超濾進水水質要求（qiú）

一、超（chāo）濾進水水質要求前處理：

超濾法在水處理及其他工業淨化、濃縮、分離過程中，可以作為（wéi）工（gōng）藝過程的預處理，也是可（kě）以作為工藝過程的深度處理。在廣泛應用的水處理工藝過程中，常作（zuò）為深度淨化的手段。根據中（zhōng）空纖維超濾膜的特征，有一定的供水（shuǐ）前處理要求。因為水中的懸浮物、膠體、微生物（wù）和其他雜質會（huì）附於膜表麵，而使膜受到（dào）汙染。由（yóu）於超濾膜通量比較大，被截留雜質在膜表麵上的濃度迅速（sù）增大（dà）產生所謂濃度極化現象，更為嚴重的是有（yǒu）一些很微（wēi）小的微粒會進入膜孔內而堵塞水（shuǐ）通道。另外，水中微生物及其（qí）新陳代謝生成粘性物質也會附著在膜（mó）表麵。這些因素都會導致超濾膜（mó）透水率的下降以及分離性能的變化。同（tóng）時對超濾供水溫度、PH值和濃度等也有一定限製的要求。因此對超濾（lǜ）供（gòng）水**進行適當的預處理和調整水質，滿足供水要求條件，以延（yán）長超濾膜的使用壽命（mìng），降低水（shuǐ）處理的（de）費用。

A、微生物（細菌、藻類）的滅殺：

當水中含有（yǒu）微（wēi）生物時（shí），在進入前處理係統後（hòu），部分 被截留微生物可能粘附在前處理係統，如介質過濾器的介質表麵。在粘附在超濾膜表麵時生長繁（fán）殖，可能使微孔完全堵塞，甚至使中空（kōng）纖（xiān）維內腔完全（quán）堵塞。微生物（wù）的存在對中空（kōng）纖維超濾膜的危害性是（shì）極為嚴重的。除（chú）去原水（shuǐ）中的細（xì）菌及藻類等微生物**重視。在水處理工程中通常加入NaCIO、O3等氧化劑，濃（nóng）度一般為1~5mg/l。此外，紫外殺菌也使用。在實驗室中對中空纖維超濾膜組件進（jìn）行（háng）滅菌處理，可以用雙氧水（H2O2）或者高錳酸鉀水溶液循環處理（lǐ）30~60min。滅殺微生物僅可殺滅微生物，但並（bìng）不從水中去除微生物，僅僅防止了微生物的（de）滋長。

B、降低進水渾濁度：

當水中含有懸（xuán）浮物、膠體、微生物和其他雜誌（zhì）時，都會使水產生一（yī）定程度的渾濁，該渾濁物對透過光線會產生阻礙作用，這種光（guāng）學效應與雜（zá）質的多少，大小及（jí）形狀有（yǒu）關係。衡量水的渾濁（zhuó）度一（yī）般以（yǐ）濁度表示，並規定（dìng）1mg/ISiO2所產生的濁度為1度（dù），度數越（yuè）大，說（shuō）明雜（zá）質含量越多。在不同領域對供水濁（zhuó）度有不同的要求，例如，對一般（bān）生活用水，濁度不應（yīng）大於（yú）5度。由於濁（zhuó）度的測量是把光線透過原水測量被水中（zhōng）顆粒物反射出（chū）的光量、顏色、不透明性（xìng），顆粒的大小、數量和形狀均為影（yǐng）響測定，濁（zhuó）度與懸浮物固體的關係是隨機的。對於小於若幹微米的微粒，濁度並（bìng）不能反映。

在膜法處（chù）理中，精密（mì）的微（wēi）結（jié）構，截留分子級甚至離子級的微粒，用濁度來反映水質明顯是不（bú）**的（de）。為了預測（cè）原水汙（wū）染的傾向（xiàng），開（kāi）發（fā）了SDI試驗。

