芻議超濾膜技術(shù)在自來水處理中的應(yīng)用研究

趙石榮（富源縣自來水有限責(zé)任公司，云南曲靖655500）

芻議超濾膜技術(shù)在自來水處理中的應(yīng)用研究

趙石榮（富源縣自來水有限責(zé)任公司，云南曲靖655500）

我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)，供水行業(yè)也不斷面臨新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)水處理工藝去除有機(jī)物的效果較差，已然不能滿足人們對(duì)飲用水的需求，超濾膜技術(shù)是當(dāng)前社會(huì)水處理的關(guān)鍵技術(shù)，為自來水的安全使用提供了有力的技術(shù)保障。本文主要從超濾膜技術(shù)的工作原理、特點(diǎn)入手，并對(duì)該技術(shù)在自來水處理中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，僅供參考。

超濾膜技術(shù)；自來水；處理；工作原理

1 引言

工業(yè)及科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展和進(jìn)步的過程中，大大提高了供水行業(yè)的技術(shù)水平，為我國人民生活和工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行提供有力保障，與此同時(shí)，供水行業(yè)也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，一方面，隨著人口和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致淡水資源受到不同程度的污染，水質(zhì)在不斷下降，不利于對(duì)原水進(jìn)行凈化處理；另一方面，人們的健康意識(shí)在不斷提高，也相應(yīng)提高了對(duì)飲用水的要求和質(zhì)量。為了進(jìn)一步滿足人民群眾的飲水需求，國家相繼出臺(tái)了對(duì)飲用水中污染物限值規(guī)定的文件，大大提高了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，合理科學(xué)的飲水處理技術(shù)是保障人們飲水安全的基礎(chǔ)，而超濾膜技術(shù)因其特有的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于各大自來水廠中，已成為當(dāng)前凈水處理領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。

2 超濾膜技術(shù)的概述

2.1 超濾膜的工作原理

超濾膜是一種物理處理方法，其具有多種類型，其中聚偏氟乙烯和聚氯乙烯這兩種超濾膜材料在水廠中應(yīng)用較為普遍，超濾膜的運(yùn)行方式有浸入式和壓入式。超濾膜的孔徑范圍在0.05μm～1mm間，操作壓力為0.2～0.4MPa，其介于微濾和納濾之間，可有效去除水中的細(xì)菌、大分子有機(jī)物及病毒等，保留對(duì)人體有益的礦物質(zhì)，因此，被廣泛應(yīng)用于自來水廠膜處理中。超濾膜對(duì)溶質(zhì)的分離方式主要以下三種：吸附在膜表面及孔內(nèi)、停留在膜孔中而被除去、在膜面的機(jī)械截留。超濾膜過程主要是通過膜兩側(cè)的壓差作為驅(qū)動(dòng)力，在機(jī)械篩的基礎(chǔ)上進(jìn)行溶液分離的一個(gè)過程，且在該過程中，始終保持壓力為0.25MPa，如圖1所示。

圖1 超濾膜原理示意圖

2.2 超濾膜技術(shù)在自來水廠處理應(yīng)用中的特點(diǎn)

和傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比而言，超濾膜技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）水質(zhì)良好，出水的渾濁度通常＜0.1NTU，對(duì)顆粒物質(zhì)的去除率高達(dá)99.9%；

（2）出水微生物具有較高的安全性，通過超濾可完全截留水體中的細(xì)菌和病毒，且其去除可達(dá)4log以上，完全符合國家飲用水安全的相關(guān)要求，另外，大大降低了消毒副產(chǎn)物的生成量，有利于保障水的化學(xué)安全性；

（3）針對(duì)鐵、鋁等膠體，其去除率可達(dá)90～95%以上；

（4）超濾膜技術(shù)的主要推動(dòng)力為壓力，因此，分離裝置較為簡單，容易操作，也便于后期的維修和養(yǎng)護(hù)，大大減少了人員和維護(hù)費(fèi)用；

（5）有利于減少占地面積，一般可減少30～70%；

（6）膜裝置的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，可有效縮短自來水廠的施工周期，實(shí)現(xiàn)水量需求和產(chǎn)能建設(shè)同步；

（7）超濾膜技術(shù)所排放的反洗水可以進(jìn)行回收，也可作生活用水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大影響，是一種綠色工藝。

因此，和傳統(tǒng)自來水處理工藝相比，超濾膜技術(shù)能更好地保障自來水水質(zhì)的安全性，并取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，是現(xiàn)代社會(huì)自來水處理工藝的最佳選擇。

2.3 超濾膜技術(shù)在自來水處理中的研究

①超濾膜和粉末活性炭組合。粉末活性炭的在增加可有效提高工藝對(duì)水體中的有機(jī)物的去除效果，采用粉末活性炭和超濾膜組合技術(shù)可對(duì)飲用水進(jìn)行合理處理，能夠有效保證出水濁度，降低出水的致突變活性和水體中溶解性有機(jī)物的濃度，減少自來水在消毒過程中四氯化碳的生成量；②混凝-超濾膜組合工藝?；炷统瑸V膜組合工藝可有效去除原水中的各種污染物，濁度的去除率可達(dá)99.5%以上。

