宋朝媛

（北京賽諾水務(wù)科技有限公司北京100083）

超濾膜技術(shù)知識(shí)總結(jié)

宋朝媛

（北京賽諾水務(wù)科技有限公司北京100083）

近幾年來(lái),為了適應(yīng)環(huán)保的要求,超濾膜技術(shù)被廣泛應(yīng)用到水處理實(shí)際工程中,為我國(guó)環(huán)保的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

超濾膜技術(shù)；水處理工程

1 超濾膜性能

膜最主要的性能參數(shù)是通量（產(chǎn)率）和分離能力（不同料液組分的分離率）。由于超濾膜的截留分子量較大，且大多數(shù)超濾膜的通量高，因此與反滲透系統(tǒng)相比，超濾膜的濃差極化和污染更為顯著。

2 超濾及微濾工藝的優(yōu)點(diǎn)

超濾能夠去除水中能夠找到的任何最為細(xì)小的顆粒物，超濾的顆粒截留范圍一般可達(dá)到0.001－0.01微米，微濾的顆粒截留范圍比超濾要高出1－2個(gè)數(shù)量級(jí)，一般為0.1－0.2微米。

與傳統(tǒng)處理工藝相比，膜法處理工藝的優(yōu)點(diǎn)不僅僅在于其絕對(duì)高的去除率。膜系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔緊湊（占用空間一般下降33%），自動(dòng)化程度高（正常情況下無(wú)須人工操作），藥劑投加量少（藥劑費(fèi)用低，產(chǎn)生廢水少）。

3 外壓膜與內(nèi)壓有什么區(qū)別

內(nèi)壓式操作過(guò)程中，料液在膜絲內(nèi)腔流動(dòng)，濾液的滲透方向與反洗方向相反。反洗過(guò)程中，高速反洗液從膜絲的整個(gè)長(zhǎng)度上透過(guò)膜壁，主要的約束是從膜絲內(nèi)腔排出反洗排水。對(duì)于將膜組件單排并聯(lián)排列的設(shè)計(jì)，可以從膜組件兩端同時(shí)排水，保證了清除積累顆粒物的效率。

外壓式操作在進(jìn)行反洗時(shí)就無(wú)法保證清洗的效率。過(guò)濾過(guò)程中料液從膜絲外壁進(jìn)入膜絲內(nèi)腔，反洗時(shí)采用透過(guò)液，流道方向恰恰相反。為了保證反洗效果，需要大流量注入透過(guò)液。但膜絲內(nèi)腔的流道狹小，限制了反洗液的流量，反洗的效果會(huì)大打折扣。最終的結(jié)果是膜污染和通量下降。

外壓式操作的反洗過(guò)程均采用了空氣輔助措施。空氣可以從膜絲內(nèi)腔直接透過(guò)膜壁，也可以在反洗時(shí)在膜絲外側(cè)加入空氣擾動(dòng)膜絲。真正的空氣反沖洗可以徹底清除膜面的沉積物，但在清理膜面的同時(shí)對(duì)膜絲也會(huì)造成拉伸、疲勞等傷害，最終導(dǎo)致膜絲失效。

4 膜組件應(yīng)該垂直排列還是水平排列

在UF的開(kāi)發(fā)早期，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用平行排列的方式，膜組件的安裝或者采用垂直、或者采用水平，隨具體的情況而定。但垂直安裝有一個(gè)非常重要的好處，就是排出空氣。這樣就大大簡(jiǎn)化了開(kāi)車調(diào)試，使得采用空氣進(jìn)行完整性測(cè)試更加容易操作，而且可以使用空氣反沖洗或空氣增強(qiáng)反洗。

多元件水平設(shè)計(jì)有許多缺點(diǎn)。其中最主要的是在過(guò)濾循環(huán)中水力學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，以及反洗效果低下。在過(guò)濾循環(huán)中，膜殼中心部位的終端會(huì)形成高濃度的垢物，如果要進(jìn)行反洗，在中心部位的流速最低，所以清洗效率最低，要打通終端部位的機(jī)會(huì)幾乎等于零。在商業(yè)設(shè)計(jì)中，為了避免這一缺陷，與垂直結(jié)構(gòu)相比，水平結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通量要低15%。

垂直結(jié)構(gòu)將單個(gè)組件排列起來(lái)，由于料液的引入和反洗排水的排放均可以從組件兩端同時(shí)或交替進(jìn)行，所以無(wú)需忍受水平設(shè)計(jì)的諸多限制。內(nèi)壓式結(jié)構(gòu)可以在相對(duì)好的水力學(xué)效率下進(jìn)行透過(guò)液反洗。

