1、 中空纖維超濾膜在水處理中的應(yīng)用一、超濾的基本概述 超濾是一種將溶液進(jìn)行凈化、分離或濃縮的膜透過(guò)法分離技術(shù)。20多年來(lái)發(fā)展迅速，已成為膜分離領(lǐng)域中最為廣泛應(yīng)用的品種之一。其應(yīng)用面非常廣泛，小至家用凈水器，大到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，從普通民用到高新技術(shù)領(lǐng)域都有不同規(guī)模的應(yīng)用，甚至于在環(huán)境保護(hù)方面也有極大的使用潛力，超濾是一種最有發(fā)展前途的膜法分離技術(shù)。 二、超濾膜組件的基本類型 目前，工業(yè)上常用的超濾膜器件主要有下列五種類型：板框式、園管式、螺旋卷式、中空纖維式、毛細(xì)管式，其主要特征列于下表。 類 型 板框式 園管式 螺旋卷式 中空纖維式 毛細(xì)管式 生產(chǎn)成本對(duì)比 2060 1040 625 14 28

2、裝填密度 低 低 適中 高 適中 抗污染能力 好 很好 適中 差 好 產(chǎn)生壓降 低 適中 適中 高 適中 耐壓性 可以 可以 適合 適合 可以 限于專門類型膜 非 非 是 是 是 各種基本類型膜均有不同的適用性，在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的是中空纖維式，特別是在凈化、分離的應(yīng)用中。而在粘度較高的溶液凈化、分離、濃縮過(guò)程中，則板框式或園管式有更大的適用性。 三、超濾膜的超濾特性 在膜分離技術(shù)范疇內(nèi)，分離精度自反滲透至微濾過(guò)濾范圍的連續(xù)譜圖中可見(jiàn)，超濾介于納濾與微濾之間。 膜過(guò)濾譜圖 超濾的定義域?yàn)榻亓舴肿恿?00左右，相應(yīng)膜孔徑大小的近似值為0.0020.1。截留分子量與膜孔徑兩者尚無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。簡(jiǎn)單的

3、理解，超濾膜如同篩子，在一定壓力（0.10.6MPa）下，允許溶劑和小于膜孔徑的溶質(zhì)透過(guò)，而阻止大于孔徑的溶質(zhì)通過(guò)，以完成溶液的凈化、分離和濃縮。超濾過(guò)程有如下特點(diǎn)：（1）超濾過(guò)程無(wú)相際變化，可以在常溫及低壓下進(jìn)行分離，因而能耗低，約為蒸發(fā)法與冷凍法的1/21/5；（2）設(shè)備體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故投資費(fèi)用低，易于實(shí)施；（3）超濾分離過(guò)程只是簡(jiǎn)單的加壓輸送液體，工藝流程簡(jiǎn)單，易于操作管理；（4）溶液在分離、濃縮過(guò)程中不發(fā)生質(zhì)的變化，因而適合于保味及熱敏性溶液的處理；（5）適合于從稀溶液中分離微量貴重大分子物質(zhì)的回收和低濃度大分子物質(zhì)的回收；（6）能將不同分子量的物質(zhì)分級(jí)分離；（7）超濾膜是由高分子

4、聚合物制成均勻的連續(xù)體，在使用過(guò)程中無(wú)任何雜質(zhì)的脫落，保證被處理溶液的純凈。 由以上分離特性可知，超濾的應(yīng)用范圍很廣，但歸根到底，主要應(yīng)用于溶液的凈化、分離和濃縮。 四、超濾技術(shù)的特性參數(shù) 超濾技術(shù)特性參數(shù)主要指分離透過(guò)性能：（1）透水速率（超濾速率）： 在一定工作壓力、溫度下，單位面積（在研究領(lǐng)域中）或單個(gè)組件（在工業(yè)應(yīng)用中），在單位時(shí)間內(nèi)所透過(guò)的水量，稱為透水速率。 膜的透水速率除與溫度、壓力有關(guān)外，取決于膜材料，膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)等物化性能，此外與操作條件包括溶液的性質(zhì)有密切的關(guān)系。因而商品膜的透水速率是指在一定溫度、壓力下純水透水速率。（2）截留分子量（切割分子量）與截留率： 商品超濾膜多用

5、截留分子量或相近孔徑的大小來(lái)表明產(chǎn)品的截留性能。截留分子量是指能被膜截留住的溶質(zhì)中最小溶質(zhì)的分子量。 截留率指溶液中被膜截留的特定溶質(zhì)的量所占溶液中該物定溶質(zhì)總量的比率。 可由下式表示： Ro=（1-Cp/Cf）100 式中：Ro 截留率； Cp 透過(guò)液中特定溶質(zhì)的濃度； Cf 原溶液中特定溶質(zhì)的濃度。 通常超濾膜所標(biāo)稱的截留分子量，對(duì)具有相同分子量的線形分子物質(zhì)或球形蛋白類分子，物質(zhì)的截留率分別應(yīng)為90和95。國(guó)外不同公司產(chǎn)品其標(biāo)準(zhǔn)并不一致。 五、中空纖維式超濾膜 中空纖維超濾膜為超濾技術(shù)中的一個(gè)重要分支，由于中空纖維式超濾膜結(jié)構(gòu)的特殊性，膜無(wú)支承體，成型工藝連續(xù)性、均一性良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，超

6、濾液易于保持純潔等優(yōu)點(diǎn)，在超濾領(lǐng)域中的應(yīng)用已占首要地位。 中空纖維超濾膜分為內(nèi)壓型及外壓型兩種。外壓型原液在中空纖維外側(cè)加壓流動(dòng)，而內(nèi)壓型在中空纖維內(nèi)腔中加壓流動(dòng)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。 1、制膜材料： 制造超濾膜的材料很多，但用于制造中空纖維超濾膜材料主要為一部分成纖性能良好的高分子材料。對(duì)膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐酸堿性、微生物侵蝕性和抗氧化性。并且具有良好的親水性，以得到高的水通量和抗污染能力。目前常用的中空纖維超濾膜材料有如下幾種： 聚砜、聚醚砜屬于疏水性膜材料，機(jī)械強(qiáng)度高，耐熱、耐化學(xué)性良好，為目前應(yīng)用較多的膜材料之一。 聚丙稀腈（PAN）主要采用共聚改性聚丙稀

7、腈，具有良好的親水性與耐化學(xué)性，特別是抗氯和抗溶劑性能好。由于材料親水性、透水速率及耐污染性能優(yōu)于聚砜類膜材料。 聚偏氟乙?。≒VDF）膜材料為含氟材料中適用于超濾膜制備的最好材料，有極優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫、耐化學(xué)侵蝕性。使用溫度范圍為-40200以上，可以在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑條件下使用。對(duì)于特殊用途可采用該材料制備中空纖維超濾膜。醋酸纖維素目前應(yīng)用于制備中空纖維超濾膜較少，但可制備截留分子量較小的超濾膜。 此外，聚氯乙稀（PVC）、聚乙稀醇（PVA）、聚砜酰胺（PSA）等也可制備中空纖維超濾膜，但實(shí)際上應(yīng)用較少。 2、中空纖維式超濾膜的制備： 超濾膜的制備方法很多，而中空纖維超濾膜主要采

