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20100421 水處理用薄膜模組及其應用
1.
水處理用薄膜模組及其應用水處理用薄膜模組及其應用 博士後研究員:李雨霖博士後研究員:李雨霖 中原大學薄膜技術研發中心中原大學薄膜技術研發中心
2.
水資源概述水資源概述 台灣水資源利用台灣水資源利用 2500公釐/年 降雨時間 地形因素 地狹人稠 新建水庫? 世界平均值之2.6 倍 第18名 工業與農業大量用水工業與農業大量用水 10 %
工業 70 % 農業 20 % 民生用水
3.
傳統污水處理程序傳統污水處理程序 膜分離程序
4.
處理效率高,污染極低 通常不發生相變化,能耗低 工作溫度低,適合熱敏感物質 規模大小與處理能力之變化彈性大 設備體積小,佔地小 膜分離程序的膜分離程序的優點優點
5.
進料端 (Feed) 滲透端 (Permeate) 膜 (Membrane) 驅動力來源:壓力差、濃度差、電位差、溫度差 分離原理:大小、蒸氣壓、膜材吸附力 何謂薄膜分離技術何謂薄膜分離技術??
6.
平板膜 管狀膜 薄膜型態薄膜型態
7.
薄膜材質薄膜材質 纖維素類:醋酸纖維素(CA)、硝酸纖維素(CN) … 聚醯胺類:聚醯胺(PA, Nylon-66)、芳香聚醯胺(Aramid)
… 聚酯類:聚碳酸酯(PC) … 聚碸類:聚碸(PS)、聚醚碸(PES) … 聚烯烴類:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN) … 矽橡膠類:聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚三甲基矽烷丙炔(PTMSP)… 含氟化合物:聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)… 陶瓷類:氧化鋁、氧化矽、氧化鋯… 金屬類:鋁、鈀、銀… 玻璃類:硼酸鹽… 有有 機機 無無 機機
8.
固液分離 (Solid-Liquid Separation,
SLS) –微過濾 (Microfiltration, MF) 、超過濾 (Ultrafiltration, UF) –奈米過濾 (Nanofiltration, NF) 液液分離 (Liquid-Liquid Separation, LLS) –逆滲透 (Reverse Osmosis, RO)、透析 (Dialysis, DA) –電透析 (Electro-dialysis, ED)、離子選擇(Ion-selection, IS) 汽液分離 (Vapor-Liquid Separation, VLS) –膜蒸餾 (Membrane distillation, MD) –滲透蒸發 (Pervaporation, PV) 膜分離程序的種類膜分離程序的種類
9.
薄膜過濾之分類薄膜過濾之分類 http://www.alting.fr/images/cross_flow_details.gif Low Pressure MembraneLow
Pressure Membrane
10.
過濾模式過濾模式 掃流過濾恆壓過濾 time flux cake thickness time flux cake thickness 薄膜堵塞薄膜堵塞
11.
如何減緩薄膜堵塞現象如何減緩薄膜堵塞現象 選擇適當的前處理程序 改質薄膜表面性質 清洗薄膜表面 找尋最佳操作參數(增加剪應力、、) 添加刮刀清除膜面堵塞物 設置適當的膜組
12.
薄膜模組之功能薄膜模組之功能 提供進料液流通之渠道 支撐薄膜 如何在一定體積內增加有效過濾面積,即提高 膜組之填充密度 促進膜面附近紊流的產生,以防止粒子與溶質 的附著進而延長薄膜壽命與操作時間
13.
薄膜模組之種類薄膜模組之種類 管式膜組(>10 mm) 毛細管膜組(0.5~10 mm) 中空纖維膜組(<0.5
mm) 管狀式薄膜 板框式膜組 迴轉盤壓濾式膜組 間隙動態式膜組 螺捲式膜組 褶層濾蕊式膜組 片狀式薄膜
14.
管式膜組管式膜組 http://www.berghof.com/Filtration/en/Products+and+Solutions/Tubular+modules.html
15.
毛細管毛細管//中空纖維膜組中空纖維膜組 http://www.geafiltration.com/technology/membrane_types.asp
16.
管狀膜組進料方式管狀膜組進料方式 管式進料 殼式進料
17.
板框式板框式//圓盤板圓盤板框式膜組框式膜組 (Zeman and Zydney,
1996).
18.
迴轉壓濾迴轉壓濾式膜組式膜組
19.
間隙動態間隙動態式膜組式膜組 (Zeman and Zydney,
1996).
20.
螺捲式螺捲式膜組膜組 Membrane Collection Material Membrane Feed Feed Permeate Concentrate Concentrate Collection Material Spacer
21.
螺捲式螺捲式膜組膜組 Permeate Flow Feed Spacer Arrows
Indicate Permeate Flow Outer Cover Permeate Collection Tube Permeate Collection Material
22.
褶層濾蕊式膜組褶層濾蕊式膜組 (Zeman and Zydney,
1996).
23.
