超濾在供水行業(yè)中的應(yīng)用

邱曉敏

（廣州市番禺水務(wù)股份有限公司，廣東廣州 511400）

超濾在供水行業(yè)中的應(yīng)用

邱曉敏

（廣州市番禺水務(wù)股份有限公司，廣東廣州 511400）

隨著水資源短缺、環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，飲用水標(biāo)準(zhǔn)的提高，使傳統(tǒng)的自來水處理工藝面臨挑戰(zhàn)，因此工藝的升級(jí)改造成為一種必然的趨勢(shì)[1]。超濾作為一種膜分離技術(shù)，是目前飲用水深度處理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。它在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理上相對(duì)于傳統(tǒng)工藝均有較大的優(yōu)勢(shì)，被稱為“第三代城市飲用水凈化技術(shù)工藝的核心技術(shù)”。

超濾；供水；應(yīng)用

1 應(yīng)用實(shí)踐

超濾，是介于微濾和納濾之間的膜過濾，膜孔徑為0.05μm～1 nm，實(shí)際應(yīng)用中一般以濾膜截留分子量作為表征。超濾是一種以壓力為驅(qū)動(dòng)的膜分離過程，主要利用篩除機(jī)理去除水中雜質(zhì)。它操作壓力小，設(shè)備投資小，能耗低，產(chǎn)水量大，且分離精度高，因此在目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，超濾得以廣泛應(yīng)用。

國外，膜分離技術(shù)在飲用水處理的技術(shù)與實(shí)踐已趨于成熟；超濾在我國供水行業(yè)中的應(yīng)用起步較晚，早期多應(yīng)用于中小型水廠，近兩年來，才陸續(xù)有較大規(guī)模水廠改造應(yīng)用，技術(shù)與運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)日趨成熟。應(yīng)用形式主要包括以下幾種：

1）以超濾為核心的短流程工藝

指采用混凝-超濾工藝，替代傳統(tǒng)的混凝-沉淀-過濾的模式。該方法占地面積小，同時(shí)縮短了處理流程，簡化了工藝流程；它既適用于傳統(tǒng)水廠的改造，也適用于新水廠的建設(shè)。

2）雙膜聯(lián)用

指在傳統(tǒng)工藝后增加超濾、納濾或反滲透，去除水中的難溶性無機(jī)離子。它主要適用于原水中鹽度、硬度較高的情況，我國使用該方法的典型水廠有2004年改造的杭州灣新區(qū)自來水廠、2008年改造的臺(tái)灣高雄拷潭凈水廠等。

3）以超濾代替過濾

這是超濾膜在飲用水處理中的一種重要應(yīng)用形式，主要指。一般適用于原水水質(zhì)穩(wěn)定、水中有機(jī)物和氨氮較低的情況，以超濾為核心，取代傳統(tǒng)工藝中的過濾。典型應(yīng)用如澳門大水塘（MSR）水廠，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6萬m3/d，水源為水庫水，低濁高藻，處理工藝為混凝-Aquadaf高速氣浮-超濾。

4）超濾膜深度處理

在常規(guī)工藝后增設(shè)超濾工藝，進(jìn)一步去除原水中的溶解性有機(jī)物和氨氮等。據(jù)資料，東營南郊凈水廠是我國首座日供水10萬m3級(jí)的超濾膜凈水廠，在設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行等積累了較多經(jīng)驗(yàn)。筆者所在的南方地區(qū)，近些年來也陸續(xù)有水廠引進(jìn)超濾膜工藝，比較典型的有深圳沙頭角水廠（處理規(guī)模4萬m3/d）、廣州江村水廠的超濾膜處理系統(tǒng)（處理規(guī)模5萬m3/d）等。

2 案例簡介

筆者所在的廣州某水廠，為保障水質(zhì)安全，搭建了中試試驗(yàn)平臺(tái)，選用國內(nèi)某廠家的浸沒式超濾膜進(jìn)行中試試驗(yàn)。中試規(guī)模為25m3/d，水源取自沙灣水道，除糞大腸菌群外，其他各指標(biāo)常年大部分時(shí)段符合地表III類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。中試系統(tǒng)參考該水廠常規(guī)處理流程，包括：預(yù)處理部分（包括絮凝-沉淀）、活性炭吸附、膜處理及配套設(shè)施等。中試試驗(yàn)旨在驗(yàn)證工藝可行性并優(yōu)化工藝參數(shù)，為后期設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供借鑒。