8、用相轉(zhuǎn)換法。 相轉(zhuǎn)換法主要有浸漬凝膠法、溶劑蒸發(fā)凝膠法和溶出法等。目前商品化的中空纖維超濾膜主要采用浸漬凝膠法制備，制膜過(guò)程大致可分為七個(gè)步驟：（1）將制膜材料溶入特定的溶劑中，并根據(jù)需要加入相應(yīng)致孔添加劑；（2）通過(guò)攪拌使膜材料充分溶解，而成為均勻的制膜液；（3）過(guò)濾去掉未溶解的其他雜質(zhì)；（4）脫除溶液中微細(xì)的氣泡；（5）在紡絲機(jī)中用特制的噴絲頭擠出形成中空狀原纖；（6）使原纖中部分溶劑蒸發(fā)；（7）將原纖漬于對(duì)膜材料是非溶劑的凝固浴中（通常是水或水溶液），液態(tài)原纖立即凝固成固態(tài)中空纖維；（8）后處理使中空纖維具備某種固有性能。 六、超濾膜在水處理應(yīng)用中的工藝 1、前處理 超濾法在水處理及其他

9、工業(yè)凈化、濃縮、分離過(guò)程中，可以作為工藝過(guò)程的預(yù)處理，也可以作為工藝過(guò)程的深度處理。在廣泛應(yīng)用的水處理工藝過(guò)程中，常作為深度凈化的手段。根據(jù)中空纖維超濾膜的特性，有一定的供水前處理要求。因?yàn)樗械膽腋∥铩⒛z體、微生物和其他雜質(zhì)會(huì)附于膜表面，而使膜受到污染。由于超濾膜水通量比較大，被截留雜質(zhì)在膜表面上的濃度迅速增大產(chǎn)生所謂濃度極化現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的是有一些很細(xì)小的微粒會(huì)進(jìn)入膜孔內(nèi)而堵塞水通道。另外，水中微生物及其新陳代謝產(chǎn)物生成粘性物質(zhì)也會(huì)附著在膜表面。這些因素都會(huì)導(dǎo)致超濾膜透水率的下降以及分離性能的變化。同時(shí)對(duì)超濾供水溫度、PH值和濃度等也有一定限度的要求。因此對(duì)超濾供水必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理和調(diào)

10、整水質(zhì)，滿足供水要求條件，以延長(zhǎng)超濾膜的使用壽命，降低水處理的費(fèi)用。 A、微生物（細(xì)菌、藻類）的殺滅： 當(dāng)水中含有微生物時(shí)，在進(jìn)入前處理系統(tǒng)后，部分被截留微生物可能粘附在前處理系統(tǒng)，如多介質(zhì)過(guò)濾器的介質(zhì)表面。當(dāng)粘附在超濾膜表面時(shí)生長(zhǎng)繁殖，可能使微孔完全堵塞，甚至使中空纖維內(nèi)腔完全堵塞。微生物的存在對(duì)中空纖維超濾膜的危害性是極為嚴(yán)重的。除去原水中的細(xì)菌及藻類等微生物必須重視。在水處理工程中通常加入NaClO、O3等氧化劑，濃度一般為15mg/l。此外，紫外殺菌也可使用。在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)中空纖維超濾膜組件進(jìn)行滅菌處理，可以用雙氧水（H2O2）或者高錳酸鉀水溶液循環(huán)處理3060min。殺滅微生物處理僅可

11、殺滅微生物，但并不能從水中去除微生物，僅僅防止了微生物的滋長(zhǎng)。 B、降低進(jìn)水混濁度： 當(dāng)水中含有懸浮物、膠體、微生物和其他雜質(zhì)時(shí)，都會(huì)使水產(chǎn)生一定程度的混濁，該混濁物對(duì)透過(guò)光線會(huì)產(chǎn)生阻礙作用，這種光學(xué)效應(yīng)與雜質(zhì)的多少，大小及形狀有關(guān)系。衡量水的混濁度一般以蝕度表示，并規(guī)定1mg/lSiO2所產(chǎn)生的濁度為1度，度數(shù)越大，說(shuō)明含雜量越多。在不同領(lǐng)域?qū)┧疂岫扔胁煌囊?，例如，?duì)一般生活用水，濁度不應(yīng)大于5度。由于濁度的測(cè)量是把光線透過(guò)原水測(cè)量被水中顆粒物反射出的光量、顏色、不透明性，顆粒的大小、數(shù)量和形狀均影響測(cè)定，濁度與懸浮物固體的關(guān)系是隨機(jī)的。對(duì)于小于若干微米的微粒，濁度并不能反映。 在膜法

12、處理中，精密的微結(jié)構(gòu)，截留分子級(jí)甚至離子級(jí)的微粒，用濁度來(lái)反映水質(zhì)明顯是不精確的。為了預(yù)測(cè)原水污染的傾向，開(kāi)發(fā)了SDI值試驗(yàn)。 SDI值主要用于檢測(cè)水中膠體和懸浮物等微粒的多少，是表征系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)。SDI值的確定方法一般是用孔徑為0.45微孔濾膜在0.21MPa恒定水流壓水力下，首先記錄通水開(kāi)始濾過(guò)500ml水樣所需的時(shí)間t0，然后在相同條件下繼續(xù)通水15min，再次記錄濾過(guò)500ml 水樣所需時(shí)間t15，然后根據(jù)下式計(jì)算： SDI=（1-t0/t15）100/15 水中SDI的值的大小大致可反映膠體污染程度。井水的SDI3，地表水SDI在5以上，SDI極限值為6.66，即需進(jìn)行預(yù)處

13、理。 超濾技術(shù)對(duì)SDI值的降低最為有效，經(jīng)中空纖維超濾膜處理水的SDI=0，但當(dāng)SDI過(guò)大時(shí)，特別是較大顆粒對(duì)中空纖維超濾膜有嚴(yán)重的污染，在超濾工藝中，必須進(jìn)行預(yù)處理，即采用石英砂、活性炭或裝有多種濾料的過(guò)濾器過(guò)濾，至于采取何種處理工藝尚無(wú)固定的模式，這是因?yàn)楣┧畞?lái)源不同，因而預(yù)處理方法也各異。例如，對(duì)于具有較低濁度的自來(lái)水或地下水，采用510的精密過(guò)濾器（如蜂房式、熔噴式及PE燒結(jié)管等），一般可降低到5左右。在精密過(guò)濾器之前，還必須投加絮凝劑和放置雙層或多層介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾，一般情況下，過(guò)濾速度不超過(guò)10m/h，以78m/h為宜，濾水速度越慢，過(guò)濾水質(zhì)量越好。 C、懸浮物和膠體物質(zhì)的去除： 對(duì)

14、于粒徑5以上的雜質(zhì)，可以選用5過(guò)濾精度的濾器去除，但對(duì)于0.35間的微細(xì)顆粒和膠體，利用上述常規(guī)的過(guò)濾技術(shù)很難去除。雖然超濾對(duì)這些微粒和膠體有絕對(duì)的去除作用，但對(duì)中空纖維超濾膜的危害是極為嚴(yán)重的。特別是膠體粒子帶有電荷，是物質(zhì)分子和離子的聚合體，膠體所以能在水中穩(wěn)定存在，主要是同性電荷的膠體粒子相互排斥的結(jié)果。向原水中加入與膠體粒子電性相反的荷電物質(zhì)（絮凝劑）以打破膠體粒子的穩(wěn)定性，使帶荷電的膠體粒子中和成電中性而使分散的膠體粒子凝聚成大的團(tuán)塊，而后利用過(guò)濾或沉降便可以比較容易去除。常用的絮凝劑有無(wú)機(jī)電解質(zhì)，如硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵和氯化鐵。有機(jī)絮凝劑如聚丙稀酰胺、聚丙稀酸鈉、聚乙稀亞胺

