超滤组件在自来水给水处理中的应用 - 环球过滤分离技术网（http://guolvfenlitech.com）是中国过滤.分离.净化.纯化、超洁净技术行业领先的前沿科技、产品和技术信息供求，技术解决方案，技术交流分享以及过滤、分离、纯化、超洁净产品和技术供需服务平台。

超滤系统是市政自来水中的新兴技术，因为其具有自动化程度高，占地面积小，出水水质好，可以截留致病细菌及病毒，已在自来水升级改造中备受青睐，本文以压力式超滤组件在某自来水厂中升级改造中的应用为例，介绍了超滤组件在自来水长升级改造中的优式。使用超滤后，该水厂的出水水质达到0.2NTU之下，无细菌检出，完全符合饮用水卫生标准。

随着城市饮用水净化工艺的不断发展和完善，从20世纪初的第一代城市饮用水净化工艺到20世纪70年代的第二代饮用水净化工艺（深度处理），城市饮用水的水质不断提升。2007年7月1日正式实施的新的《生活饮用水卫生标准》，对饮用水水质提出了更高的要求。水质指标由原标准的35项增加至106项，增加了71项，还对原标准35项指标中的8项进行了修订，对饮用水净化工艺提出了更高的要求。

随着水源的水质的恶化以及水资源的短缺，原有的工艺不但不能有效的杀灭和控制饮用水中的有害微生物，甚至会在杀菌和过滤过程会造成生物的污染和毒素的产生。在这种背景下，以超滤为核心技术的更为安全有效的第三代城市饮用水净化工艺，成为水行业的希望。
超滤膜的孔径小于水中的病毒、细菌、原生动物、藻类等致病微生物，几乎能将水中的微生物全部去除，可以获得生物稳定性更高的产水。有效地解决城市应用水的问题。超滤的应用又具有自动化程度高，操作简单，占地面积小的优点为其获得水行业的青睐。同时超滤组件在化工，石油，钢铁等行业的成功应用也为超滤组件在饮水领域提供了丰富的经验。

原水水源为北方湖泊水，浊度超标较多，CODMn ，氨氮指标相对较好。要求的产水量为2000吨每天，出水达到国家饮用水标准，原有的过滤工艺为传统工艺，占地面积较大，希望在不影响产水水质的条件下进行改进。相关指标如表1所示。

原水首先经过一体净化水设备去除掉水中大部分悬浮物和胶体状物，降低浊度；经过50微米的保安过滤，从而更好地保证超滤系统的运行；经过超滤系统以去剩余的浊度，微生物，病毒，等。

整个工艺较为简单，虽然传统的工艺有所保留，但传统工艺运行特征有所改变。不采用超滤，在添加絮凝剂后，一体式净化器也可使降低浊度到1NTU果，但需要较长的时间，整个沉淀过滤需要30min；而使用超滤后，沉淀过滤只需要7~8min，一体化净水器的出水水质在5NTU附近，进一步利用超滤保证浊度的去除以及生物的安全性。要到达相同的出水水质，使用超滤比不适用超滤可以提高4倍的设备利用率，或者说占地面积减少了3/4。

超滤后的杀菌剂添加装置，也更改了其原来的角色，由杀菌作用变为了只提供保证管道运输过程中的安全性，减少了药剂的使用量。

超滤系统是整个工艺改造重要组成部分。选择组件和组件运行的参数对保证正常的运行非常重要。超滤的选择应根据不同的入水水质。在一些水厂改进中，由于水质较为复杂，在超滤前面添加了活性炭等工艺，并使用浸没式超滤，以增加抗冲击能力，但浸没是超滤的通量较低一般为30LMH左右，需要气洗和经常性反洗。在此次工艺中，由于只有浊度超标，因此前面仍为传统的过滤，而在后端采用了压力式超滤组件，与浸没式超滤组件相比，压力式超滤组件的通量可以更高，更加容易控制，占地面积更小。

超滤系统的设计参数如表2所示，为了更好减弱水质在冬夏的波动，过滤模式采用了错流方式，错流水量为10吨/h，为了超滤组件更好的运行，同时设计了3种方式的冲洗：

（1）常规水反洗：每套超滤装置运行完一个周期后，一般都要进行一次常规水反洗冲洗掉易于剥离的胶体。根据其水质和现场的中试，常规反冲洗的运行周期设为30min,在此周期内，压差增加较少，反洗后压差可恢复。