本試驗(yàn)中，超濾膜池為外壓式浸沒式超濾膜（35m2），采用抽真空系統(tǒng)在產(chǎn)水管內(nèi)形成負(fù)壓，利用虹吸原理使膜池清水區(qū)的原水透過中空纖維膜絲，收集到產(chǎn)水管中。膜組件名義通量為30LMH，平均孔徑為0.02m，跨膜壓差（TMP）為0～30kPa。超濾附屬設(shè)備由進(jìn)水及產(chǎn)水單元、氣水反洗單元，化學(xué)清洗單元組成，每一個(gè)子單元由相關(guān)的構(gòu)筑物、設(shè)備、閥門、儀表、管道管件組成。超濾產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水桶，頂端溢流排放，產(chǎn)水桶內(nèi)分為2格，1格用于保留活性炭反洗或膜反洗的水量，1格投加消毒劑，用于殺菌和保持余氯。

3 膜污染問題

超濾的關(guān)鍵材料是濾膜。因此，濾膜的性能是決定超濾系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。膜的透水通量是表征濾膜特性的一個(gè)重要參數(shù)。實(shí)際運(yùn)行中，可能會(huì)出現(xiàn)膜池污染物富集，材料疲勞老化，膜絲變形或斷絲，膜組件積泥，反沖洗壓差增加和微生物風(fēng)險(xiǎn)控制效果下降等問題，導(dǎo)致膜的透水通量下降，影響系統(tǒng)正常使用。廣州某水廠的中試裝置，在試驗(yàn)運(yùn)行的期間，就曾出現(xiàn)過膜污染的問題，導(dǎo)致出水濁度及微生物指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)。

膜的污染一般可分為吸附和淤塞。吸附是指污染物覆蓋于膜的內(nèi)外表面，此時(shí)膜依舊具有較高的透水通量；淤塞，不僅膜的內(nèi)外表面完全被污染物覆蓋，而且膜孔受到一定程度的填塞，這時(shí)膜的透水通量嚴(yán)重衰減，截留率上升。高藻、高濁及高有機(jī)物濃度的水質(zhì)條件對(duì)膜運(yùn)行極為不利，這些物質(zhì)易在膜組件區(qū)域內(nèi)進(jìn)行吸附、富集，加之反沖洗時(shí)的摩擦碰撞，容易造成膜絲間積泥，可能進(jìn)一步導(dǎo)致膜絲板結(jié)，堵塞膜孔，膜組件框架變形，化學(xué)清洗無法正常運(yùn)行，甚至膜組件功能失效，無法正常使用。

膜污染的防治包括：可以通過改變膜結(jié)構(gòu)即改性，降低污染物對(duì)膜的吸附，如探索新材料和新工藝，延長膜的使用壽命和使用效率等；也可以加強(qiáng)預(yù)處理減少濾液中的膜污染物或是選擇合適的操作流程和膜清洗方法清除膜表面的污染物質(zhì)。

4 發(fā)展前景

超濾作為第三代城市飲用水凈化技術(shù)工藝的核心技術(shù)，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，環(huán)境友好，應(yīng)用形式靈活，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，能提高出水水質(zhì)的微生物安全性。濾膜性能是決定超濾系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，應(yīng)從多方位防治膜污染，保障出水水質(zhì)。近幾年在我國的供水行業(yè)中屬于發(fā)展階段，還需要在中試研究、工程建設(shè)、日常技術(shù)管理、運(yùn)行成本等實(shí)踐中不斷總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)。

[1]鄭晨，馬曉力.超濾技術(shù)在給水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程.2013，31：163-165.

Application of Ultrafiltration in Water Supply Industry

Qiu Xiao-min

With the shortage of water resources，environmental pollution problems have become increasingly serious，and improve drinking water standards，the traditional water treatment technology challenges，upgrading technology has become an inevitable trend[1].As an ultrafiltration membrane separation technology，it is one of the drinking water treatment research hotspot.It is in the technical，economic，operational management with respect to the traditional process have a greater advantage，Professor Li Gui white and called it the “third generation of urban drinking water purification technology process core technology.”

ultrafiltration；water supply；applications

S277.7

A

1003–6490（2016）04–0181–02

2016–04–18

邱曉敏（1989—），女，廣東普寧人，助理工程師，主要研究方向?yàn)轱嬘盟|(zhì)安全與管理。