15、等。由于有機(jī)絮凝劑高分子聚合物能通過(guò)中和膠粒表面電荷，形成氫鍵和“搭橋”使凝聚沉降在短時(shí)間內(nèi)完成，從而使水質(zhì)得到較大改善，故近年來(lái)高分子絮凝劑有取代無(wú)機(jī)絮凝劑的趨勢(shì)。 在絮凝劑加入的同時(shí)，可加入助凝劑，如PH調(diào)節(jié)劑石灰、碳酸鈉、氧化劑氯和漂白粉，加固劑水下班及吸附劑聚丙稀酰胺等，提高混凝效果。 絮凝劑常配制成水溶液，利用計(jì)量泵加入，也可使用安裝在供水管道上的噴射器直接將其只入水處理系統(tǒng)。 D、可溶性有機(jī)物的去除： 可溶性有機(jī)物用絮凝沉降、多介質(zhì)過(guò)濾以及超濾均無(wú)法徹底去除。目前多采用氧化法或者吸咐法。（1）氧化法 利用氯或次氯酸鈉（NaClO）進(jìn)行氧化，對(duì)除去可溶性有機(jī)物效果比較好，另外臭氧（O

16、3）和高錳酸鉀（KMnO4）也是比較好的氧化劑，但成本略高。（2）吸附法 利用活性炭或大孔吸附樹(shù)脂可以有效除去可溶性有機(jī)物。但對(duì)于難以吸附的醇、酚等仍需采用氧化法處理。 E、供水水質(zhì)調(diào)整：（1）供水溫度的調(diào)整 超濾膜透水性能的發(fā)揮與溫度高低有直接的關(guān)系，超濾膜組件標(biāo)定的透水速率一般是用純水在25條件下測(cè)試的，超濾膜的透水速率與溫度成正比，溫度系數(shù)約為0.02/1，即溫度每升高1，透水速率約相應(yīng)增加2.0。因此當(dāng)供水溫度較低時(shí)（如5），可采用某種升溫措施，使其在較高溫度下運(yùn)行，以提高工作效率。但當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，同樣對(duì)膜不利，會(huì)導(dǎo)致膜性能的變化，對(duì)此，可采用冷卻措施，降低供水溫度。（2）供水PH值的

17、調(diào)整 用不同材料制成的超濾膜對(duì)PH值的適應(yīng)范圍不同，例如醋酸纖維素適合PH=46，PAN和PVDF等膜，可在PH=212的范圍內(nèi)使用，如果進(jìn)水超過(guò)使用范圍，需要加以調(diào)整，目前常用的PH調(diào)節(jié)劑主要有酸（HCl 和H2SO4）等和堿（NaOH等）。 由于溶液中無(wú)機(jī)鹽可以透過(guò)超濾膜，不存在無(wú)機(jī)鹽的濃度極化和結(jié)垢問(wèn)題，因此在預(yù)處理水質(zhì)調(diào)整過(guò)程中一般不考慮它們對(duì)膜的影響，而重點(diǎn)防范的是膠質(zhì)層的生成、膜污染和堵塞的問(wèn)題。 2、操作參數(shù)： 正確的掌握和執(zhí)行操作參數(shù)對(duì)超濾系統(tǒng)的長(zhǎng)期和穩(wěn)定運(yùn)行是極為重要的，操作參數(shù)一般主要包括：流速、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。A、流速： 流速是指原液（供給水）在膜

18、表面上的流動(dòng)的線速度，是超濾系統(tǒng)中的超濾一項(xiàng)重要操作參數(shù)。流速較大時(shí)，不但造成能量的浪費(fèi)和產(chǎn)生過(guò)大的壓力降而且加速超濾膜分裂性能的衰退。反之，如果流速較小，截留物在膜表面形成的邊界層厚度增大，引起濃度極化現(xiàn)象，既影響了透水速率，又影響了透水質(zhì)量。最佳流速是根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。中空纖維超濾膜，在進(jìn)水壓力維持在0.2MPa以下時(shí)，內(nèi)壓膜的流速僅為0.1m/s，該流速的流型處在完全層流狀態(tài)。外壓膜可獲得較大的流速。毛細(xì)管型超濾膜，當(dāng)毛細(xì)管直徑達(dá) 3mm時(shí)，其流速可適當(dāng)提高，對(duì)減少濃縮邊界層有利。必須指出兩方面問(wèn)題，其一是流速不能任意確定，由進(jìn)口壓力與原液流量有關(guān)，其二是對(duì)于中空纖維或毛細(xì)管膜而言，流速

19、在進(jìn)口端是不一致的，當(dāng)濃縮水流量為原液的10時(shí)，出口端流速近似為進(jìn)口端的10，此外提高壓力增加了透過(guò)水量，對(duì)流速的提高供獻(xiàn)極微。因此增加毛細(xì)管直徑，適當(dāng)提高濃縮水排量（回流量），可以使流速獲得提高，特別是在超濾濃縮過(guò)程中，如電泳漆的回收時(shí)可有效提高其超濾速率。 在允許的壓力范圍內(nèi)，提高供給水量，選擇最高流速，有利于中空纖維超濾膜性能的保證。 B、壓力和壓力降： 中空纖維超濾膜的工作壓力范圍為0.10.6MPa，是泛指在超濾的定義域內(nèi)，處理溶液通常所使用的工作壓力。分離不同分子量的物質(zhì)，需要選用相應(yīng)截留分子量的超濾膜，則操作壓力也有所不同。一般塑殼中空纖維內(nèi)壓膜，外殼耐壓強(qiáng)度小于0.3MPa，中

20、空纖維耐壓強(qiáng)度一般也低于0.3MPa，因而工作壓力應(yīng)低于0.2MPa，而膜的兩側(cè)壓差應(yīng)不大于0.1MPa。外壓中空纖維超濾膜耐壓強(qiáng)度可達(dá)0.6MPa，但對(duì)于塑殼外壓膜組件，其工作壓力亦為0.2MPa。必須指出，由于內(nèi)壓膜直徑較大，當(dāng)用作外壓膜時(shí)，易于壓扁并在粘結(jié)處切斷，引起損壞，因此內(nèi)外壓膜不能通用。 當(dāng)需要超濾液具有一定壓力以供下一工序使用時(shí)，應(yīng)采用不銹鋼外殼超濾膜組件，該中空纖維超濾膜組件，使用壓力達(dá)到0.6MPa，而提供超濾液的壓力可達(dá)30m水柱，即0.3MPa壓強(qiáng)，但必須保持中空纖維超濾膜內(nèi)外兩側(cè)壓差不大于0.3MPa。 在選擇工作壓力時(shí)除根據(jù)膜及外殼耐壓強(qiáng)度為依據(jù)外，必須考慮膜的壓密

21、性，及膜的耐污染能力，壓力越高透水量越大，相應(yīng)被截留的物質(zhì)在膜表面積聚越多，阻力越大，會(huì)引起透水速率的衰減。此外進(jìn)入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。總之，在可能的情況下，選擇較低工作壓力，對(duì)膜性能的充分發(fā)揮是有利的。 中空纖維超濾膜組件的壓力降，是指原液進(jìn)口處壓力與濃縮液出口處壓力之差。壓力降與供水量，流速及濃縮水排放量有密切關(guān)系。特別對(duì)于內(nèi)壓型中空纖維或毛細(xì)管型超濾膜，沿著水流方向膜表面的流速及壓力是逐漸變化的。供水量，流速及濃縮水排量越大，則壓力降越大，形成下游膜表面的壓力不能達(dá)到所需的工作壓力。膜組件的總的產(chǎn)水量會(huì)受到一定影響。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)盡量控制壓力降值不要過(guò)大，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，由

