超滤膜技术知识总结

宋朝媛

（北京赛诺水务科技有限公司北京100083）

超滤膜技术知识总结

宋朝媛

（北京赛诺水务科技有限公司北京100083）

近几年来,为了适应环保的要求,超滤膜技术被广泛应用到水处理实际工程中,为我国环保的发展做出了巨大的贡献。

超滤膜技术；水处理工程

1 超滤膜性能

膜最主要的性能参数是通量（产率）和分离能力（不同料液组分的分离率）。由于超滤膜的截留分子量较大，且大多数超滤膜的通量高，因此与反渗透系统相比，超滤膜的浓差极化和污染更为显著。

2 超滤及微滤工艺的优点

超滤能够去除水中能够找到的任何最为细小的颗粒物，超滤的颗粒截留范围一般可达到0.001－0.01微米，微滤的颗粒截留范围比超滤要高出1－2个数量级，一般为0.1－0.2微米。

与传统处理工艺相比，膜法处理工艺的优点不仅仅在于其绝对高的去除率。膜系统更加简洁紧凑（占用空间一般下降33%），自动化程度高（正常情况下无须人工操作），药剂投加量少（药剂费用低，产生废水少）。

3 外压膜与内压有什么区别

内压式操作过程中，料液在膜丝内腔流动，滤液的渗透方向与反洗方向相反。反洗过程中，高速反洗液从膜丝的整个长度上透过膜壁，主要的约束是从膜丝内腔排出反洗排水。对于将膜组件单排并联排列的设计，可以从膜组件两端同时排水，保证了清除积累颗粒物的效率。

外压式操作在进行反洗时就无法保证清洗的效率。过滤过程中料液从膜丝外壁进入膜丝内腔，反洗时采用透过液，流道方向恰恰相反。为了保证反洗效果，需要大流量注入透过液。但膜丝内腔的流道狭小，限制了反洗液的流量，反洗的效果会大打折扣。最终的结果是膜污染和通量下降。

外压式操作的反洗过程均采用了空气辅助措施。空气可以从膜丝内腔直接透过膜壁，也可以在反洗时在膜丝外侧加入空气扰动膜丝。真正的空气反冲洗可以彻底清除膜面的沉积物，但在清理膜面的同时对膜丝也会造成拉伸、疲劳等伤害，最终导致膜丝失效。

4 膜组件应该垂直排列还是水平排列

在UF的开发早期，系统设计采用平行排列的方式，膜组件的安装或者采用垂直、或者采用水平，随具体的情况而定。但垂直安装有一个非常重要的好处，就是排出空气。这样就大大简化了开车调试，使得采用空气进行完整性测试更加容易操作，而且可以使用空气反冲洗或空气增强反洗。

多元件水平设计有许多缺点。其中最主要的是在过滤循环中水力学无法实现优化，以及反洗效果低下。在过滤循环中，膜壳中心部位的终端会形成高浓度的垢物，如果要进行反洗，在中心部位的流速最低，所以清洗效率最低，要打通终端部位的机会几乎等于零。在商业设计中，为了避免这一缺陷，与垂直结构相比，水平结构的设计通量要低15%。

垂直结构将单个组件排列起来，由于料液的引入和反洗排水的排放均可以从组件两端同时或交替进行，所以无需忍受水平设计的诸多限制。内压式结构可以在相对好的水力学效率下进行透过液反洗。

多元件水平结构更深一层的缺点是无法实施借助空气的完整性测试。这种测试在市政水处理应用中是一个工业标准，多元件水平设计比单个元件水平结构更加难于进行，原因是很难在测试结束后不损伤膜丝的情况下完全排除空气。

5 加压式和浸没式

加压式组件将膜丝封闭在外壳内，膜壳有一定的压力等级，需要时，可以让组件背压运行。

浸没式系统的膜未经封装，一般只是简单地将膜浸没在一个开放的槽中，用真空泵抽吸便可。

6 直流和错流

UF/MF分离工艺采用错流方式来阻止污染物在膜面上的过量聚集，控制污染率。错流速率通常在料液流道中形成紊流或过渡流态，提供一种清除膜面颗粒物聚集的高效方法，即便再高固含量料液的情况也有效。在大规模系统中采用错流方式的缺点是形成足够速度所需的错流泵的尺寸及运行费用较高，输送能量会导致高的料液流道压力损失。

直流操作是水处理应用中正在兴起的一种工艺选择。大多数水源的进料固体菏载通常比在废水和分离中使用传统错流应用的情况要低，所以膜公司可以开发出错流替代产品。首先错流被减少到一次性排水，然后全部停止，所依赖的其实就是简单的脉冲反洗。这种操作叫做直流式或半死端过滤。由于消除了错流，过滤循环压力降不再是一个限制因素，使用更细的料液流道成为可能。这也大大增加了膜组件的装填密度，低造价和低运行费用和结合开启了大型水处理市场的大门。

直流式膜丝的最佳的尺寸由反洗流量来决定，大多数制造商计算出膜丝的内径应该在0.7－0.9mm，膜丝的长度应该在1.0－1.5米。

7 亲水和疏水

在水处理中，亲水性膜具有许多明显的优点。首先，膜易于湿润，透过性好。其次，地表水中的污染成分一般都是有机物，更加容易在疏水性表面上附着。亲水性表面倾向于抵制有机物吸附造成的附着，这样的表面称之为低污染表面。

疏水性膜没有这么大的伸缩性。孔径也是可变的，但无法达到PS/PES那么大的变化范围而不损失膜丝强度和透水性。孔径0.2微米MF是PP膜的标准形式，这种膜对细菌的截留非常好，但对市政消毒所需的病毒去除还不够高，还要进行后续的氯化或超氯化消毒处理。疏水的PP的确可以进行空气反冲，但这种反冲的同时也需要强烈的化学清洗（PP的耐氯性能很低）。

8 互换性

超滤/微滤技术有一些明显不同的路线。在技术上看起来是提供了多种多样的商业化产品的选择，但它们之间没有互换性确实一个缺陷，不像在RO/NF产品所采用的标准化设计那么方便。

公共社区和翻新工程的机会，无疑是浸没式技术的机会要大的多，因为那些辅助设施对于其他设备制造商来说毫无意义。

另外，加压系统不易进行互换，大多数制造商以及采用了垂直安装，但在不进行大量改造的情况下无法更换其他的膜。