（2）加药反洗(CEB)：每套超滤装置都有加药反洗的设定。主要药剂为次氯酸钠。原设计每个反洗周期进行一次化学反洗，保证超滤组件的正常运行，但根据现场的运行情况，缩短为每3个反洗周期进行一次加药反洗。

（3）化学恢复性清洗（CIP）：随着运行时间的增加，总有一些污染物不能被维护性的反洗清洗掉，而造成通量下降，压差上升，这时需要化学恢复性清洗。当过滤压差达到0.15Mpa之上需要化学清洗。药剂应根据实际情况进行决定。

目前市场中超滤膜从膜丝材质、截留精度、膜丝结构和膜组件特点各有不同，所以需要根据具体项目水质情况及用途来确定选择合适的超滤膜组件。根据水源特点，超滤膜选择了坎普尔公司的内压膜SVU-1060C。与其他公司的组件相比，坎普尔公司的超滤膜具有亲水性好，纳污能力强，精度高，膜强度好的特点。在选择超滤膜时，应注意一下几点：

1）选择亲水性好的超滤膜。亲水性的优劣直接关系到超滤膜运行过程中的通量的稳定性以及可恢复性。本次选用的超滤膜采用成膜液共混亲水材料和成膜后化学交联的亲水处理专利技术，使得膜表面的亲水性得到深化和固定，亲水性不会随运行时间延长和化学清洗而损失。

2）选择纳污能力强的超滤膜。目前国内市场常用毛细管（或称中空纤维）内压超滤膜，内径大多小于0.9 mm。使用时，水质稍有波动，即容易出现污堵现象，压差增加很快，清洗不易恢复。结合本次案例为饮用水，需要保证出水的稳定性，选用了内径为1.2 mm的抗污染超滤膜，有效地增强超滤组件的抗污染性能。

3）选择截留精度高的超滤膜。为了确保出水水质以及生物安全性，本次选用超滤膜的截留分子量为45,000Dalton，过滤孔径小于0.01µm，出水水质优良，同时保证了生物的完全截留。

4）选用不易断膜的超滤组件。针对较为棘手的断丝问题，应该从膜强度以及膜束跟部着手解决膜丝断裂问题。首先，本次选用的内压超滤膜为均相非对称的多孔结构膜，由致密的分离层和较为疏松的支撑层组成。结合指状结构和海绵状结构的特点，膜丝两侧为致密的海绵状结构，中间为透水性好的指状结构，保证膜丝强度的同时又有很好的透水性能，如2所示。其次，针对膜根部与浇铸层结合部容易断裂的问题，坎普尔内压超滤膜组件采用了根部添加弹性材料的专利技术，实现了根部与环氧树脂浇铸层的柔性连接，彻底杜绝了中空纤维膜根部断裂的隐患。

超滤运行的出水浊度如图4所示。虽然入水水质有所波动，但经过超滤后，出水水质一直保持在0.2NTU一下，超滤的工作机理是压力驱动下的筛分作用，大于超滤孔径的杂质均会得到较好的截留，出水浊度不会随着入水浊度的变化而变化。

经过半年的运行，出水水质稳定，但过滤压差0.06~0.10Mpa之间有所波动，当压差达到0.16Mpa时进行了化学清洗，化学清洗后超滤组件运行恢复了正常。以下问题在生产过程中应加以注意：
1）水温对膜通量的影响较大，水温不单是影响水的粘度而改变过滤阻力，水温还会影响絮凝剂的作用，应充分作好记录，有条件的情况下增加换热器。

2）根据系统的流量、压力的变化，及时做好化学清洗工作。
3）由于膜系统是自动化运行，各种的加药系统，反洗系统，应该给予足够的监控。

以湖泊水为水源，通过传统过滤与超滤相结合的方式，将压力式超滤组件应用于自来水升级改造成，所获得水质好于我国生活应用水的卫生标准，出水浊度在0.2NTU之下，为其他自来水厂的升级改造提供了经验。