3 實(shí)例分析

3.1 工藝流程

壓力值超濾膜系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示。

圖2 工藝流程圖

3.2 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

（2）主要設(shè)備、儀表的基本情況如表2所示。

3.3 前期調(diào)試

超濾膜技術(shù)在進(jìn)水初期，進(jìn)行管道和閥門試壓、管道浸泡消毒及沖洗超濾膜柱保護(hù)液等工作，在確保取樣的106項(xiàng)檢驗(yàn)合格后，超濾膜系統(tǒng)出水開始進(jìn)入清水池，在超濾膜系統(tǒng)調(diào)試期間，根據(jù)超濾膜組每次氣洗的沖洗效果及時(shí)間，合理調(diào)整超濾膜組的氣洗程度及排污時(shí)間，同時(shí)根據(jù)維護(hù)性清洗對(duì)恢復(fù)膜通量衰減的效果，可對(duì)維護(hù)性清洗周期進(jìn)行調(diào)整。

表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 主要設(shè)備及儀表情況

3.4 運(yùn)行情況

3.4.1 主要設(shè)備的運(yùn)行情況

其實(shí)，網(wǎng)絡(luò)看客不過是在現(xiàn)實(shí)圍著看的人群外面又多圍了一圈而已，一樣的冷漠無情。一圈一圈擴(kuò)大的人群，蔓延開來，讓“看客文化”不斷”發(fā)揚(yáng)光大”。在“看客文化”的洪流裹挾下，其實(shí)，每一個(gè)幸災(zāi)樂禍的看客，都可能成為被推出去的“猴子”，殺完一只，輪到下一只，只要還沒輪到自己的頭上，群猴是一直在笑看別的猴子被殺的，這才是看客及“看客文化”的最大悲哀。

（1）超濾主機(jī)的進(jìn)水壓力主要來自提升泵，可將保安過濾器后總管壓力設(shè)為恒壓，提升泵可根據(jù)進(jìn)水總管的壓力變頻運(yùn)行，系統(tǒng)每3天就可根據(jù)泵組的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)機(jī)組進(jìn)行合理切換。

（2）保安過濾器的主要作用在于進(jìn)一步去除細(xì)小雜質(zhì)，有利于保障壓力式膜件組的安全，期過濾流量為850m3/h，間隙為0.1mm，另外，可通過保安過濾器的進(jìn)出水壓差或運(yùn)行周期對(duì)其自動(dòng)清洗程序進(jìn)行有效控制。

（3）超濾膜車間共11組膜架，且每組膜架的產(chǎn)水量每小時(shí)可達(dá)220m3，為了保證其可達(dá)到設(shè)定的產(chǎn)水量，可對(duì)膜組進(jìn)水閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，每日有效的過濾時(shí)間為22.7h，過濾周期為0.5h，清洗及進(jìn)水的時(shí)間為87s。該系統(tǒng)中設(shè)置濃水回流，但其進(jìn)水濁度較低，因此，暫無使用濃水回流的必要。

（4）鼓風(fēng)機(jī)的主要作用在于為膜組提供程序的氣源，一般情況下，2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)可設(shè)為遠(yuǎn)程自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，在膜組進(jìn)行氣洗或維護(hù)性清洗及恢復(fù)性清洗的過程中，應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)吹掃風(fēng)，在這種情況下，系統(tǒng)可根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行切換。

（5）空壓機(jī)的主要作用是為超濾膜系統(tǒng)中的氣動(dòng)閥提供相應(yīng)的氣源，啟動(dòng)空壓機(jī)是超濾膜處理系統(tǒng)的第一步，且在其啟動(dòng)后，可根據(jù)出口管路中的壓力自動(dòng)運(yùn)行。

3.4.2 產(chǎn)水量及出水質(zhì)量

根據(jù)該系統(tǒng)相關(guān)的運(yùn)行記錄，超濾膜系統(tǒng)在這七個(gè)月運(yùn)行的時(shí)間里，日均產(chǎn)水量為4.5萬m3/d，在該系統(tǒng)運(yùn)行初期，保證日產(chǎn)水量偏低并逐漸成上升趨勢，以免對(duì)超濾膜造成沖擊，在確保超濾膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，其日均產(chǎn)水量為5萬m3/d。

超濾膜系統(tǒng)的出水水質(zhì)主要是通過在線水質(zhì)儀表和化驗(yàn)室共同進(jìn)行檢測，超濾膜系統(tǒng)的進(jìn)水主要是待濾水，水質(zhì)良好，濁度一般在2～3NTU范圍內(nèi)，可見超濾膜系統(tǒng)出水水質(zhì)是具有一定穩(wěn)定性的。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，渾濁度＜0.1NTU，pH為7.43。