22、于污垢積累而增加了水流的阻力，使壓力降增大，當(dāng)壓力降高出初始值0.05MPa 時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗，疏通水路。 C、回收比和濃縮水排放量： 在超濾系統(tǒng)中，回收比與濃縮水排放量是一對(duì)相互制約的因素?；厥毡仁侵竿高^(guò)水量與供給量之比率，濃縮水排放量是指未透過(guò)膜而排出的水量。因?yàn)楣┙o水量等于濃縮水與透過(guò)水量之和，所以如果濃縮水排放量大，回收比較小。為了保證超濾系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)規(guī)定組件的最小濃縮水排放量及最大回收比。在一般水處理工程中，中空纖維超濾膜組件回收比約為5090。其選擇根據(jù)為進(jìn)料液的組成及狀態(tài)，即能被截留的物質(zhì)的多少，在膜表面形成的污垢層厚度，及對(duì)透過(guò)水量的影響等多種因素決定回收比。在多數(shù)情況下，

23、也可以采用較小的回收比操作，而將濃縮液排放回流入原液系統(tǒng)，用加大循環(huán)量來(lái)減少污垢層的厚度，從而提高透水速率，有時(shí)并不提高單位產(chǎn)水量的能耗。 D、工作溫度： 超濾膜的透水能力隨著溫度的升高而增大，一般水溶液其粘度隨著溫度而降低，從而降低了流動(dòng)的阻力，相應(yīng)提高了透水速率。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮工作現(xiàn)場(chǎng)供給液的實(shí)際溫度。特別是季節(jié)的變化，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)應(yīng)考慮溫度的調(diào)節(jié)，否則隨著溫度的變化其透水率有可能變化幅度在50左右，此外過(guò)高的溫度亦將影響膜的性能。通常情況下中空纖維超濾膜的工作溫度應(yīng)在255，需要在較高溫度狀態(tài)下工作則可選用耐高溫膜材料及外殼材料。七、超濾系統(tǒng)的運(yùn)行管理 1、預(yù)處理系統(tǒng) 預(yù)處理系統(tǒng)是指

24、原液在進(jìn)入超濾裝置之前去除各種有害雜質(zhì)的工藝過(guò)程及設(shè)備。預(yù)處理工藝是根據(jù)原液情況及處理的要求來(lái)確定的，沒(méi)有固定模式，但下述選擇原則可供參考。 地下水及含懸浮物、膠體物質(zhì)小于50mg/l時(shí)宜采用直接過(guò)濾或者在管道中加入絮凝劑過(guò)濾；地面水及含懸浮物、膠體物質(zhì)大于50mg/l應(yīng)采用混凝沉淀、過(guò)濾工藝；原水中含有細(xì)菌、藻類及其他微生物較多時(shí)，必須先行殺菌，然后再按常規(guī)程序處理，滅菌劑有氯、次氯酸鈉、臭氧等，而過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等多用清洗組件時(shí)用來(lái)殺菌，因?yàn)轭A(yù)處理用量大，不經(jīng)濟(jì)；原水經(jīng)殺菌劑處理后，如果水中含有較多的余氯或其他強(qiáng)氧化劑，可加入亞硫酸鈉等還原劑或者用活性碳吸附去除。 上述為常規(guī)的傳統(tǒng)的預(yù)處

25、理工藝，在膜集成工藝中，中空纖維超濾膜常作為其他膜處理的預(yù)處理。如在反滲透脫鹽工藝中，超濾本身即屬預(yù)處理工藝，在電滲析脫鹽工藝中亦可以超濾作為電滲析脫鹽預(yù)處理，以補(bǔ)充電滲析脫鹽工藝的不足。此外，在礦泉水制備工藝中以超濾作為主要的處理工藝，化學(xué)藥劑的加入，會(huì)使礦泉水水質(zhì)受到污染，因此在礦泉水處理工藝中，不適宜用化學(xué)藥劑作為預(yù)處理措施。 在某種情況下，例如以城市自來(lái)水為水源進(jìn)行深度凈化，或以地下水為水源，水質(zhì)較好時(shí)，過(guò)多的常規(guī)預(yù)處理，可能帶來(lái)二次污染。超濾的預(yù)處理可以極為簡(jiǎn)化，僅采用粗過(guò)濾以避免大顆粒懸浮物進(jìn)入超濾系統(tǒng)損害超濾膜，即可直接用超濾去除少量細(xì)菌微生物、膠體、懸浮物。采用加強(qiáng)反沖洗，快速

26、沖洗以及增加濃縮水排量（回流）等措施防止超濾膜的堵塞。 2、運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作 進(jìn)水水質(zhì)的檢查，重點(diǎn)是檢查進(jìn)水的濁度或SDI值、PH值和細(xì)菌、微生物、余氯等項(xiàng)目，應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的進(jìn)水指標(biāo)后方可輸入超濾系統(tǒng)，一般中空纖維超濾膜要求原水的PH值并無(wú)嚴(yán)格要求。在PH=211范圍內(nèi)均可使用，但用于工業(yè)濃縮時(shí)，原液的PH值必須嚴(yán)格根據(jù)膜材料的要求。超濾膜對(duì)余氯要求也無(wú)嚴(yán)格規(guī)定，一般情況下，要求含有一定余氯以保證細(xì)菌不超標(biāo)。當(dāng)后續(xù)工藝對(duì)余氯有要求時(shí)，可在超濾工藝之后用活性碳去除，效果更佳。 清洗設(shè)備及管道，超濾系統(tǒng)組裝完成后，在啟動(dòng)之前還必須對(duì)系統(tǒng)中所有過(guò)流部分進(jìn)行清洗，一方面清洗掉設(shè)備及管道中的碎屑及其他

27、有害雜質(zhì)，一方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌作用，以免殘留的細(xì)菌、微生物在管道及超濾膜組件中滋長(zhǎng)。一般常采用分段清洗法，即按照工藝流程路線由前往后、按設(shè)備和管路分段清洗，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。 管路系統(tǒng)檢查，操作人員必須掌握工藝流程路線，檢查各有關(guān)設(shè)備和管是否有誤接的地方，同時(shí)還要檢查進(jìn)、出口閥門的啟閉情況，特別是要注意濃縮水出口閥門不能全部關(guān)閉及進(jìn)口閥門不能開(kāi)啟，以防止系統(tǒng)在封閉狀態(tài)下，突然啟動(dòng)引起系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)高以及水流沖擊作用而損壞設(shè)備。 3、啟動(dòng) 當(dāng)做完上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，可先進(jìn)行試啟動(dòng)，即接通電源，打開(kāi)進(jìn)水閥門，開(kāi)動(dòng)泵后立即停止，觀察水泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確，檢查水泵在啟動(dòng)時(shí)有無(wú)反常的噪音產(chǎn)生，

28、以判斷水泵是否能正常運(yùn)行。 對(duì)于全自動(dòng)的控制裝置必須預(yù)先設(shè)置操作程序，以便啟動(dòng)后進(jìn)入正常順序運(yùn)行。 4、運(yùn)行 a、升壓 水泵轉(zhuǎn)動(dòng)后，逐漸打開(kāi)超濾系統(tǒng)的進(jìn)水閥門，相應(yīng)調(diào)節(jié)濃縮水出口閥門使系統(tǒng)升壓及保持濃縮水的流動(dòng)，通常情況下，應(yīng)當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)閥門，大約在1min左右時(shí)間內(nèi)升至所需的工作壓力，有利于對(duì)設(shè)備及膜的保護(hù)。 b、監(jiān)控及記錄 注意超濾設(shè)備進(jìn)出口壓力差的變化，進(jìn)口壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)值操作，但隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，出口處壓力會(huì)逐漸降低，即壓力差會(huì)逐漸增大，當(dāng)這一壓力差高于安裝始值0.05Mpa時(shí)說(shuō)明水路有阻塞現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，即采取物理或化學(xué)方法進(jìn)行清洗。 運(yùn)行中定時(shí)分析供水水質(zhì)和超濾水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有突

