刍议超滤膜技术在自来水处理中的应用研究

赵石荣（富源县自来水有限责任公司，云南曲靖655500）

刍议超滤膜技术在自来水处理中的应用研究

赵石荣（富源县自来水有限责任公司，云南曲靖655500）

我国社会经济迅猛发展的同时，供水行业也不断面临新的挑战，传统水处理工艺去除有机物的效果较差，已然不能满足人们对饮用水的需求，超滤膜技术是当前社会水处理的关键技术，为自来水的安全使用提供了有力的技术保障。本文主要从超滤膜技术的工作原理、特点入手，并对该技术在自来水处理中的具体应用进行分析，仅供参考。

超滤膜技术；自来水；处理；工作原理

1 引言

工业及科学技术在不断发展和进步的过程中，大大提高了供水行业的技术水平，为我国人民生活和工业生产的正常进行提供有力保障，与此同时，供水行业也面临严峻挑战，一方面，随着人口和生产规模的不断扩大，导致淡水资源受到不同程度的污染，水质在不断下降，不利于对原水进行净化处理；另一方面，人们的健康意识在不断提高，也相应提高了对饮用水的要求和质量。为了进一步满足人民群众的饮水需求，国家相继出台了对饮用水中污染物限值规定的文件，大大提高了水质标准。因此，合理科学的饮水处理技术是保障人们饮水安全的基础，而超滤膜技术因其特有的优势被广泛应用于各大自来水厂中，已成为当前净水处理领域的主要发展趋势。

2 超滤膜技术的概述

2.1 超滤膜的工作原理

超滤膜是一种物理处理方法，其具有多种类型，其中聚偏氟乙烯和聚氯乙烯这两种超滤膜材料在水厂中应用较为普遍，超滤膜的运行方式有浸入式和压入式。超滤膜的孔径范围在0.05μm～1mm间，操作压力为0.2～0.4MPa，其介于微滤和纳滤之间，可有效去除水中的细菌、大分子有机物及病毒等，保留对人体有益的矿物质，因此，被广泛应用于自来水厂膜处理中。超滤膜对溶质的分离方式主要以下三种：吸附在膜表面及孔内、停留在膜孔中而被除去、在膜面的机械截留。超滤膜过程主要是通过膜两侧的压差作为驱动力，在机械筛的基础上进行溶液分离的一个过程，且在该过程中，始终保持压力为0.25MPa，如图1所示。

图1 超滤膜原理示意图

2.2 超滤膜技术在自来水厂处理应用中的特点

和传统水处理技术相比而言，超滤膜技术的优势主要体现在以下几点：

（1）水质良好，出水的浑浊度通常＜0.1NTU，对颗粒物质的去除率高达99.9%；

（2）出水微生物具有较高的安全性，通过超滤可完全截留水体中的细菌和病毒，且其去除可达4log以上，完全符合国家饮用水安全的相关要求，另外，大大降低了消毒副产物的生成量，有利于保障水的化学安全性；

（3）针对铁、铝等胶体，其去除率可达90～95%以上；

（4）超滤膜技术的主要推动力为压力，因此，分离装置较为简单，容易操作，也便于后期的维修和养护，大大减少了人员和维护费用；

（5）有利于减少占地面积，一般可减少30～70%；

（6）膜装置的模块化和标准化，可有效缩短自来水厂的施工周期，实现水量需求和产能建设同步；

（7）超滤膜技术所排放的反洗水可以进行回收，也可作生活用水，不会对环境造成较大影响，是一种绿色工艺。

因此，和传统自来水处理工艺相比，超滤膜技术能更好地保障自来水水质的安全性，并取得较好的社会效益和经济效益，是现代社会自来水处理工艺的最佳选择。

2.3 超滤膜技术在自来水处理中的研究

①超滤膜和粉末活性炭组合。粉末活性炭的在增加可有效提高工艺对水体中的有机物的去除效果，采用粉末活性炭和超滤膜组合技术可对饮用水进行合理处理，能够有效保证出水浊度，降低出水的致突变活性和水体中溶解性有机物的浓度，减少自来水在消毒过程中四氯化碳的生成量；②混凝-超滤膜组合工艺。混凝和超滤膜组合工艺可有效去除原水中的各种污染物，浊度的去除率可达99.5%以上。

3 实例分析

3.1 工艺流程

压力值超滤膜系统工艺流程图如图2所示。

图2 工艺流程图

3.2 工艺设计参数

（1）主要设计参数如表1所示。

（2）主要设备、仪表的基本情况如表2所示。

3.3 前期调试

超滤膜技术在进水初期，进行管道和阀门试压、管道浸泡消毒及冲洗超滤膜柱保护液等工作，在确保取样的106项检验合格后，超滤膜系统出水开始进入清水池，在超滤膜系统调试期间，根据超滤膜组每次气洗的冲洗效果及时间，合理调整超滤膜组的气洗程度及排污时间，同时根据维护性清洗对恢复膜通量衰减的效果，可对维护性清洗周期进行调整。

表1 主要设计参数

表2 主要设备及仪表情况

3.4 运行情况

3.4.1 主要设备的运行情况

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（1）超滤主机的进水压力主要来自提升泵，可将保安过滤器后总管压力设为恒压，提升泵可根据进水总管的压力变频运行，系统每3天就可根据泵组的运行时间，对机组进行合理切换。

