袁琳

摘要：面对目前水质污染加剧而水质标准提高的严峻局面，超滤膜由于具有独特的技术优点,在饮用水处理中的应用的越来越多。本文介绍了超滤技术及其组合技术，并探讨了压力式超滤技术在给水厂中的应用。

关键词：超滤技术；给水厂；压力式超滤

中图分类号： S276 文献标识码： A

一、超滤技术

超滤是一种压力驱动的膜分离过程，主要由筛除机理去除水中杂质，在压力作用下，水从高压侧透过膜到低压侧，水中大分子及微粒组分被膜阻挡，水逐渐浓缩后以浓缩液的形式排出。超滤适用于分离大分子物质、胶体、蛋白质，所分离溶质的分子量下限为几千，所分离组分孔径范围0.001～0.05μm，有效地去除了水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，是替代活性炭过滤器和多介质过滤器的新一代预处理产品。超滤膜的类型主要有平板超滤膜、管式超滤膜、毛细式超滤膜、中空纤维超滤膜和多孔超滤膜。超滤膜的材料又可以分为有机高分子材料和无机材料两大类，有机高分子材料主要有醋酸纤维素、聚丙烯、聚酰胺和聚砜，也可采用聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。无机材料主要有陶瓷、金属、玻璃、硅酸盐以及碳纤维。超滤技术的操作压力低，设备投资费用和运行费用低，无相变，能耗低，可有效分离水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，但对金属离子没有任何的去除能力，对小分子量有机物的去除能力较低。

二、超滤组合工艺

超滤膜截留的分子量比较大，去除溶解性的有机物、金属离子、溶解性盐以及一些小分子的有机物效果差。所以，更多是采用超滤和其他的工艺的组合工艺来提高对该类污染物质的去除的效果。

（一）PAC—UF组合工艺

PAC—UF的组合技术是目饮用水的处理技术的一个研究热点。此工艺的优点就是可以把PAC对于低分子有机物的吸附作用和UF对于大分子有机物以及病菌等微生物的筛分作用很好地结合在一起，这在很大程度上提高了有机物的去除率，可以有效减缓膜的污染。错流过滤和死端过滤在PAC投量相同时，对有机物的去除率相同，但错流过滤更能延长水与PAC的接触时间，因此效果更好。

（二）混凝一UF组合工艺

混凝一UF组合工艺能够提高有机物去除率的原理是：首先，通过混凝作用使小分子有机物形成微絮体、改善了其分离性，这些微絮体通过超滤膜时被截留，从而使水中可凝聚小分子有机物和大分子有机物得到最大限度的去除。混凝不但能有效的去除水中的天然有机物，而且能缓解膜污染，混凝无论在错流过滤模式或死端过滤模式下都可改善膜的渗透性能.而且普通混凝条件比在线混凝效果要好，混

凝一超滤系统的运行效率与混凝剂的投加量、适宜的pH等参数有关。

（三）其他预处理形式与超滤技术联合工艺

国内有人采用生物陶粒柱-PAC作为超滤膜的预处理工艺来进行试验。试验中发现生物陶粒柱可以有效去除浊度以及细菌，从而减轻超滤膜的负荷。同时，生物的陶粒柱-PAC联合作为预处理可以有效提高有机物的去除效果，并可减轻超滤膜产生的膜污染，维持较高膜通量。国外一些学者把颗粒活性炭(GAC)和超滤膜组合，利用颗粒活性炭来去除低分子量的溶解性的有机物。并且通过实

验发现因GAC吸附作用及微生物降解作用，可有效的提高水中的有机物的去除率，提高出水的水质。

三、超滤技术在我国给水厂中的应用

（一）工程概况

某给水厂由于周边需水量大幅增加，滤池过滤能力不能满足需求。公司决定对该水厂进行改造使过滤能力增加5×104m3/d。

（二）改造试验

1、试验

试验所用原水为西江水，中试试验系统由混凝沉淀常规处理系统+压力式超滤处理系统组成。本试验所采用压力式超滤系统是国内某厂家生产的中空纤维柱式超滤膜系统，运行参数为：膜通量为80L/（m2·h），连续产水28分钟后停止产水，清洗2分钟，之后继续产水，每天一次维护性清洗。2013年9月18日～2013年11月5日，超滤系统正式运行，每天监测混凝沉淀+压力式超滤系统的出水水质，同时考察超滤系统的跨膜压差（TMP）变化、确定化学清洗方式。