3.5 主要存在的問題及措施

3.5.1 氣洗程序及沖洗氣量

超濾膜系統(tǒng)設(shè)置11個(gè)膜組自動(dòng)排隊(duì)清洗，避免鼓風(fēng)機(jī)頻繁開關(guān)機(jī)對(duì)系統(tǒng)造成損害，但在原來的氣洗程序中，11組膜的清洗時(shí)間不是統(tǒng)一的，是由自身進(jìn)行計(jì)時(shí)，由于閥門開關(guān)時(shí)快時(shí)慢的原因，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上膜組同時(shí)進(jìn)行清洗的現(xiàn)象，在這種情況下，就無法保障單個(gè)膜組的氣洗流量，從而對(duì)氣洗效果產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，應(yīng)及時(shí)改正超濾膜系統(tǒng)的氣洗程序和維護(hù)性清洗程序，保證膜組清洗是有序進(jìn)行的，若出現(xiàn)氣洗程序和維護(hù)性清洗程序同時(shí)進(jìn)行的情況，對(duì)于后發(fā)出的命令應(yīng)在前一個(gè)命令結(jié)束后再開始。超濾膜系統(tǒng)按照修改后的氣洗及維護(hù)清洗程序進(jìn)行運(yùn)作，有利于保證各膜組的沖洗氣量，具有較好的清洗效果。

3.5.2 膜通量及透水率的恢復(fù)

超濾膜系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后，膜絲上會(huì)存在大量截留物，造成膜絲堵塞，大大降低了膜通量，對(duì)膜組的透水率產(chǎn)生直接影響?？刹扇∫话愕臍庀醇熬S護(hù)性清洗的方式來恢復(fù)膜通量和透水率。超濾膜系統(tǒng)在運(yùn)行六個(gè)月后，由于部分膜組的通量及透水率在大幅度下降，可對(duì)超濾膜組進(jìn)行恢復(fù)性清洗，在清洗過程中，用500mg/L次氯酸鈉進(jìn)行氣洗，再用0.7%的鹽酸溶液進(jìn)行浸泡，在清洗完成后，難免會(huì)有部分膜組通量的恢復(fù)效果較差或不持久，針對(duì)這種情況，可使用1%的檸檬酸和0.7%的鹽酸混合對(duì)膜組進(jìn)行浸泡，該方式浸泡對(duì)于恢復(fù)膜組通量的效果較為明顯。

3.5.3 氣動(dòng)閥的開關(guān)速度

超濾膜系統(tǒng)的氣洗周期為0.5h，因此，氣動(dòng)閥的開關(guān)較為頻繁，在該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在氣洗時(shí)氣動(dòng)閥開關(guān)啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的響聲，或者氣動(dòng)閥會(huì)出現(xiàn)開啟或關(guān)閉超時(shí)的現(xiàn)象，導(dǎo)致該膜組停止運(yùn)行?？蓪⑾羝靼惭b在超濾膜系統(tǒng)的氣動(dòng)閥上，以便對(duì)消音器上的旋鈕進(jìn)行調(diào)整，可有效控制閥門開關(guān)的快慢，從而減少閥門開啟時(shí)由于局部壓力突然增強(qiáng)而造成的響聲。與此同時(shí)，膜組機(jī)架在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，使得消音器上的旋鈕被震松，導(dǎo)致氣動(dòng)閥出現(xiàn)開關(guān)超時(shí)的現(xiàn)象，因此，在系統(tǒng)日常運(yùn)行的過程中，運(yùn)行人員可對(duì)消音器上的旋鈕進(jìn)行定期調(diào)整，從而將氣動(dòng)閥門的開關(guān)速度控制在正常范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

綜上所述，超濾膜技術(shù)在自來水處理中具有重要作用，具有安全性好、施工周期短、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，使其在自來水處理領(lǐng)域中具有良好的發(fā)展前景。另外，施工人員應(yīng)從各個(gè)層面上提高該技術(shù)的運(yùn)用水平，并采取有效措施解決該技術(shù)上的難題，保障人們的用水安全。

［1］景海偉.超濾膜技術(shù)在自來水處理中的應(yīng)用研究［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2014（7）：89.

［2］趙雪蓮，翟東會(huì)，王 凱.超濾膜技術(shù)在自來水處理中的研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］.北京水務(wù)，2011（6）：41～45.

［3］呂昱衡.超濾膜技術(shù)在自來水處理中的應(yīng)用［J］.環(huán)球市場信息導(dǎo)報(bào)，2014（26）：169.

TU991.2

A

2095-2066（2016）28-0253-02

2016-9-20

趙石榮（1977-），男，漢族，工程師，專科，主要從事城市供水、排水等工作。