29、然變化現(xiàn)象，應(yīng)立即采取措施。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不合格時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理工藝。透過(guò)水不合格時(shí)，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗再生，處理后仍不見(jiàn)效果，則應(yīng)考慮更換新的膜組件。 c、回收比及其調(diào)節(jié) 運(yùn)行中觀察濃縮水的排放量及透水量，始終保持在允許的回收比范圍內(nèi)運(yùn)行。回收比過(guò)大或過(guò)小，于超濾膜的正常運(yùn)行都是不利的。因?yàn)榛厥毡冗^(guò)大，極易產(chǎn)生膜的濃度極化現(xiàn)象，影響產(chǎn)水質(zhì)量，而回收比過(guò)小，則流速過(guò)大，也會(huì)促進(jìn)膜的衰退，壓力降增大影響產(chǎn)水量。 回收比的具體調(diào)節(jié)方法如下： 濃縮水排放量偏?。椿厥毡绕螅┛晌⑽㈤_(kāi)啟濃縮水出口閥。如果因此而導(dǎo)致工作壓力下降或產(chǎn)水量不足，則需適當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)水閥門，即增加泵的供水量。 若濃縮水排放量偏大（即回收比

30、偏?。晌⑽腴]濃縮水出口閥。如果由此而引起工作壓力上升，則應(yīng)該適當(dāng)關(guān)小進(jìn)水閥門，即降低泵的供水量。 d、膜的清洗 判斷超濾膜是否需要清洗的原則如下： 根據(jù)超濾裝置進(jìn)出口壓力降的變化，多數(shù)情況下，壓力降超過(guò)初始值0.05MPa 時(shí)，說(shuō)明流體阻力已經(jīng)明顯增大，作為日常管理可采用等壓大流量沖洗法沖洗，如無(wú)效，再選用化學(xué)清洗法； 根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化，當(dāng)超濾系統(tǒng)的透過(guò)水量或透水質(zhì)量下降到不可接受程度時(shí)，說(shuō)明透過(guò)水流路被阻，或者因濃度極化現(xiàn)象而影響了膜的分離性能，此種情況，多采用物理化學(xué)相結(jié)合清洗法，即進(jìn)行物理方法快速?zèng)_洗去大量污染物質(zhì)，然后再用化學(xué)方法清洗，以節(jié)約化學(xué)藥品。 定時(shí)清洗，運(yùn)行中

31、的超濾系統(tǒng)根據(jù)膜被污染的規(guī)律，可采用周期性的定時(shí)清洗。可以是手動(dòng)清洗，對(duì)于工業(yè)大型裝置，則宜通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)按順序設(shè)定時(shí)間定時(shí)清洗。 e、滅菌 細(xì)菌與其他微生物被膜截留，不但繁殖速度極快，而這些原生物及其代謝物質(zhì)形成一種粘滑的污染物質(zhì)緊緊粘附于膜表面上，直接影響到膜的透水能力和透過(guò)水質(zhì)量。一般采用定期滅菌的方法，滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定，對(duì)于城市普通自來(lái)水而言，夏季710天，冬季3040天，春秋季2030天。地表水作為供給水源時(shí)，滅菌周期更短。滅菌藥品可用5001000mg/l次氯酸鈉溶液或1過(guò)氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時(shí)即可。 在礦泉水生產(chǎn)中，由于車間的密封性，通風(fēng)不良，室

32、內(nèi)濕度增高，給霉菌生長(zhǎng)提供了良好的條件，成為礦泉水生產(chǎn)過(guò)程中霉菌的長(zhǎng)期污染源，尤其是生產(chǎn)管道一經(jīng)霉菌污染，清除和消毒十分困難。一般紫外線、臭氧對(duì)霉菌的殺滅效果不太理想，使礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌集合體，因而必須定期對(duì)周轉(zhuǎn)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的滅菌措施防止對(duì)系統(tǒng)的污染。 f、停機(jī) 先降壓后停機(jī)，當(dāng)完成運(yùn)行任務(wù)或者由于其他原因需要停機(jī)時(shí)，可慢慢開(kāi)啟濃縮水出口閥門，使系統(tǒng)壓力徐徐下降到最低點(diǎn)再切斷電源。因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下如果突然停泵，容易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象而傷害超濾膜，降壓速度約在1min內(nèi)完成。 用純水或超濾后的凈水沖洗膜表面，利用運(yùn)轉(zhuǎn)水泵或者輔助的清洗水泵，采用大流量沖洗35min，以清除掉沉積

33、于膜表面上的大量污垢，在沖洗過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)不升壓，不引出透過(guò)水； 停機(jī)期間需進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，如果停機(jī)時(shí)間僅23天，可每天運(yùn)行3060min，用新鮮水置換出裝置內(nèi)存留的水。如果停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)向裝置內(nèi)注入保護(hù)液，如0.51.0甲醛水溶液，以防止細(xì)菌繁殖。 5、超濾系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理措施 a、供水壓力低或供水量不足，有可能水泵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，或水泵進(jìn)水管泄漏，此時(shí)水泵可能激烈震動(dòng)； b、壓力降增大，系統(tǒng)內(nèi)受阻或流速過(guò)大，應(yīng)疏通水道或減少濃縮水排放量； c、透水量下降，可能膜被壓密或膜被污垢堵塞，前者停機(jī)松馳，一般不易恢復(fù)，后者則應(yīng)進(jìn)行清洗； d、截留率下降，水質(zhì)惡化，有多種可能，濃差極化時(shí)應(yīng)用大流量

34、沖洗，密封損壞應(yīng)更換或修補(bǔ)。中空纖維斷裂或破損，則應(yīng)更換膜組件。 6、中空纖維超濾膜的污染及清洗再生技術(shù) 由于超濾膜的功能是去除原液中所含有的雜質(zhì)，性能優(yōu)良與截留分子量較低的中空纖維超濾膜，被雜質(zhì)污染堵塞可能更快，膜表面會(huì)被截留的各種有害雜質(zhì)所覆蓋，甚至膜孔也會(huì)被更為細(xì)小的雜質(zhì)堵塞而使其分離性能下降。原水預(yù)處理的有無(wú)，與處理質(zhì)量的好環(huán)，只能決定超濾膜被堵塞污染速度的快慢，而無(wú)法從根本上解決污染問(wèn)題，即使預(yù)處理再?gòu)氐?，水中極少量雜質(zhì)也會(huì)因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響。因此膜的堵塞是絕對(duì)的，一般超濾系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)建立清洗和再生技術(shù)。清洗膜的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。 a、中空纖維超濾

35、膜的物理清洗法： 該方法是利用機(jī)械的力量來(lái)去除膜表面污染物。整個(gè)清洗過(guò)程不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。 等壓水力沖洗法：對(duì)于中空纖維超濾膜等壓沖洗法是行之有效的方法之一。具體做法是關(guān)閉超濾液出口閥門，全開(kāi)濃縮水出口閥門，此時(shí)中空纖維內(nèi)外兩側(cè)壓力逐漸趨于相等，因壓力差粘附于膜表面的污垢松動(dòng)，籍增大的流量沖洗表面，這對(duì)去除膜表面上大量松軟雜質(zhì)有效； 水氣混合清洗法：將凈化過(guò)的壓縮空氣與水流一道進(jìn)入超濾膜內(nèi)，水氣混液會(huì)在膜表面劇烈的攪運(yùn)作用而去除比較堅(jiān)實(shí)的雜質(zhì)。效果比較好，但應(yīng)注意壓縮空氣的壓力與流量； 熱水及純水沖洗法：熱水（3040）沖洗膜表面，對(duì)那些粘稠而又有熱溶性的雜質(zhì)去除效果明顯。純水溶解能力強(qiáng)。純

