【導(dǎo)讀】為了提高這本手冊(cè)的應(yīng)用價(jià)值，新增了預(yù)處理、自動(dòng)控。這本手冊(cè)是在膜過(guò)濾領(lǐng)域許多年實(shí)踐的產(chǎn)物，它也是一個(gè)信息的綜合。些常見問(wèn)題的信息，為初步介入膜過(guò)濾領(lǐng)域的新人提供一些幫助，回答一些問(wèn)題。同時(shí)對(duì)膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作的學(xué)習(xí)也有較大的幫助。本手冊(cè)提供的信息相對(duì)于理論計(jì)算和思索，更多的是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，它并不是技術(shù)。雖然書中沒(méi)有太多的數(shù)學(xué)計(jì)算，但它對(duì)于工業(yè)和學(xué)術(shù)應(yīng)用都是。不是一本出版物而已。簡(jiǎn)略了一些基礎(chǔ)的膜和化學(xué)知識(shí)。場(chǎng)份額則相當(dāng)小。由于他們?cè)陬I(lǐng)域的地位，在2020年以前纖維膜系統(tǒng)、陶瓷膜系統(tǒng)和管式。膜系統(tǒng)想成為市場(chǎng)主導(dǎo)的機(jī)會(huì)極小。另一些則用膜達(dá)到一些環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。希望本書能幫助避免許。多以往很容易的犯的錯(cuò)誤。廢棄物或在滲析過(guò)程中未通過(guò)半透膜而保留下來(lái)的滯留物。量組分不產(chǎn)生滲透壓，但實(shí)際現(xiàn)象卻象滲透壓。真正的納濾只截留超過(guò)一價(jià)的負(fù)電荷離子，如硫酸鹽、磷酸鹽,而能通過(guò)單價(jià)的負(fù)離子。

　　

【正文】 非常好 。 由于焊接產(chǎn)生許多潛在的腐蝕危險(xiǎn)，因此應(yīng)盡可能避免焊接。在管道系統(tǒng)中使用抽拔方式制造 T 型接頭和支管。這種方式在乳制品行業(yè)應(yīng)用廣泛，且對(duì)薄壁管道很容易制作 。 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 23 頁(yè) 共 56 頁(yè) 泵的類型和選擇 沒(méi)有泵，沒(méi)有膜過(guò)濾！這個(gè)道理非常簡(jiǎn)單。有幸地是，可供選擇的泵很多。但在膜過(guò)濾過(guò)程中只有幾種類型適用。 在膜系統(tǒng)中泵是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，而且單靠泵也不可能做到太好。以下是在膜過(guò)濾系統(tǒng)中使用的泵的類型： ? 單級(jí)離心泵 ? 多級(jí)離心泵； ? 活塞泵； ? 隔膜泵； ? Mohno 類型的泵 (很少使用 )。 膜系統(tǒng)需要每年 365 天，每天 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此泵的質(zhì)量必須能滿足這個(gè)要求。膜系統(tǒng)的操作條件經(jīng)常與泵供貨商提供的數(shù)據(jù)不符，因?yàn)橄到y(tǒng)的流量和壓力的變化比較大，很少位于設(shè)計(jì)點(diǎn)。 大多數(shù)場(chǎng)合都使用普通的帶封閉葉輪的離心泵 (3000/3600rpm)。對(duì)于乳制品行業(yè)離心泵特別有用，因?yàn)樗鼈兙哂小皢我弧钡奶匦?，有利于用作循環(huán)泵。 正位移泵若不是特別需要，一般應(yīng)盡量避免使用。因?yàn)樗鼈儍r(jià)格較貴、笨重，且大多數(shù)振動(dòng)大而引起管道系統(tǒng)的震動(dòng)。因此必須設(shè)置一個(gè)安全閥避免管道 系統(tǒng)和膜的損壞。在大型系統(tǒng)中可以換用離心泵。但由于離心泵很難達(dá)到低流量高揚(yáng)程，因此對(duì) 小型的 RO 系統(tǒng)需要使用正位移泵 。作者也注意到，一些廠內(nèi)使用正位移泵，但這并不能改變避免使用正位移泵的一般建議。 應(yīng)該特別注意循環(huán)泵的使用。主要的問(wèn)題是因?yàn)殡m然由泵增加的壓力比較小，如 2bar，但進(jìn)水管線中的壓力可能已達(dá)到 40bar，因此循環(huán)泵的包裝必須非常堅(jiān)固，其機(jī)械密封必須特殊設(shè)計(jì)。