泡日數(shù)約與7天相當(dāng)一個(gè)月1次×10年上述圖標(biāo)中浸泡日數(shù)約與40天相當(dāng)用旭化成TIPS法制備的MicrozaPVDF膜至少擁有相當(dāng)于10年以上的耐藥性化學(xué)穩(wěn)定性--MicrozaPVDF膜的耐堿性膜絲的抗藥性實(shí)驗(yàn)之一TensileelongationretentionTensileelongationretentionTensileelongationretention0hr3hr后24hr后（從左至右）

MicrozaA公司

B公司浸泡在5,000mg/l-NaClO

和1%-NaOH的混合溶液中CF2‐CH‐CF‐CH2Hn‐FOHnCF2‐CH=CF‐CH2－PVDFFCF2‐CH=CF‐CH=CF‐CH=

CF‐CH22OH－‐2Fm呈褐色氧化劑（NaClO)CF2‐CH=CF‐CH=O

HO‐CF‐CH=CF‐CH2m主要鏈段斷裂（降解）－－膜絲的抗藥性實(shí)驗(yàn)之二強(qiáng)抗沖擊性運(yùn)行業(yè)績(jī)之一（山東某鋼廠項(xiàng)目）2011年1月中下旬水質(zhì)波動(dòng)期間，通過(guò)提高CIP清洗頻率系統(tǒng)產(chǎn)水量仍可確保。水質(zhì)恢復(fù)正常后，系統(tǒng)也恢復(fù)正常。非正常運(yùn)行CIP清洗頻率：2天1次(5000ppmNaClO+2%NaOH4h循環(huán))

---由于需水量大，業(yè)主未進(jìn)行酸洗正常運(yùn)行CIP清洗頻率：1月1次堿洗：3000ppmNaClO+1%NaOH6hr

酸洗：2%檸檬酸2hr至2011年4月,累計(jì)斷絲3根,運(yùn)行4年的斷絲率為0.00014%/年2011年1月中下旬，原水水質(zhì)發(fā)生劇烈波動(dòng)，且?guī)в袕?qiáng)烈刺鼻味道。原水：地表水處理量：8400m3/d膜型號(hào)：UNA-620A運(yùn)行時(shí)間：07年3月閥門單元：3套已穩(wěn)定運(yùn)行六年多處理規(guī)模

:30,000m3/D（2000年1月運(yùn)行）

42,000m3/D（2006年增設(shè)）支數(shù):

300支(2001年)

420

支(2006年)膜組件型號(hào):USV-6203/UNA-620A

(300支)/(120支)

運(yùn)行7年間膜破損根數(shù)：12根斷絲率：0.00009%/年＜運(yùn)行條件＞Flux：

90.8LMH過(guò)濾：

30min（全流量過(guò)濾運(yùn)行）反洗：1.75min（添加次氯酸鈉:10mg/L）回收率：97.6%EFM：

1次/天×30min（NaClO:25mg/L）原水濁度：1-3N.T.U.膜處理水濁度:0.04N.T.U.長(zhǎng)壽命運(yùn)用業(yè)績(jī)之一（SanPatricioWaterworks）23旭化成超濾能為我們帶來(lái)什么？解決客戶的實(shí)際問(wèn)題過(guò)濾通量高使用壽命長(zhǎng)抗沖擊性能強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性高物理強(qiáng)度高節(jié)省初期投資更換成本更低解決不確定因素膜恢復(fù)性能好斷絲率極低25怎么去評(píng)判超濾產(chǎn)品的性價(jià)比？

歐美通用評(píng)標(biāo)方法:NetPresentValue/TotalPresentWorth即：保證同等功能基礎(chǔ)上的微/超濾膜系統(tǒng)20年生命周期總成本

(同等功能？如：系統(tǒng)設(shè)備能使用20年、自動(dòng)完整性檢測(cè)、自動(dòng)化學(xué)清洗）20總成本=一次性投資+20年運(yùn)行成本如何計(jì)算？一次性投資=土建+機(jī)電設(shè)備+安裝調(diào)試 （1）每年運(yùn)行成本=能耗+化學(xué)藥劑消耗+生產(chǎn)廢水處理費(fèi)用 （2）膜的更換成本=膜的更換價(jià)格*膜數(shù)量*(20年/膜的擔(dān)保年限-1) （3）20年總成本=(1)+(2)*20+(3) （注：沒(méi)有考慮銀行利率）最科學(xué)的評(píng)價(jià)方法---NPV27產(chǎn)品的市場(chǎng)認(rèn)知度？

超濾市場(chǎng)的先驅(qū)領(lǐng)導(dǎo)者材質(zhì)---采用最適合制膜的PVDF材質(zhì)小結(jié)：性價(jià)比---膜系統(tǒng)生命周期的總成本最佳優(yōu)勢(shì)---為客戶解決實(shí)際問(wèn)題節(jié)省初期投資、低斷絲率、膜清洗恢復(fù)

能力強(qiáng)、對(duì)應(yīng)各種不確定因素能力強(qiáng)特點(diǎn)---3高1強(qiáng)1長(zhǎng)高通量、高強(qiáng)度、高耐藥抗沖擊性能強(qiáng)、壽命長(zhǎng)工藝---采用獨(dú)家最先進(jìn)膜制備技術(shù)市場(chǎng)認(rèn)可度---全球有900余個(gè)業(yè)績(jī)旭化成完善的售前售后服務(wù)內(nèi)容售前杭州技術(shù)部技術(shù)交流初步方案設(shè)計(jì)中試試驗(yàn)售后指導(dǎo)安裝調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)業(yè)主培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)化學(xué)清洗現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)完整性檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)定期回訪水質(zhì)分析膜絲解析品質(zhì)第一客戶至上詳細(xì)設(shè)計(jì)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)方案交流確認(rèn)EM設(shè)計(jì)方案現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的快速對(duì)應(yīng)旭化成超濾規(guī)