36、水循環(huán)沖洗效果比較好； 負(fù)壓反向沖洗法：是一種從膜的負(fù)面向正面進(jìn)行沖洗方法，對(duì)內(nèi)外有致密層的中空纖維或毛細(xì)管超濾膜是比較適宜的。這是一種行之有效但常與風(fēng)險(xiǎn)共存的方法，一旦操作失誤，很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維或毛細(xì)管與粘結(jié)劑的粘結(jié)面而形成泄漏。 b、中空纖維超濾的化學(xué)清洗法： 利用某種化學(xué)藥品與膜面有害物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)或溶解作用來(lái)達(dá)到清洗的目的。選擇化學(xué)藥品的原則，一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或溶解作用，二是不能因?yàn)槭褂没瘜W(xué)藥品而引起二次污染。 酸洗法：常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等。配制后溶液的PH值因材質(zhì)類型而定。例如CA膜清洗液PH=34，其他PS、SPS、PAN、PVDF等

37、膜PH=12。利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.51h，對(duì)去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)效果好； 堿洗法：常用的堿主要有氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉等。配制堿溶液的PH 值也因膜材質(zhì)類型而定，除CA膜要求PH=8左右以外，其他耐腐蝕PH=12，同樣利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.51h，對(duì)去除有機(jī)雜質(zhì)及油脂有效； 氧化性清洗劑：利用13H2O2，5001000mg/LNaClO 等水溶液清洗超濾膜，既去除了污垢，又殺滅了細(xì)菌。H2O2 和NaClO是目前常用的殺菌劑。 加酶洗滌劑清洗：加酶洗滌如0.51.5胃蛋白酶、胰蛋白酶。對(duì)去除蛋白質(zhì)、多糖、油脂污染物質(zhì)有效。推薦下述一種清洗步驟，可資參考。（1）先用清水沖洗整個(gè)超濾系

38、統(tǒng)。水溫最好采用膜組件所能承受的較高溫度。（2）選用合適的清洗劑進(jìn)行循環(huán)清洗。清洗劑中可含EDTA或六偏磷酸鹽之類的絡(luò)合劑。（3）用清水沖洗，去除清洗劑。（4）在規(guī)定條件下校核膜的透水通量。如未能達(dá)到預(yù)期數(shù)值時(shí)，重復(fù)第二步、第三步清洗過(guò)程。（5）用0.5的甲醛水溶液進(jìn)行消毒貯存。 八、中空纖維超濾膜在使用中應(yīng)注意事項(xiàng) 1、過(guò)濾系統(tǒng)要定期滅菌。 超濾膜可以截留細(xì)菌，但不可以殺死細(xì)菌，截留率再好的超濾膜也不能長(zhǎng)期保證干凈區(qū)不長(zhǎng)一個(gè)細(xì)菌，有細(xì)菌就可能大量繁殖。直接影響到透過(guò)水質(zhì)，上節(jié)講到有的礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌團(tuán)，主要是系統(tǒng)被霉菌污染所致。因此，必須定期對(duì)周轉(zhuǎn)環(huán)境及過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行定

39、期滅菌，滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定，對(duì)于城市普通自來(lái)水而言，夏季710天，冬季3040天，春秋季2030天。地表水作為供給水源時(shí)，滅菌周期更短。滅菌藥品可用5001000mg/L次氯酸鈉溶液或1過(guò)氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時(shí)即可。 2、過(guò)濾系統(tǒng)所用組件數(shù)量是根據(jù)設(shè)計(jì)總透水量而定的。而每根組件所標(biāo)稱的每小時(shí)產(chǎn)水量是指純水透水速率，是指采用純水作測(cè)試介質(zhì)，純水對(duì)超濾膜不存在溶質(zhì)引起的堵塞問(wèn)題。測(cè)試溫度25，測(cè)試壓力為0.1MPa。 由多個(gè)組件構(gòu)成的超濾系統(tǒng)實(shí)際透水速率為標(biāo)稱的 90左右，但由于裝置的透水速率隨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間而逐漸下降，但經(jīng)清洗后基本上可以回復(fù)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值，一般情況下，

40、穩(wěn)定值只是初透水速率的60左右，此外，超濾組件的透水量還受到溫度、壓力、料液濃度、給水濁度的影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以上因素。 3、由于每根超濾組件在出廠前加入保護(hù)液，使用前要徹底沖洗組件中的保護(hù)液，先用低壓（0.1MPa）給水沖洗1小時(shí)，然后再用高壓（0.2MPa）給水沖洗1小時(shí)，無(wú)論低壓還是高壓沖洗時(shí)，系統(tǒng)的產(chǎn)水排放閥均應(yīng)全部打開(kāi)。在使用產(chǎn)水時(shí)，應(yīng)檢查并確認(rèn)產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。 4、超濾組件要輕拿輕放，并注意保護(hù)，由于超濾組件是精密器材，所以在使用安裝時(shí)要小心，要輕拿輕放，更不能甩壞。組件若停用，要先用清水沖洗干凈后，加0.5甲醛水溶液進(jìn)行消毒滅菌，并密封好。如冬天組件還要進(jìn)行防凍處

41、理，否則組件可能報(bào)廢。 5、使用中空纖維超濾膜前必須認(rèn)真閱讀使用說(shuō)明，按照超濾膜在水處理應(yīng)用工藝進(jìn)行操作。 6、特殊情況請(qǐng)與本公司聯(lián)系，以便提供技術(shù)服務(wù)。 九、中空纖維超濾膜的應(yīng)用 超濾作為一種膜分離技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)和人民生活等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 1、凈化功能的應(yīng)用： a、制水工業(yè) 超純水、純凈水制備中作為反滲透的預(yù)處理。預(yù)處理水質(zhì)SDI可達(dá)到01； 海水淡化中的預(yù)處理去除懸浮物、微粒、細(xì)菌和藻類，大大延長(zhǎng)了反滲透脫鹽膜的使用壽命； 用超濾法制備自來(lái)水，較常用的預(yù)處理方法水質(zhì)高，工藝簡(jiǎn)單，占地面積??； 飲用水的深度凈化，用城市自來(lái)水或可以飲用的原水進(jìn)一步

42、凈化達(dá)到國(guó)家飲用凈水的標(biāo)準(zhǔn)，可以提供直飲水源； 礦泉水的凈化，天然礦泉水經(jīng)超濾凈化不改變微量元素成分，同時(shí)達(dá)到可以直接飲用的目的。 b、無(wú)菌液體食品制造 低度酒的除濁； 果酒、啤酒、黃酒的精制； 液體調(diào)料的精制； 飲料的凈化。 c、醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用 血液超濾凈化； 口服液凈化處理； 針劑大輸液除熱原。 2、濃縮功能的應(yīng)用： a、食品發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用 酶制劑的濃縮； 蛋白質(zhì)的濃縮，大豆蛋白及卵蛋白的濃縮。 b、乳品工業(yè)的應(yīng)用濃縮牛乳和從乳清中回收乳清蛋白等。 c、醫(yī)療方面的應(yīng)用 腹水超濾濃縮； 血液過(guò)濾。 d、在生物制劑方面應(yīng)用 生物制劑如鉤端螺旋體、乙肝疫苗、胸腺素、人體生長(zhǎng)激素的濃縮分離；

43、人血清白蛋白的濃縮分離。 e、中草藥的精制與濃縮 3、廢水處理 隨著環(huán)境污染治理日益受到重視，工業(yè)廢水與城市污水處理已進(jìn)一步向深度處理發(fā)展，中水工程已提到議事日程。超濾深度凈化與利用生物技術(shù)與超濾技術(shù)結(jié)合的膜生物反應(yīng)器已在城市污水和工業(yè)廢水處理開(kāi)始得到應(yīng)用。我國(guó)超濾技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的起點(diǎn)將為廢水處理的工業(yè)應(yīng)用。廢水處理較凈水工業(yè)應(yīng)用有較大的難度，并且缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，因此在膜組件的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)還需做不少工作。目前耐污染粗毛細(xì)管狀的超濾膜在初步應(yīng)用中已取得良好的效果。 七、超濾系統(tǒng)的運(yùn)行管理 1、預(yù)處理系統(tǒng) 預(yù)處理系統(tǒng)是指原液在進(jìn)入超濾裝置之前去除各種有害雜質(zhì)的工藝過(guò)程及設(shè)備。預(yù)處理工藝是根

