超滤膜技术在21世纪水处理领域展望（李云满 申蕾）

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1、超滤膜技术在21世纪水处理领域展望（李云满申蕾）　　摘要：本文介绍了半死端超滤膜技术的典型设备，和运行工艺及其优化。并且介绍了在世界范围内此项技术在地下水，地表水，等常规水源处理，以及海水和污水回用等非常规水源方面的应用。关键词：超滤半死端水处理应用 　　在20世纪的最后10年，世界范围内水处理设施的拥有者开始出现了转变。供水开始逐渐由大规模的，政府控制运营的方式转变为私人拥有的，多个国家共同参与的事业，并且也被视为本世纪的下一个商业机会。由此，出现了对新的水处理技术以及降低水处理成本的需求。此种需求必然导致膜技术的兴起。从60年代开始，膜技术最早起

2、源于海水淡化的反渗透膜。而后膜技术得到了非常迅速的发展，并且被广泛应用于越来越多的领域。既脱盐反渗透后，一系列更疏松的渗透膜被开发出来，包括从纳滤，到超滤，到微滤。并且任何一种应用都有其独特的，可以特殊设计的膜来满足要求。在早期大部分膜过滤采用错流过滤的形式，即液体沿与膜面水平的方向流动，这样的过滤形式可以防止“膜垢”的产生，但却仅有一小部分的液体真正能够过滤出来。因此这种过滤形式导致非常高的能耗，从而阻碍了膜在大规模水处理设施上的应用。 1综述 　　对于水处理，尤其是大规模的水处理设施，能耗已经成为一个非常明显的重要指标。如果膜技术要成为大规模的水

3、处理设施的主要技术之一，就一定要降低能耗。因此，许多膜制造商开始开发低能耗的膜过滤系统，即所谓的死端过滤或半死端过滤。 　　此系统的工作原理类似咖啡过滤机，水中的固体悬浮物沉降在膜的表面。这部分固体通常被成为“污垢”，只要水中含有固体悬浮物，就必然会有“污垢”产生。为保证膜的产水量保持不变，膜过滤压力必然不断增加，因此运行一段时间后需要从与过滤相反的方向对膜进行清洗，因此有时我们也称为“半死端过滤”。沉积在膜表面的固体被清洗排出，从而膜又恢复了最初设计的性能。虽然反冲洗能够去除系统中大部分的膜污染，但有时仍然需要更有效的办法对膜进行彻底清洗。因为许多

4、物质黏附在膜表面，仅通过机械力无法将其去除。这部分物质通常为有机物或微生物有机物，经过较长时间的运行，这部分物质会堵塞膜孔。膜的堵塞问题应该被称为“污垢”，它是运行过程不希望发生的情况。堵塞物可以溶解并通过膜，如果其对膜表面的黏附不是非常强的情况下；或者被膜截留，对于一些微生物有机物，当它们附着在膜表面后，还会进一步繁殖。这种膜污染的主要通过化学清洗去除，也是一种可逆污染。膜污染真正的问题是那些无法去除的不可逆的污染。 2半死端超滤技术 　　近几年发展的发展的半死端过滤技术是XIGATM的核心技术，它是根据8寸半死端过滤超滤膜组件发展起来的。XIGA

5、TM的核心技术采用8寸压力容器，这是通常反渗透的标准设计。在每个压力容器中，可以放入多个膜组件。每个膜组件为1.5米长，毛细管式膜，膜丝内径0.8或1.5mm，每个膜组的膜面积为22或35m2。膜过滤的过程分为过滤、反洗、和化学加强反洗三个步骤。 　　成功应用半死端过滤技术的关键，是将过滤、反洗、化学加强反洗三个过程合理设计，从而使最终用户获得最低的运行费用。 　　因此没有必要将单位膜面积的出水率总是保持在尽可能大的水平上。因为反冲洗不必加入任何化学药剂，并且进行时间很短因此反冲洗的费用远远低于化学加强反洗，我们认为反冲洗是去除膜表面沉积污垢的首选方

6、法。 　　为了更清楚的解释这个问题，表示系统运行过程中膜两端压力的变化。A段表示过滤过程，B段表示反洗过程，C短表示化学加强反洗过程。 　　A过程进行中，对于特定的水质，需要保证的关键指标是膜通量和膜过滤压力。因此若降低反洗和化学加强反洗的频率，就将影响膜的通量。同时就将使系统的投资增加。另外一个方法是改善入水的水质，通过加药或进行化学预处理。这同样要增加投资和运行费用，因此通常要根据实际在这两种办法中进行权衡。 　　对于B过程，膜过滤压降取决于膜表面垢层的厚度，和反洗时的机械压力。反洗应尽可能充分，保证能够被反洗掉的污垢充分去除，这是推迟化学加强反

7、洗的频率的一种有效方法。另外这个过程中也存在反洗的机械压力和改变垢层厚度这两种方案之间的权衡的问题。 　　C过程，化学加强反洗，仅在进行了反冲洗后膜两端的过滤压降仍然达到了预定值后，或者在预先设定的较长的反洗次数以后。所使用的化学清洗剂是一些常规化学药剂的混合物，包括次氯酸钠、双氧水、次氯酸等，可以非常地容易的处理掉污垢层。 3．超滤技术在水处理领域中的应用 　　虽然超滤可以有很多的应用领域，但大规模的水处理通常集中在以下方面： 饮用水供水终端 地表水处理 海水处理 流体的回用 3．1饮用水处理 　　由于对饮用水的质量要求越来越严格，水处理公司投入越

8、来越大的精力来控制供水管网中存在的微生物的量。为了做到这一点，因此一种方法是进行昂贵、频繁的水质检验，或者在