超濾膜技術(shù)知識總結(jié)

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

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

超濾能夠去除水中能夠找到的任何最為細小的顆粒物，超濾的顆粒截留范圍一般可達到0.001－0.01微米，微濾的顆粒截留范圍比超濾要高出1－2個數(shù)量級，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)點不僅僅在于其絕對高的去除率。膜系統(tǒng)更加簡潔緊湊（占用空間一般下降33%），自動化程度高（正常情況下無須人工操作），藥劑投加量少（藥劑費用低，產(chǎn)生廢水少）。

3 外壓膜與內(nèi)壓有什么區(qū)別

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

外壓式操作在進行反洗時就無法保證清洗的效率。過濾過程中料液從膜絲外壁進入膜絲內(nèi)腔，反洗時采用透過液，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程均采用了空氣輔助措施?？諝饪梢詮哪そz內(nèi)腔直接透過膜壁，也可以在反洗時在膜絲外側(cè)加入空氣擾動膜絲。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對膜絲也會造成拉伸、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的開發(fā)早期，系統(tǒng)設(shè)計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。但垂直安裝有一個非常重要的好處，就是排出空氣。這樣就大大簡化了開車調(diào)試，使得采用空氣進行完整性測試更加容易操作，而且可以使用空氣反沖洗或空氣增強反洗。

多元件水平設(shè)計有許多缺點。其中最主要的是在過濾循環(huán)中水力學無法實現(xiàn)優(yōu)化，以及反洗效果低下。在過濾循環(huán)中，膜殼中心部位的終端會形成高濃度的垢物，如果要進行反洗，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會幾乎等于零。在商業(yè)設(shè)計中，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)計通量要低15%。

垂直結(jié)構(gòu)將單個組件排列起來，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或交替進行，所以無需忍受水平設(shè)計的諸多限制。內(nèi)壓式結(jié)構(gòu)可以在相對好的水力學效率下進行透過液反洗。

多元件水平結(jié)構(gòu)更深一層的缺點是無法實施借助空氣的完整性測試。這種測試在市政水處理應(yīng)用中是一個工業(yè)標準，多元件水平設(shè)計比單個元件水平結(jié)構(gòu)更加難于進行，原因是很難在測試結(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，需要時，可以讓組件背壓運行。

浸沒式系統(tǒng)的膜未經(jīng)封裝，一般只是簡單地將膜浸沒在一個開放的槽中，用真空泵抽吸便可。

6 直流和錯流

UF/MF分離工藝采用錯流方式來阻止污染物在膜面上的過量聚集，控制污染率。錯流速率通常在料液流道中形成紊流或過渡流態(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)中采用錯流方式的缺點是形成足夠速度所需的錯流泵的尺寸及運行費用較高，輸送能量會導(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)水源的進料固體菏載通常比在廢水和分離中使用傳統(tǒng)錯流應(yīng)用的情況要低，所以膜公司可以開發(fā)出錯流替代產(chǎn)品。首先錯流被減少到一次性排水，然后全部停止，所依賴的其實就是簡單的脈沖反洗。這種操作叫做直流式或半死端過濾。由于消除了錯流，過濾循環(huán)壓力降不再是一個限制因素，使用更細的料液流道成為可能。這也大大增加了膜組件的裝填密度，低造價和低運行費用和結(jié)合開啟了大型水處理市場的大門。

直流式膜絲的最佳的尺寸由反洗流量來決定，大多數(shù)制造商計算出膜絲的內(nèi)徑應(yīng)該在0.7－0.9mm，膜絲的長度應(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。首先，膜易于濕潤，透過性好。其次，地表水中的污染成分一般都是有機物，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。

疏水性膜沒有這么大的伸縮性。孔徑也是可變的，但無法達到PS/PES那么大的變化范圍而不損失膜絲強度和透水性。孔徑0.2微米MF是PP膜的標準形式，這種膜對細菌的截留非常好，但對市政消毒所需的病毒去除還不夠高，還要進行后續(xù)的氯化或超氯化消毒處理。疏水的PP的確可以進行空氣反沖，但這種反沖的同時也需要強烈的化學清洗（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，但它們之間沒有互換性確實一個缺陷，不像在RO/NF產(chǎn)品所采用的標準化設(shè)計那么方便。

公共社區(qū)和翻新工程的機會，無疑是浸沒式技術(shù)的機會要大的多，因為那些輔助設(shè)施對于其他設(shè)備制造商來說毫無意義。

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