44、據(jù)原液情況及處理的要求來(lái)確定的，沒(méi)有固定模式，但下述選擇原則可供參考。 地下水及含懸浮物、膠體物質(zhì)小于50mg/l時(shí)宜采用直接過(guò)濾或者在管道中加入絮凝劑過(guò)濾；地面水及含懸浮物、膠體物質(zhì)大于50mg/l應(yīng)采用混凝沉淀、過(guò)濾工藝；原水中含有細(xì)菌、藻類及其他微生物較多時(shí)，必須先行殺菌，然后再按常規(guī)程序處理，滅菌劑有氯、次氯酸鈉、臭氧等，而過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等多用清洗組件時(shí)用來(lái)殺菌，因?yàn)轭A(yù)處理用量大，不經(jīng)濟(jì)；原水經(jīng)殺菌劑處理后，如果水中含有較多的余氯或其他強(qiáng)氧化劑，可加入亞硫酸鈉等還原劑或者用活性碳吸附去除。 上述為常規(guī)的傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝，在膜集成工藝中，中空纖維超濾膜常作為其他膜處理的預(yù)處理。如在反

45、滲透脫鹽工藝中，超濾本身即屬預(yù)處理工藝，在電滲析脫鹽工藝中亦可以超濾作為電滲析脫鹽預(yù)處理，以補(bǔ)充電滲析脫鹽工藝的不足。此外，在礦泉水制備工藝中以超濾作為主要的處理工藝，化學(xué)藥劑的加入，會(huì)使礦泉水水質(zhì)受到污染，因此在礦泉水處理工藝中，不適宜用化學(xué)藥劑作為預(yù)處理措施。 在某種情況下，例如以城市自來(lái)水為水源進(jìn)行深度凈化，或以地下水為水源，水質(zhì)較好時(shí)，過(guò)多的常規(guī)預(yù)處理，可能帶來(lái)二次污染。超濾的預(yù)處理可以極為簡(jiǎn)化，僅采用粗過(guò)濾以避免大顆粒懸浮物進(jìn)入超濾系統(tǒng)損害超濾膜，即可直接用超濾去除少量細(xì)菌微生物、膠體、懸浮物。采用加強(qiáng)反沖洗，快速?zèng)_洗以及增加濃縮水排量（回流）等措施防止超濾膜的堵塞。 2、運(yùn)行前的準(zhǔn)

46、備工作 進(jìn)水水質(zhì)的檢查，重點(diǎn)是檢查進(jìn)水的濁度或SDI值、PH值和細(xì)菌、微生物、余氯等項(xiàng)目，應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的進(jìn)水指標(biāo)后方可輸入超濾系統(tǒng)，一般中空纖維超濾膜要求原水的PH值并無(wú)嚴(yán)格要求。在PH=211范圍內(nèi)均可使用，但用于工業(yè)濃縮時(shí)，原液的PH值必須嚴(yán)格根據(jù)膜材料的要求。超濾膜對(duì)余氯要求也無(wú)嚴(yán)格規(guī)定，一般情況下，要求含有一定余氯以保證細(xì)菌不超標(biāo)。當(dāng)后續(xù)工藝對(duì)余氯有要求時(shí)，可在超濾工藝之后用活性碳去除，效果更佳。 清洗設(shè)備及管道，超濾系統(tǒng)組裝完成后，在啟動(dòng)之前還必須對(duì)系統(tǒng)中所有過(guò)流部分進(jìn)行清洗，一方面清洗掉設(shè)備及管道中的碎屑及其他有害雜質(zhì)，一方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌作用，以免殘留的細(xì)菌、微生物在管道

47、及超濾膜組件中滋長(zhǎng)。一般常采用分段清洗法，即按照工藝流程路線由前往后、按設(shè)備和管路分段清洗，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。 管路系統(tǒng)檢查，操作人員必須掌握工藝流程路線，檢查各有關(guān)設(shè)備和管是否有誤接的地方，同時(shí)還要檢查進(jìn)、出口閥門的啟閉情況，特別是要注意濃縮水出口閥門不能全部關(guān)閉及進(jìn)口閥門不能開(kāi)啟，以防止系統(tǒng)在封閉狀態(tài)下，突然啟動(dòng)引起系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)高以及水流沖擊作用而損壞設(shè)備。 3、啟動(dòng) 當(dāng)做完上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，可先進(jìn)行試啟動(dòng)，即接通電源，打開(kāi)進(jìn)水閥門，開(kāi)動(dòng)泵后立即停止，觀察水泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確，檢查水泵在啟動(dòng)時(shí)有無(wú)反常的噪音產(chǎn)生，以判斷水泵是否能正常運(yùn)行。 對(duì)于全自動(dòng)的控制裝置必須預(yù)先設(shè)置操作程序，

48、以便啟動(dòng)后進(jìn)入正常順序運(yùn)行。 4、運(yùn)行 a、升壓 水泵轉(zhuǎn)動(dòng)后，逐漸打開(kāi)超濾系統(tǒng)的進(jìn)水閥門，相應(yīng)調(diào)節(jié)濃縮水出口閥門使系統(tǒng)升壓及保持濃縮水的流動(dòng)，通常情況下，應(yīng)當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)閥門，大約在1min左右時(shí)間內(nèi)升至所需的工作壓力，有利于對(duì)設(shè)備及膜的保護(hù)。 b、監(jiān)控及記錄 注意超濾設(shè)備進(jìn)出口壓力差的變化，進(jìn)口壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)值操作，但隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，出口處壓力會(huì)逐漸降低，即壓力差會(huì)逐漸增大，當(dāng)這一壓力差高于安裝始值0.05Mpa時(shí)說(shuō)明水路有阻塞現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，即采取物理或化學(xué)方法進(jìn)行清洗。 運(yùn)行中定時(shí)分析供水水質(zhì)和超濾水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有突然變化現(xiàn)象，應(yīng)立即采取措施。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不合格時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理工藝。透過(guò)

49、水不合格時(shí)，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清洗再生，處理后仍不見(jiàn)效果，則應(yīng)考慮更換新的膜組件。 c、回收比及其調(diào)節(jié) 運(yùn)行中觀察濃縮水的排放量及透水量，始終保持在允許的回收比范圍內(nèi)運(yùn)行?；厥毡冗^(guò)大或過(guò)小，于超濾膜的正常運(yùn)行都是不利的。因?yàn)榛厥毡冗^(guò)大，極易產(chǎn)生膜的濃度極化現(xiàn)象，影響產(chǎn)水質(zhì)量，而回收比過(guò)小，則流速過(guò)大，也會(huì)促進(jìn)膜的衰退，壓力降增大影響產(chǎn)水量。 回收比的具體調(diào)節(jié)方法如下： 濃縮水排放量偏?。椿厥毡绕螅┛晌⑽㈤_(kāi)啟濃縮水出口閥。如果因此而導(dǎo)致工作壓力下降或產(chǎn)水量不足，則需適當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)水閥門，即增加泵的供水量。 若濃縮水排放量偏大（即回收比偏?。?，可微微半閉濃縮水出口閥。如果由此而引起工作壓力上升，則應(yīng)該適當(dāng)