多元件水平結(jié)構(gòu)更深一層的缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)施借助空氣的完整性測(cè)試。這種測(cè)試在市政水處理應(yīng)用中是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，多元件水平設(shè)計(jì)比單個(gè)元件水平結(jié)構(gòu)更加難于進(jìn)行，原因是很難在測(cè)試結(jié)束后不損傷膜絲的情況下完全排除空氣。

5 加壓式和浸沒(méi)式

加壓式組件將膜絲封閉在外殼內(nèi)，膜殼有一定的壓力等級(jí)，需要時(shí)，可以讓組件背壓運(yùn)行。

浸沒(méi)式系統(tǒng)的膜未經(jīng)封裝，一般只是簡(jiǎn)單地將膜浸沒(méi)在一個(gè)開(kāi)放的槽中，用真空泵抽吸便可。

6 直流和錯(cuò)流

UF/MF分離工藝采用錯(cuò)流方式來(lái)阻止污染物在膜面上的過(guò)量聚集，控制污染率。錯(cuò)流速率通常在料液流道中形成紊流或過(guò)渡流態(tài)，提供一種清除膜面顆粒物聚集的高效方法，即便再高固含量料液的情況也有效。在大規(guī)模系統(tǒng)中采用錯(cuò)流方式的缺點(diǎn)是形成足夠速度所需的錯(cuò)流泵的尺寸及運(yùn)行費(fèi)用較高，輸送能量會(huì)導(dǎo)致高的料液流道壓力損失。

直流操作是水處理應(yīng)用中正在興起的一種工藝選擇。大多數(shù)水源的進(jìn)料固體菏載通常比在廢水和分離中使用傳統(tǒng)錯(cuò)流應(yīng)用的情況要低，所以膜公司可以開(kāi)發(fā)出錯(cuò)流替代產(chǎn)品。首先錯(cuò)流被減少到一次性排水，然后全部停止，所依賴的其實(shí)就是簡(jiǎn)單的脈沖反洗。這種操作叫做直流式或半死端過(guò)濾。由于消除了錯(cuò)流，過(guò)濾循環(huán)壓力降不再是一個(gè)限制因素，使用更細(xì)的料液流道成為可能。這也大大增加了膜組件的裝填密度，低造價(jià)和低運(yùn)行費(fèi)用和結(jié)合開(kāi)啟了大型水處理市場(chǎng)的大門。

直流式膜絲的最佳的尺寸由反洗流量來(lái)決定，大多數(shù)制造商計(jì)算出膜絲的內(nèi)徑應(yīng)該在0.7－0.9mm，膜絲的長(zhǎng)度應(yīng)該在1.0－1.5米。

7 親水和疏水

在水處理中，親水性膜具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先，膜易于濕潤(rùn)，透過(guò)性好。其次，地表水中的污染成分一般都是有機(jī)物，更加容易在疏水性表面上附著。親水性表面傾向于抵制有機(jī)物吸附造成的附著，這樣的表面稱之為低污染表面。

疏水性膜沒(méi)有這么大的伸縮性。孔徑也是可變的，但無(wú)法達(dá)到PS/PES那么大的變化范圍而不損失膜絲強(qiáng)度和透水性?？讖?.2微米MF是PP膜的標(biāo)準(zhǔn)形式，這種膜對(duì)細(xì)菌的截留非常好，但對(duì)市政消毒所需的病毒去除還不夠高，還要進(jìn)行后續(xù)的氯化或超氯化消毒處理。疏水的PP的確可以進(jìn)行空氣反沖，但這種反沖的同時(shí)也需要強(qiáng)烈的化學(xué)清洗（PP的耐氯性能很低）。

8 互換性

超濾/微濾技術(shù)有一些明顯不同的路線。在技術(shù)上看起來(lái)是提供了多種多樣的商業(yè)化產(chǎn)品的選擇，但它們之間沒(méi)有互換性確實(shí)一個(gè)缺陷，不像在RO/NF產(chǎn)品所采用的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)那么方便。

公共社區(qū)和翻新工程的機(jī)會(huì)，無(wú)疑是浸沒(méi)式技術(shù)的機(jī)會(huì)要大的多，因?yàn)槟切┹o助設(shè)施對(duì)于其他設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)毫無(wú)意義。

另外，加壓系統(tǒng)不易進(jìn)行互換，大多數(shù)制造商以及采用了垂直安裝，但在不進(jìn)行大量改造的情況下無(wú)法更換其他的膜。