（2）保安过滤器的主要作用在于进一步去除细小杂质，有利于保障压力式膜件组的安全，期过滤流量为850m3/h，间隙为0.1mm，另外，可通过保安过滤器的进出水压差或运行周期对其自动清洗程序进行有效控制。

（3）超滤膜车间共11组膜架，且每组膜架的产水量每小时可达220m3，为了保证其可达到设定的产水量，可对膜组进水阀门开度进行调节，每日有效的过滤时间为22.7h，过滤周期为0.5h，清洗及进水的时间为87s。该系统中设置浓水回流，但其进水浊度较低，因此，暂无使用浓水回流的必要。

（4）鼓风机的主要作用在于为膜组提供程序的气源，一般情况下，2台鼓风机可设为远程自动运行状态，在膜组进行气洗或维护性清洗及恢复性清洗的过程中，应自动启动吹扫风，在这种情况下，系统可根据鼓风机运行时间进行切换。

（5）空压机的主要作用是为超滤膜系统中的气动阀提供相应的气源，启动空压机是超滤膜处理系统的第一步，且在其启动后，可根据出口管路中的压力自动运行。

3.4.2 产水量及出水质量

根据该系统相关的运行记录，超滤膜系统在这七个月运行的时间里，日均产水量为4.5万m3/d，在该系统运行初期，保证日产水量偏低并逐渐成上升趋势，以免对超滤膜造成冲击，在确保超滤膜系统稳定运行后，其日均产水量为5万m3/d。

超滤膜系统的出水水质主要是通过在线水质仪表和化验室共同进行检测，超滤膜系统的进水主要是待滤水，水质良好，浊度一般在2～3NTU范围内，可见超滤膜系统出水水质是具有一定稳定性的。根据相关数据显示，浑浊度＜0.1NTU，pH为7.43。

3.5 主要存在的问题及措施

3.5.1 气洗程序及冲洗气量

超滤膜系统设置11个膜组自动排队清洗，避免鼓风机频繁开关机对系统造成损害，但在原来的气洗程序中，11组膜的清洗时间不是统一的，是由自身进行计时，由于阀门开关时快时慢的原因，在系统运行过程中，出现两个或两个以上膜组同时进行清洗的现象，在这种情况下，就无法保障单个膜组的气洗流量，从而对气洗效果产生负面影响。因此，应及时改正超滤膜系统的气洗程序和维护性清洗程序，保证膜组清洗是有序进行的，若出现气洗程序和维护性清洗程序同时进行的情况，对于后发出的命令应在前一个命令结束后再开始。超滤膜系统按照修改后的气洗及维护清洗程序进行运作，有利于保证各膜组的冲洗气量，具有较好的清洗效果。

3.5.2 膜通量及透水率的恢复

超滤膜系统在运行一段时间后，膜丝上会存在大量截留物，造成膜丝堵塞，大大降低了膜通量，对膜组的透水率产生直接影响。可采取一般的气洗及维护性清洗的方式来恢复膜通量和透水率。超滤膜系统在运行六个月后，由于部分膜组的通量及透水率在大幅度下降，可对超滤膜组进行恢复性清洗，在清洗过程中，用500mg/L次氯酸钠进行气洗，再用0.7%的盐酸溶液进行浸泡，在清洗完成后，难免会有部分膜组通量的恢复效果较差或不持久，针对这种情况，可使用1%的柠檬酸和0.7%的盐酸混合对膜组进行浸泡，该方式浸泡对于恢复膜组通量的效果较为明显。

3.5.3 气动阀的开关速度

超滤膜系统的气洗周期为0.5h，因此，气动阀的开关较为频繁，在该系统运行过程中，在气洗时气动阀开关启动会产生强烈的响声，或者气动阀会出现开启或关闭超时的现象，导致该膜组停止运行。可将消音器安装在超滤膜系统的气动阀上，以便对消音器上的旋钮进行调整，可有效控制阀门开关的快慢，从而减少阀门开启时由于局部压力突然增强而造成的响声。与此同时，膜组机架在运行过程中会出现震动，使得消音器上的旋钮被震松，导致气动阀出现开关超时的现象，因此，在系统日常运行的过程中，运行人员可对消音器上的旋钮进行定期调整，从而将气动阀门的开关速度控制在正常范围内。

4 结语

综上所述，超滤膜技术在自来水处理中具有重要作用，具有安全性好、施工周期短、占地面积小等优点，使其在自来水处理领域中具有良好的发展前景。另外，施工人员应从各个层面上提高该技术的运用水平，并采取有效措施解决该技术上的难题，保障人们的用水安全。

［1］景海伟.超滤膜技术在自来水处理中的应用研究［J］.科技创业家，2014（7）：89.

［2］赵雪莲，翟东会，王 凯.超滤膜技术在自来水处理中的研究与应用进展［J］.北京水务，2011（6）：41～45.

［3］吕昱衡.超滤膜技术在自来水处理中的应用［J］.环球市场信息导报，2014（26）：169.

TU991.2

A

2095-2066（2016）28-0253-02

2016-9-20

赵石荣（1977-），男，汉族，工程师，专科，主要从事城市供水、排水等工作。