50、關(guān)小進(jìn)水閥門，即降低泵的供水量。 d、膜的清洗 判斷超濾膜是否需要清洗的原則如下： 根據(jù)超濾裝置進(jìn)出口壓力降的變化，多數(shù)情況下，壓力降超過(guò)初始值0.05MPa 時(shí)，說(shuō)明流體阻力已經(jīng)明顯增大，作為日常管理可采用等壓大流量沖洗法沖洗，如無(wú)效，再選用化學(xué)清洗法； 根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化，當(dāng)超濾系統(tǒng)的透過(guò)水量或透水質(zhì)量下降到不可接受程度時(shí)，說(shuō)明透過(guò)水流路被阻，或者因濃度極化現(xiàn)象而影響了膜的分離性能，此種情況，多采用物理化學(xué)相結(jié)合清洗法，即進(jìn)行物理方法快速?zèng)_洗去大量污染物質(zhì)，然后再用化學(xué)方法清洗，以節(jié)約化學(xué)藥品。 定時(shí)清洗，運(yùn)行中的超濾系統(tǒng)根據(jù)膜被污染的規(guī)律，可采用周期性的定時(shí)清洗?？梢允鞘謩?dòng)清洗，

51、對(duì)于工業(yè)大型裝置，則宜通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)按順序設(shè)定時(shí)間定時(shí)清洗。 e、滅菌 細(xì)菌與其他微生物被膜截留，不但繁殖速度極快，而這些原生物及其代謝物質(zhì)形成一種粘滑的污染物質(zhì)緊緊粘附于膜表面上，直接影響到膜的透水能力和透過(guò)水質(zhì)量。一般采用定期滅菌的方法，滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定，對(duì)于城市普通自來(lái)水而言，夏季710天，冬季3040天，春秋季2030天。地表水作為供給水源時(shí)，滅菌周期更短。滅菌藥品可用5001000mg/l次氯酸鈉溶液或1過(guò)氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時(shí)即可。 在礦泉水生產(chǎn)中，由于車間的密封性，通風(fēng)不良，室內(nèi)濕度增高，給霉菌生長(zhǎng)提供了良好的條件，成為礦泉水生產(chǎn)過(guò)程中霉菌的長(zhǎng)期

52、污染源，尤其是生產(chǎn)管道一經(jīng)霉菌污染，清除和消毒十分困難。一般紫外線、臭氧對(duì)霉菌的殺滅效果不太理想，使礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌集合體，因而必須定期對(duì)周轉(zhuǎn)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的滅菌措施防止對(duì)系統(tǒng)的污染。 f、停機(jī) 先降壓后停機(jī)，當(dāng)完成運(yùn)行任務(wù)或者由于其他原因需要停機(jī)時(shí)，可慢慢開(kāi)啟濃縮水出口閥門，使系統(tǒng)壓力徐徐下降到最低點(diǎn)再切斷電源。因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下如果突然停泵，容易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象而傷害超濾膜，降壓速度約在1min內(nèi)完成。 用純水或超濾后的凈水沖洗膜表面，利用運(yùn)轉(zhuǎn)水泵或者輔助的清洗水泵，采用大流量沖洗35min，以清除掉沉積于膜表面上的大量污垢，在沖洗過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)不升壓，不引出透過(guò)水； 停機(jī)

53、期間需進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，如果停機(jī)時(shí)間僅23天，可每天運(yùn)行3060min，用新鮮水置換出裝置內(nèi)存留的水。如果停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)向裝置內(nèi)注入保護(hù)液，如0.51.0甲醛水溶液，以防止細(xì)菌繁殖。 5、超濾系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理措施 a、供水壓力低或供水量不足，有可能水泵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，或水泵進(jìn)水管泄漏，此時(shí)水泵可能激烈震動(dòng)； b、壓力降增大，系統(tǒng)內(nèi)受阻或流速過(guò)大，應(yīng)疏通水道或減少濃縮水排放量； c、透水量下降，可能膜被壓密或膜被污垢堵塞，前者停機(jī)松馳，一般不易恢復(fù)，后者則應(yīng)進(jìn)行清洗； d、截留率下降，水質(zhì)惡化，有多種可能，濃差極化時(shí)應(yīng)用大流量沖洗，密封損壞應(yīng)更換或修補(bǔ)。中空纖維斷裂或破損，則應(yīng)更換膜組件。 6、

54、中空纖維超濾膜的污染及清洗再生技術(shù) 由于超濾膜的功能是去除原液中所含有的雜質(zhì)，性能優(yōu)良與截留分子量較低的中空纖維超濾膜，被雜質(zhì)污染堵塞可能更快，膜表面會(huì)被截留的各種有害雜質(zhì)所覆蓋，甚至膜孔也會(huì)被更為細(xì)小的雜質(zhì)堵塞而使其分離性能下降。原水預(yù)處理的有無(wú)，與處理質(zhì)量的好環(huán)，只能決定超濾膜被堵塞污染速度的快慢，而無(wú)法從根本上解決污染問(wèn)題，即使預(yù)處理再?gòu)氐?，水中極少量雜質(zhì)也會(huì)因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響。因此膜的堵塞是絕對(duì)的，一般超濾系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)建立清洗和再生技術(shù)。清洗膜的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。 a、中空纖維超濾膜的物理清洗法： 該方法是利用機(jī)械的力量來(lái)去除膜表面污染物。整個(gè)清洗過(guò)

55、程不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。 等壓水力沖洗法：對(duì)于中空纖維超濾膜等壓沖洗法是行之有效的方法之一。具體做法是關(guān)閉超濾液出口閥門，全開(kāi)濃縮水出口閥門，此時(shí)中空纖維內(nèi)外兩側(cè)壓力逐漸趨于相等，因壓力差粘附于膜表面的污垢松動(dòng)，籍增大的流量沖洗表面，這對(duì)去除膜表面上大量松軟雜質(zhì)有效； 水氣混合清洗法：將凈化過(guò)的壓縮空氣與水流一道進(jìn)入超濾膜內(nèi)，水氣混液會(huì)在膜表面劇烈的攪運(yùn)作用而去除比較堅(jiān)實(shí)的雜質(zhì)。效果比較好，但應(yīng)注意壓縮空氣的壓力與流量； 熱水及純水沖洗法：熱水（3040）沖洗膜表面，對(duì)那些粘稠而又有熱溶性的雜質(zhì)去除效果明顯。純水溶解能力強(qiáng)。純水循環(huán)沖洗效果比較好； 負(fù)壓反向沖洗法：是一種從膜的負(fù)面向正面進(jìn)行沖洗

56、方法，對(duì)內(nèi)外有致密層的中空纖維或毛細(xì)管超濾膜是比較適宜的。這是一種行之有效但常與風(fēng)險(xiǎn)共存的方法，一旦操作失誤，很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維或毛細(xì)管與粘結(jié)劑的粘結(jié)面而形成泄漏。 b、中空纖維超濾的化學(xué)清洗法： 利用某種化學(xué)藥品與膜面有害物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)或溶解作用來(lái)達(dá)到清洗的目的。選擇化學(xué)藥品的原則，一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或溶解作用，二是不能因?yàn)槭褂没瘜W(xué)藥品而引起二次污染。 酸洗法：常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等。配制后溶液的PH值因材質(zhì)類型而定。例如CA膜清洗液PH=34，其他PS、SPS、PAN、PVDF等膜PH=12。利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.51h，對(duì)去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)效果好； 堿洗法：常用的堿主要有氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉等。配制堿溶液的PH 值也因膜材質(zhì)類型而定，除CA膜要求PH=8左右以外，其他耐腐蝕PH=12，同樣利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.51h，對(duì)去除有機(jī)雜質(zhì)及油脂有效； 氧化性清洗劑：利用13H2O