泵的軸向軸承也必須非常堅(jiān)固。這種不太多，且價(jià)格昂貴。在歐洲，有五家公司占領(lǐng)了這個(gè)市場(chǎng)。他們是： APV－ Pasilac， Stamp， Grundfos， Tetra Laval 和 KSB。 泵的類型 定 義 低速 轉(zhuǎn)速低于 3600rpm 高速 轉(zhuǎn)速高于 3600rpm 單級(jí)離心泵 ? 低速 一般低速離心泵泵用途比較廣泛，其轉(zhuǎn)速規(guī)定如下： 50Hz 電流 3000 轉(zhuǎn) /分鐘； 60Hz 電流 3600 轉(zhuǎn) /分鐘。也可以使用更低轉(zhuǎn)速的，但投資也將相應(yīng)增加。低速主要用于大流量。 當(dāng)流量超過(guò) 100m3/h 時(shí)，可以考慮使用 1500rpm/1800rpm 的泵。有些泵可以操作在1000rpm(在歐洲 )，它們的主要優(yōu)點(diǎn)是效率非常高。有些用于糖加工業(yè)的大流量泵可輸送6000m3/h，其初期投資可以因其低能耗而得以補(bǔ)償。 泵一般使用封閉式葉輪，這樣對(duì)產(chǎn)品的處理比較溫和，且效率高。在膜過(guò)濾廠中使用的泵極少使用開放式葉輪。 ? 高速 高速離心泵主要用于海水脫鹽。在市場(chǎng)上有一些不同類型的高速離心泵。 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 24 頁(yè) 共 56 頁(yè) Sunstrand(美國(guó) )公司銷售轉(zhuǎn)速在 30000rpm 以上的一級(jí)離心泵已有很多年了。這意味著一級(jí)離心泵可以傳遞 70bar或更高的壓力。小一些的泵的效率會(huì)比人們所期望的低些，而大泵的操作效率比較合理。小泵真正的優(yōu)點(diǎn)是泵殼較小，但需要復(fù)雜的齒輪箱，且噪音大。這些年為了更高效率的多級(jí)離心泵人們展開了 激烈的競(jìng)爭(zhēng)。 Enviro Tech(美國(guó) )公司銷售一種特殊的泵， Roto Jet，其整個(gè)高壓端是靜態(tài)的。帶水的鼓室快速旋轉(zhuǎn)，一根皮托管插入鼓室外圍高速運(yùn)行的液體中，將液體的速度動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能量。泵設(shè)計(jì)方案使我們可以看到產(chǎn)生壓力的皮托管。這是一種不同尋常的設(shè)計(jì)。 多級(jí)離心泵 ? 低速 多級(jí)離心泵使用得很多，且似乎有一根行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：其輸出最大壓力為 26bar。壓力在 26bar以下的泵比較容易做，而超過(guò) 26bar 則比較麻煩。 Grundfos(丹麥 )公司在歐洲是流量大于 50m3/h，壓力小于 26bar 的泵的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo) 者。他們同欲分享市場(chǎng)的其它泵生產(chǎn)商展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。這些泵往往可以運(yùn)行許多年而不需要維修。還可以在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，如帶有破壞性的冰凍環(huán)境。 Tonkaflo(美國(guó) )生產(chǎn)用于 RO系統(tǒng)的泵。其在歐洲不太出名，它們和 Grundfos 形成競(jìng)爭(zhēng)。Tonkaflo 泵傳遞壓力可達(dá) 40bar，因此在超過(guò) 26bar 高壓場(chǎng)合銷售良好。 KSB(德國(guó) )生產(chǎn)很多類型的泵，大多用于工業(yè)場(chǎng)合。他們也生產(chǎn)很有趣、大型的工業(yè)多級(jí)離心泵，它們可以在高壓下傳輸每小時(shí)幾百立方米的流量。 Sulzer(瑞士 )制造的泵類似于 KSB，但不如 KSB 有名。 ? 高速 Grundfos(丹麥 )公司 可以生產(chǎn)運(yùn)行轉(zhuǎn)速在 5000～ 6000rpm 的多級(jí)離心泵。這種類型的泵通過(guò)幾級(jí)壓力達(dá)到 70bar。