压力式超滤膜处理工艺技术的工程应用

严伟婵

（广州市自来水公司，广东广州 510300）

1 工程背景

南方某水厂建于1992年，设计规模为30万m3/d，采用网格絮凝-平流沉淀池和气水反冲普通快滤池。由于公司供水格局变化，该厂的供水量呈增长趋势，为此，2008年，该水厂对反应沉淀池实施了挖潜改造工程，使反应沉淀能力增加了5万m3/d。随着经济快速发展，需水量增长快，使得该水厂近年均处于超负荷运行状态，2011年该厂平均日供水总量达36万m3/d。为解决该厂滤池过滤能力不足问题，以满足周边地区供水需要、确保供水水质，根据对压力式膜与浸没式膜的试验研究结果、工程占地、投资等综合比较，最终确定，在该厂的清水池池顶新建净水辅助车间，内设产水能力为5万m3/d的压力式膜处理系统。

2 工程概况

2.1 工艺流程

该水厂的原水水质常年处于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的II类标准，丰水期大部分指标达到I类。

根据采用相同水源的“混凝沉淀—超滤膜处理”试验研究结果，本工程的工艺流程见图1。

沉淀池出水经管道流至提升泵房前的吸水总管，经提升泵提升进入自动自清洗保安过滤器，截留水中100 μm以上的悬浮颗粒物，然后进入压力式超滤膜处理系统，去除绝大部分悬浮物、细菌、病毒等污染物，膜处理后的出水经消毒后进入厂区清水池。压力式超滤膜系统的反冲洗水排至厂区排水池。

2.2 工艺设计

净水辅助车间叠建于该厂的某清水池池顶，车间总占地为54 m×25 m，根据使用功能，车间内划分为提升泵房、超滤膜处理车间、投药间、冲洗机房、变电间五个区域。

2.2.1 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，对超滤膜系统的进水量进行计量。

图1 工艺流程图Fig.1 Flow Chart of Coagulating Sedimentation－Ultrafiltration Membrane System

2.2.2 预处理系统

为了进一步拦截较大的悬浮颗粒、纤维等，防止其堵塞和损坏膜组件，保证压力式膜组件的安全，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 850 m3/h，精度 100 μm。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。

2.2.3 压力式超滤膜处理系统

压力式超滤膜系统由11列膜组、2台（1用1备）鼓风机、12台电磁流量计组成。

压力式超滤膜为UF－0615D外压式PVDF超滤膜，每列膜组由80支膜柱组成，膜设计通量为70 L/（m2·h），过滤精度为0.1 μm，单列膜组的平均产水量为200 m3/h。过滤周期为30 min，出水跨膜压差＜0.15 MPa。膜组采用单气体吹扫清洗，程序为：气体吹扫40 s，排水40 s后进水恢复过滤。

2.2.4 化学清洗

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 d，化学清洗药剂采用次氯酸钠。恢复性清洗周期为3个月一次，化学清洗药剂采用500 gm/L的次氯酸钠加0.2%的盐酸[1]。

在净水辅助车间旁设了两个中和池，用于还原剂NaHSO3与氧化剂NaClO中和，以及用于碱NaOH与酸HCl中和。

2.2.5 在线监测系统

在线检测系统由1台在线颗粒计数仪、2台在线浊度仪、1台在线余氯仪、1台在线pH计、1台在线温度计组成。

采用在线浊度仪、在线温度计对膜的进水进行检测，采用在线颗粒计数仪监测膜系统中膜丝是否有破损，采用在线浊度仪、在线余氯仪和在线pH计检测膜系统出水浊度、余氯和pH，以便随时调整工艺运行。

2.2.6 自动控制系统

11列膜组联机运行由公共PLC站负责，总程序记录目前联机在线的膜组，按时序依次进行需要启动的程序，联机运行的膜组主要运行程序跟单独膜组的一样。公共PLC站具有全部自控功能，除了显示超滤膜处理系统工程设备的运行状态，显示工艺流程的动态参数外，还包括显示相关参数的趋势，历史数据，以及提供报警、远程操作等功能。

3 运行效果

3.1 出水水质

工程于2012年12月上旬完工，12月下旬进入试运行阶段。系统稳定运行期间，产水量为5万m3/d左右，膜系统的平均出水浊度低于0.1 NTU，微生物指标均未检出。

3.2 存在问题

在试运行阶段，发现超滤膜系统运行中，存在个别膜组气洗频率及冲洗气量不足的问题；部分膜组有产水能力下降、跨膜压差上升快的情况。通过对膜系统清洗排队程序进行修改，保证了各列膜组气洗频率及冲洗气量。通过对膜组进行恢复性清洗后，大部分膜组的产水能力均得到恢复，但某一列膜组的效果不太明显。膜厂家对该列膜组的某支膜柱进行替换，并对替换下来的膜柱进行解剖，发现膜柱内部有积泥现象，膜丝较为粘稠。膜厂家已将膜柱发回总部，并寻找合适的清洗药剂。

4 结语

超滤膜处理工艺具有占地面积小、自动化程度高、出水水质好等优点，对于无法新征用地的水厂扩容改造项目，采用超滤膜工艺是优选方案之一。

［1］张原.超滤膜污染的机理和控制[J].净水技术,2001,20(4):11－13.