超濾膜研究的思路

關鍵詞：研究超濾供水

超濾膜在城市供水淨水工藝中的應用日益受到關注，特別是「以浸沒式超濾膜為核心的短流程淨水工藝」（以下簡稱「短流程」）的出現，經過一段時間的生產性實驗的考察和不斷深化地研究，對超濾膜的應用有了一些新的思考，在此拋磚引玉提出來與諸位同仁商討，以求能夠找到解決問題的路徑。

1、超濾前預處理的研究

超濾以物理篩濾方式去除水體中的一定尺寸的顆粒物，無法去除溶解性的物質和小分子量的有機物，因此有必要針對不同的原水採用不同的處理技術進行預處理。特別是遭到微汙染的水源，更應採取針對超濾膜過濾無法去除溶解性物質的這一侷限性的活性炭吸附技術、氧化技術或生物處理技術。

1.1 絮凝

由於短流程弱化了沉澱功能，凝絮直接超濾執行，因此我們將「絮凝」也列入了「預處理」的範圍，並研究絮凝對超濾膜的影響。

藥劑的選擇：超濾不同於沉澱，當前我們的研究基本上還停留在傳統的沉澱概念上要求絮凝效果。其實，超濾屬於物理篩濾方式，所以，凝絮的形成只要凝絮絨體與水的介面清晰即可，不必拘泥絨體尺寸的大小。

所以我們應該針超濾執行的特性來研究絮凝或其他預處理方式如何來適應超濾的執行要求。例如，根據各個膜**商不同的膜效能，充分了解各種膜的化學、物理特性，觀察膜表面所帶電荷性質，膜汙染的機理，針對性地選擇相匹配的混凝劑、助凝劑、阻垢劑等等。我們認為，正常情況下藥劑的選擇應該通過現場試驗進行選擇。

這方面的研究已請有關科研單位、膜**商、水處理藥劑**商一起進行探索，希望用新的思路能夠找到針對不同水質的預處理「藥劑」，以減輕水中小分子有機物及溶解性汙染物等對超濾膜的深層汙染，並使超濾膜表面形成的泥餅易於脫落下沉。

1.2 對微汙染物的預處理

針對超濾膜難以處理小分子有機物和溶解性物質的侷限性，對微汙染物的處理更具有重要意義。生化技術受到氣溫、水溫、停留時間等因素的影響，處理效果還不盡如人意。而氧化技術不受氣溫、水溫的影響，且停留時間短，有著較好的應用前景。

但如何選取氧化工藝條件、採用何種催化劑等等仍需深入研究。我們希望找到一種不受溫度影響，執行成本較低，能夠常態化執行，在突發性水質事故發生時，僅調整相關引數即可進行有效的應急處理方法。這方面的研究已經起步，但還有一段探索的過程，但願取得進展。

2、超濾膜元件的研究

pvc合金超濾膜的誕生，推動了膜技術的進步，**也大幅度下降，為淨水工藝應用這項技術提供了美好的前景。但如何提高超濾膜的效能，降低膜元件的成本乃是必需繼續研究的課題。

2.1　針對短流程將我們希望膜的通量與跨膜壓差能夠進一步優化。研究中空纖維的表面積與絲徑大小的關係，既有一定量的過濾面積，又有較為寬鬆的過水「通道」，減少膜絲內部的水頭「損失」，使兩者之間的匹配更為合理。

2.2　針對短流程，我們希望膜絲的密度與泥餅分離下沉通道得到合理的分配。

2.3　從元件角度希望設計出更為合理的構造，排除**昂貴的構件，使元件的製作工藝更簡便、高效，成品率更高，製作成本更低。通過這方面的深化探索，我相信比目前**更低的膜元件不久將會投入市場。

加上後面將要提到的工藝系統的優化，每立方公尺的建設費用（包括預處理及超濾系統、濃水**等）可以比同規模「常規處理——深度處理」工藝的投資下降很多。現在已經看到曙光，但願能夠實現這一目標。

3、超濾膜執行(包括清洗再生)的研究

3.1　低通量、低跨膜壓差是短流程執行的要點。優化後的預處理無疑將對超濾膜提供良好的執行條件，使超濾的物理清洗週期延長，化學維護性清洗、化學恢復性清洗週期更長。

3.2　我們正在協同有關科研單位進行膜汙染機理和處理方法的**。希望通過微觀機理的研究，能夠找到解決或減輕超濾膜深層汙染的處理方法，使超濾執行的管理更為簡便。

3.3　同時，深入進行物理性清洗各個引數的優化，也是尋求延長清洗週期的重要一環。

3.4　對於不同的原水水質我們希望找到乙個科學的前期標準裝置和試驗方法，以求得適應當地水源水質的可靠執行引數。不希望將某個地方的執行引數到處套用，造成不良後果。

4、超濾膜系統的研究

4.1　應根據超濾的特點和膜元件的構造，結合短流程的工藝，設定多個獨立分格，可以單獨進行必要的**化學清洗，此間將不會影響系統內其他分格的正常執行。但短流程物理清洗和**反洗水的執行方式，仍必須與整個膜系統融合，因此，必需設定統一的進出水方式。

4.2　由於短流程直接進入經過「預處理」的原水，它弱化了常規工藝的沉澱功能，通過超濾完成固液分離，通過膜的清洗、**、排泥，達到系統內的固液平衡。固液分離由超濾膜完成後，分離出來的泥餅必需及時清除排除，否則膜池內積累的汙泥顆粒越來越濃，最終致使整個淨化過程受阻。

清洗脫落的泥餅應該給予合理的水力條件，能夠依靠重力作用順暢的下沉到汙泥濃縮室排出，這也是我們應該著重研究的內容。

4.3　超濾膜的特點表現在通量可高可低，彈性較大，只要設法調整相應的跨膜壓差，即可適應處理水量的變化。水溫對超濾膜執行的影響，引起跨膜壓差出現變化，造成能耗損失。

這涉及到執行成本，應該得到重視。因此對於超濾膜的系統研究除了應該重視膜池本身外，還應擴大視野從淨水廠全系統的角度研究相關聯的問題才能獲取執行能耗的效益。考慮到以上的特點，我們在實際應用中如何用全域性觀點進行必要的系統調整，應該提到議事日程上來。

新建水廠根據執行中跨膜壓差變化的幅度，採取適當加深清水池高度，使其增加承擔起調節跨膜壓差的功能。同時，與處理水量匹配的一級幫浦應該考慮採用調速裝置，適應水量的變化，盡量保持清水池的高水位，達到節約能耗的目的。

當夏季水溫高水粘度低時，清水池可處於高水位執行，節省出廠二級幫浦的能耗。冬季水溫降低，水粘度變大時，採用降低清水池水位，提高跨膜壓差，保證正常的執行負荷。

我們也可以通過調節清水池水位，調整跨膜壓差來增加或減少超濾膜的通量，以較為靈活的排程方式滿足水廠執行負荷的變化，這是其他淨水工藝難以做到的。不過同時我們還應該對整個管路系統在設計時留有增容的能力，以適應水量的變化。

以上僅是一些設想，希望能夠引起同行業者的興趣，共同參與研究討論，使之完善，為超濾膜在淨水工藝中的運用提出一些新的思路。待後，如有什麼新的資訊和進展，將及時進行專題通報，希望大家能夠多多溝通，相互啟發，及時交流，共同為超濾膜技術的應用和發展做點事情。