它們通過(guò)一個(gè)扁的帶式裝置達(dá)到這個(gè)速度。通常由一個(gè) Pelton 渦輪驅(qū)動(dòng)，同時(shí)由反滲透離心機(jī)驅(qū)動(dòng) (能量回用 )。 正位移泵 正位移泵不管壓力如何，傳輸幾乎恒定的流量。當(dāng)然也有些實(shí)際的應(yīng)用限制。正位移泵的種類挺多，其中有一些 — 說(shuō)起來(lái) — 比其它的更“正”一些。 ? 活塞泵 最初的柱塞泵有一個(gè)或多個(gè)活塞。市場(chǎng)上有許多生產(chǎn)小型、三個(gè)活塞的柱塞泵，但只有很少的產(chǎn)品適用于膜系統(tǒng)。 ? 均質(zhì)泵 是一種 價(jià)格非常昂貴，但也非常牢固的泵。主要用于牛奶均質(zhì)和其它一些含脂肪的物料的處理。 ? 隔膜泵 和均質(zhì)泵一樣好，價(jià)格更貴。一般用于低流量和高壓的場(chǎng)合。 所有的正位移泵都會(huì)在管線系統(tǒng)中引起震動(dòng)。一般安裝震動(dòng)緩沖器，只要運(yùn)行良好有助于減震。但還是有些震動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)引起管線破裂以及螺釘螺母松動(dòng)等問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)室中，很難避免使用正位移泵。而在工業(yè)系統(tǒng)，則被盡量避免使用。 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 25 頁(yè) 共 56 頁(yè) 預(yù)處理方法和策略 預(yù)處理的策略可以有非常廣泛的目的 ,有時(shí)還可能完全相反 .見表 25。 表 25 預(yù)處理 增加溶解性 PH、溫度及綜合因素 降低溶解性 (使結(jié)晶化 ) 控制結(jié)晶化，使產(chǎn)生微小晶體，如加熱并保持 延遲結(jié)晶化 使用阻垢劑 減少低溶解性的溶質(zhì) 使用離子交換介質(zhì) (如鈣－鈉交換 ) 減少懸浮固體 使用過(guò)濾器、離心分離機(jī)、沈淀、沈降、浮選 減少有機(jī)溶劑 蒸餾 減少重金屬、氧化重金屬 Cr+6→ Cr+3， Fe+2→ Fe+3，以氫氧化物形式沈淀 殺死微生物 巴氏殺菌法、消毒和化學(xué)處理，同時(shí)去除死去的微生物 微生物變異的高度濃縮 蛋白的發(fā)酵 在反滲透前去除不溶性的有機(jī)固體 使用納濾或超濾，例如去除腐殖酸或不溶解的礦物油。 料液中的懸浮固體是非常難 處理的問(wèn)題。到目前為止，一般采用的預(yù)處理方法是傳統(tǒng)的過(guò)濾。在最初的乳制品行業(yè)中也會(huì)使用離心的方法。 微生物代表了一個(gè)特殊的問(wèn)題。不管它們是死或活，都可能阻塞膜片?；畹奈⑸锟赡芡ㄟ^(guò)自生的新陳代謝產(chǎn)物或與料液中的細(xì)菌反應(yīng)而引起阻塞。死的微生物的細(xì)胞殘害，主要是細(xì)胞膜，可以引起阻塞。從物料中去除細(xì)胞殘骸和新陳代謝產(chǎn)物是非常困難的，因?yàn)橛杉?xì)胞產(chǎn)生的各種物質(zhì)一般具有抗氧化能力和抗高 pH 值環(huán)境的能力。 表 28 和表 29 列出了在預(yù)處理中使用的常規(guī)方法。雖然能列出的預(yù)處理方法非常多，但一般使用的方法很少。因此，如果你需要處 理一種沒(méi)有在此列出的產(chǎn)品，可以采用在此表中列出的同類產(chǎn)品相同的預(yù)處理方法。雖然這部分信息是通過(guò)行業(yè)整理的，也可以象以下列出的那樣，通過(guò)產(chǎn)品的類型歸類。 例如： 蛋白質(zhì)：奶酪、奶類 (母牛奶、羊奶、馬奶、水牛奶 )、黃豆蛋白、豌豆蛋白、酵素蛋白、血漿、魚刺水和魚凍。 多糖：角叉 (菜 )膠、果膠、瓊脂、樹脂、黃原膠。 果汁：蘋果汁、梨汁、菠蘿汁。 預(yù)過(guò)濾的要求變化很大。管式膜對(duì)料液中的顆粒有耐受力，其它的所有系統(tǒng)都要求對(duì)料液進(jìn)行過(guò)濾。表 26 提供了一些指導(dǎo)。 