各式膜組之特性比較各式膜組之特性比較 管式膜組 板框式膜組 螺捲式膜組
毛細管式膜 中空纖維膜組 裝填密度 ( m 2 /m 3 ) < 300 100 ~ 400 300 ~ 1,000 600~1,200 30,000 投資成本 高 ---------------------------------------------------------------------------------- 低 堵塞程度 低 ---------------------------------------------------------------------------------- 高 清洗成效 好 ---------------------------------------------------------------------------------- 差 單一薄膜替換 不一定 可以 不行 不行 不行
24.
薄膜生物反應器薄膜生物反應器(MBR)(MBR) Membrane Module 旁流式 Air In Sludge Out Recirculated stream 沉浸式 Air In Sludge Out
25.
薄膜生物反應器之比較薄膜生物反應器之比較 容易控制流速 容易清洗 可在高通量下操作 曝氣效果佳 薄膜模組壽命較久 旁流式 水質較佳 低空間成本 低耗能 膜組多樣化 適用大規模的操作 沉浸式
26.
薄膜模組之選擇薄膜模組之選擇 膜過濾操作的目的:液體或固體或兩者皆是 膜進料液的特性 所需薄膜之材質與可取得之型態,如片狀膜或 管狀膜 操作條件,如操作溫度、壓力、進料流速等, 及是否須經常清洗 操作現場之可用人力與空間大小
27.
薄膜模組之選擇薄膜模組之選擇 RO/NF:螺捲式膜組、中空纖維膜組 UF:板框式膜組、圓管式膜組、螺捲式膜組 MF:板框式膜組、管式膜組、褶層濾蕊式膜組 PV:板框式膜組 ED:板框式膜組
28.
水處理薄膜之相關產業與機構水處理薄膜之相關產業與機構 公司/研發機構 主要產品 材質 菁泉/Alpspring
RO 膜、NF 膜 PVDF、PSF、PVC 康那香/KNH 濾材基布、不織布、MBR、彩妝 PP、PVC、PE、EVA、PVA 全棠/Kintech UF 膜、RO 膜、淨水處理系統 PVDF 膜旺/KME 滲透蒸發膜、MF 膜、MBR 膜組 PTFE、PVDF 長豐/Micropore UF 膜、MBR、RO 膜 PVF、PES、PSF、PVDF、PAN 台灣纖維/Taiwan Fiber 中空纖維膜、MBR PP、PVDF 宇明泰/AMT PTFE 纖維、PTFE 薄膜 PTFE 工業技術研究院/能環所 廢水處理技術 多樣化 薄膜研發中心/RDCMT 膜材的研發與膜組 PTFE、PVDF、PSF、Al2O3
29.
薄膜膜組之應用案例薄膜膜組之應用案例 地表水之淨化 海水淡化 膜組之改良設計
30.
地表水之淨化案例地表水之淨化案例--拷潭淨水場拷潭淨水場 高雄地區自來水水源來自高屏溪與東港 溪,近年因遭受上游社區、事業廢水污 染,水質急速惡化,淨水場因不勝負 荷,供應之自來水中偶有異味產生。 高雄地區工商發達、人口密集,自來水 需求量與日俱增,且其硬度高、口感 差,民眾對於用水品質要求日漸嚴格。
31.
拷潭淨水場處理程序拷潭淨水場處理程序 http://www.kin-tech.com.tw
32.
拷潭淨水場處理程序拷潭淨水場處理程序 超過濾系統 (中空纖維膜組) 低壓逆滲透過濾系統 (螺捲式膜阻) http://www.kin-tech.com.tw
33.
LPROLPRO之之處理程序處理程序 http://www.kin-tech.com.tw
34.
典型海水淡化廠之處理程序典型海水淡化廠之處理程序 http://www.ceec.com.tw/nankan/ma2-4.html
35.
新加坡海水淡化廠新加坡海水淡化廠((TuasTuas South)South) 136,000 m3/d http://sg.ksdb.com/1071414.page
36.
新加坡海水淡化廠新加坡海水淡化廠((TuasTuas)) http://www.toray.com/ir/library/pdf/lib_a170.pdf 第一階段RO系統 第二階段RO系統
37.
板框式膜組之改良設計板框式膜組之改良設計 6010430144B 90105006.74A [H20]out (wt%) [H20]in (wt%) Permeation rate (g/hr-m2) Area (cm2) No. 滲透蒸發系統
38.
板框式膜組之改良設計板框式膜組之改良設計 VIn=0.0085 m/s 速度分佈
39.
板框式膜組之改良設計板框式膜組之改良設計 VIn=0.05 m/s 速度分佈
40.
板框式膜組之改良設計板框式膜組之改良設計 VIn=0.0085 m/s 速度分佈
41.
板框式膜組之改良設計板框式膜組之改良設計 速度分佈 VIn=0.05 m/s
42.
結結 論論 分析廢水成分 選擇適當的膜材以及前處理程序 挑選適合的膜組 找尋最佳化之操作條件
43.
敬敬 請請 指指
教教
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