2、分析项目及方法

TMP：真空表直接读数；

浊度：HACH一2100A浊度仪；

颗粒数：HIAC一9703型颗粒计数仪；

CODMn：酸性高锰酸钾法；氨氮：纳氏试剂分光光度法。

3、试验结果与讨论

试验期间，压力式超滤系统出水水质：原水CODMn0.72～2.41mg/L，经过混凝沉淀，压力式超滤系统出水CODMn0.2～1.44mg/L，平均去除率约33.5%；原水氨氮0.071～0.367mg/L，系统出水氨氮0.024～0.16mg/L，平均去除率为35.79%；西江原水浊度为3.26～9.68NTU，压力式超滤出水浊度为0.026～0.079NTU。试验系统最终出水达到了《生活饮用水卫生标准》（GB5749一2006）和《饮用净水水质标准》（CJ94一2005）。

超滤系统TMP变化在正常运行的46天里逐渐增大，从43.5KPa升高至57.0KPa，上升趋势相对平缓；每个产水周期反洗前后，压力变化2～6Kpa。用混凝沉淀作为超滤的预处理工艺，缓解了超滤膜污染，超滤膜受到的污染少。

超滤系统TMP于11月4日升高到了56.1kPa，于是对系统进行在线化学清洗。先用HCl浸泡膜丝，同时不断曝气抖动膜丝，从而去除膜丝最外面的无机物，然后再用NaClO浸泡膜丝，去除膜表面附着的有机物。化学清洗后，系统TMP从56.1kPa降低到了44.2kPa，因此可知，这种化学清洗方式效果明显，能有效控制膜污染。

（三）工艺设计

根据试验研究结果以及工程占地等综合比较后，确定该水厂建设超滤膜处理系统后的工艺流程如图1所示。

图1

1、进水系统

超滤膜处理系统的进水取自平流沉淀池的出水总管，沉淀池出水经新装的DN800钢管流至提升泵房前的吸水总管，通过3台(2用1备)卧式离心泵提升至超滤膜处理车间，在DN800管上设置电磁流量计，对超滤膜处理系统的进水量进行计量。

2、预处理系统

为防止较大的悬浮颗粒对膜丝造成损坏，保证压力式超滤膜组件的安全运行，在提升泵后设置了4套(3用1备)全自动自清洗保安过滤器作为超滤膜处理系统装置的前置预处理系统。单套过滤器的流量

为850m3/h，精度为100μm。保安过滤器的清洗可根据压差或时间设定自动进行，实现不停运清洗。

3、压力式超滤膜处理系统

压力式超滤膜采用UF－0615ED外压式PVDF超滤膜，共11列膜组，每列膜组由80支膜柱组成，膜设计通量为70L/(m2·h)，过滤精度为0.1μm，单列膜组的平均产水量为200m3/h。产水周期为20～60min，出水跨膜压差＜0.15MPa。膜组采用单气体吹扫清洗，程序为:气体吹扫40s，排水40s后进水恢复过滤。

4、化学清洗

膜组件长期工作后，由于有机物或无机物的污染会造成过滤能力的下降，为了恢复膜过滤的能力，需采取必要的化学清洗措施。化学清洗分为维护性清洗与恢复性清洗。维护性清洗周期为3天，恢复性清洗周期为3个月。化学清洗药剂采用500mg/L的次氯酸钠加0.2%的盐酸。在净水辅助车间旁设置了2个中和池，交替使用，用于还原剂NaHSO3与氧化剂NaClO的中和，以及碱NaOH与酸HCl的中和。

参考文献

[1]范小江,张锡辉,苏子杰,白志强,瞿志晶.超滤技术在我国饮用水厂中的应用进展[J].中国给水排水,2013年22期.

[2]包立超,李振山,汪成运,宋立娜.聚电解质强化超滤技术在水处理中的应用及研究进展[J].工业水处理,2012年12期.