表 26 預(yù)過(guò)濾要求 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 26 頁(yè) 共 56 頁(yè) 流道 亦可見表 11 管式系統(tǒng) 1 英寸 過(guò)濾至毫米級(jí) 管 系統(tǒng) 英寸 應(yīng)在 左右 纖維系統(tǒng) 2mm 必須達(dá) 100 微米或更小 板框系統(tǒng) 1mm 必須達(dá) 5微米或更小 卷式組件 90mil 必須達(dá) 100 微米或更小 卷式組件 47mil 必須達(dá) 5微米或更小 卷式組件 30mil 必須達(dá) 10 微米或更小 中空精纖維系統(tǒng) 未定義 非常敏感，建議物料進(jìn)行超濾或微濾 表 27 列出了在膜表面發(fā)現(xiàn)的最常見的物質(zhì)。 表 27 與膜相對(duì)抗的物質(zhì) 對(duì)抗物質(zhì) 無(wú)機(jī)材料 有機(jī)材料 生物量 纖維 酸 ╳ ╳ 海藻 氫氧化鋁 (Al(OH)3) ╳ 氧化鋁 (Al2O3) ╳ ╳ 細(xì)菌 硫酸鋇 (BaSO4) ╳ 碳酸鈣 (CaCO3) ╳ 磷酸氫鈣 (CaHPO4) ╳ 陽(yáng)離子 ╳ 動(dòng)物卵黃系帶 ╳ 氫氧化鉻 (Cr(OH)3) ╳ 染色、聚酰胺、聚酯、 ╳ ╳ 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 27 頁(yè) 共 56 頁(yè) 棉制品 脂肪 ╳ 纖維 (紡織品 ) ╳ ╳ 過(guò)濾器 ╳ ╳ 提純 (水果、奶酪、酵素等 ) ╳ ╳ 凝聚劑 青草、大麻 ╳ ╳ 油脂 ╳ 頭發(fā) ╳ ╳ 腐殖酸 ╳ 氫氧化鐵 (Fe(OH)3) ╳ 橡膠 ╳ 碳酸鎂 (MeCO3) ╳ 氫氧化錳 (Mn(OH)2) ╳ 中密度玻璃纖維排水 ╳ ╳ 金屬銼屑 ╳ 油 ╳ 油漆 ╳ 造紙加工排水 ╳ ╳ ╳ 蛋白質(zhì) ╳ 紙漿排水 ╳ ╳ ╳ 砂、二氧化硅 (SiO2) ╳ 硅油 ╳ 淤泥 ╳ 溶劑 ╳ 硫化鍶 (SrSO4) ╳ 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 28 頁(yè) 共 56 頁(yè) 酵母、發(fā)酵粉 ╳ 表 28 預(yù)處理方法－ 1 物理法 化學(xué)法 加熱法 電化學(xué)法 離心 /分離 ╳ 聯(lián)合體 ╳ 不溶性空氣浮選 ╳ 電子凝聚作用 ╳ ╳ 過(guò)濾器 ╳ ╳ 絮凝作用 ╳ 加熱并保持 ╳ 膜 ╳ ╳ 臭氧 ╳ 巴氏殺菌法 PH ╳ 沈淀 ╳ 蒸餾 ╳ 熱交換 ╳ UV ╳ 表 29 預(yù)處理方法－ 2 乳制品 食品 廢水 應(yīng)用水 處理水 離心 /洗滌機(jī) ╳ ╳ ╳ 復(fù)合物 ╳ 不溶性空氣浮選 ╳ ╳ 電子凝聚作用 ╳ 過(guò)濾器 ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 29 頁(yè) 共 56 頁(yè) 絮凝作用 ╳ 加熱并保持 ╳ 膜 ╳ ╳ 臭氧，氯氣 ╳ 巴氏殺菌法 ╳ ╳ PH ╳ ╳ 沈淀 ╳ 蒸餾 ╳ ╳ 熱交換 ╳ ╳ ╳ ╳ UV ╳ UV＋ H2O2 ╳ 名詞“過(guò)濾器”代表了許多類型的過(guò)濾器。一般大都是終端過(guò)濾器，但也存在錯(cuò)流過(guò)濾過(guò)濾器。大多數(shù)與膜過(guò)濾系統(tǒng)相連接的過(guò)濾器有套筒過(guò)濾器、袋式過(guò)濾器、砂礫過(guò)濾器、移動(dòng)帶式過(guò)濾器、預(yù)涂助濾劑的過(guò)濾機(jī)。 藻類、細(xì)菌、酵母 、 vira? 一般原則上藻類、細(xì)菌、酵母、 vira 等的計(jì)數(shù)應(yīng)少于 100 個(gè) /ml。 然而有時(shí)即使少得只有 10 個(gè) /ml 也會(huì)成問(wèn)題，但 108個(gè) /ml 卻不一定有問(wèn)題 。因此，必須咨詢有經(jīng)驗(yàn)的工程師，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)是選擇合適的預(yù)處理方法時(shí)唯一可靠的方法。 在常規(guī)的過(guò)濾方法后增加熱處理或加氯消毒也有一些成功的案例。 生物堵塞 “生物堵塞”一詞一般用于描述微生物、細(xì)菌、酵母、細(xì)胞尸體或新陳代謝產(chǎn)物的沈淀。生物堵塞遠(yuǎn)沒(méi)有很好的界定，但不管怎樣，一般經(jīng)驗(yàn)表明它很難去除。預(yù)處理的成功僅限于證明物料中有一些非常小的細(xì)胞物質(zhì)，膜過(guò)濾裝 置可以在細(xì)菌安全的溫度下進(jìn)行操作