SDI值主要用於檢測（cè）水中膠體和懸浮物等微粒的多少，是表征係（xì）統進行水質的重要指標。SDI值確定（dìng）方法一般是用孔徑（jìng）為0.45μm微孔濾膜在0.21MPa恒定水流壓（yā）力下，首先記錄通水開始濾過500ml水樣（yàng）所需的（de）時（shí）間（jiān）t0，然後在相同（tóng）條件下繼續通水15min，再（zài）次（cì）記錄濾過500ml水樣所需時間t15，然（rán）後（hòu）根據下式計算：

SDI=(1-t0/t15)*100/15

水中SDI的值的（de）大小大致可反映膠體汙染程度。井水的SDI<3，地表水SDI在5級以上，SDI極（jí）限值為6.66，即需進行預處理。

超濾技術對SDI值的降低（dī）*為有效，經中空纖維處理水SDI=0，但當SDI過大時，特別是較大顆粒（lì）對中空纖維超濾膜有嚴（yán）重的汙染，在超濾（lǜ）工藝中，**進行預處理，即采（cǎi）用石英砂、活性炭或（huò）裝有多（duō）種濾料的過濾器過濾，至於采用任何（hé）處理工藝尚無固定的模式，這是因為供水來源不同（tóng），因而預處理方法也各異。

例如，對於具有較（jiào）低濁度的自來水或地下水，采（cǎi）用5~10μm的精密過濾器（如蜂（fēng）房式、熔噴式（shì）及PE燒結管等（děng）），一般可降低到（dào）5左右。在精密過濾器之（zhī）前，還**投加絮凝劑和放置（zhì）雙層介質過濾器過濾，一般情況下，過濾速度不超過（guò）10m/h，以7~8m/h為宜，濾水速度越慢，過濾水質量越好（hǎo）。

C、懸浮物和膠體物質的去除：

對於粒徑5μm以上的雜質，可以選用5μm過濾精度的濾器去除，但對於0.3~5μm間的微細（xì）顆粒和膠體，利用上述常規的過濾技術很難（nán）去除。雖然超濾對這些顆粒（lì）和（hé）膠體有**的去除作用，但對中空纖維超濾膜（mó）的危害是極為（wéi）嚴重的。特別是膠（jiāo）體粒子帶有電荷（hé），是物質分子和離子的聚（jù）合體（tǐ），膠體所以能在水中（zhōng）穩（wěn）定存在，主（zhǔ）要是同性電荷的膠體電子相互排斥的結果。向原水中加入與膠體粒子中和成電中性而使分散的荷電物質（絮凝劑）以打破膠體粒（lì）子的穩定性，使帶電荷的膠體粒子中和成電子性（xìng）而使分散的膠體（tǐ）粒子凝聚成大的團塊，而後利用過濾或沉澱便可以比較容易去除。常用的絮凝劑（jì）有無機電解質，如（rú）硫（liú）酸鋁、硫（liú）酸亞鐵和氯化鐵。

有機（jī）絮凝劑如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙亞胺等。由（yóu）於（yú）有機絮凝劑高分子聚合物能通過中和膠粒表麵電荷，形（xíng）成（chéng）氫鍵和“搭橋”使凝聚沉降在短時間內完成，從而（ér）使水質得到較大改（gǎi）善，故近年來高（gāo）分子絮（xù）凝劑有取代無機絮凝劑的趨勢。

在絮凝劑加入的同時，可加入助凝劑，如PH調節劑石灰、碳酸鈉、氧化劑CI和漂白粉（fěn），加固劑水下班（bān）及吸附劑聚丙烯酰（xiān）胺等，提高（gāo）混凝效果。

絮凝劑（jì）嚐配製成水溶液，利用計量泵加入，也可使用安裝在供水管道上的噴射器直接將其隻入水處理係統。

D、可溶性有（yǒu）機物的去（qù）除:

可溶（róng）性有機物用絮凝沉降，多介（jiè）質（zhì）過濾均無法徹底去除。目前多采用（yòng）氧化法或者吸附法。

（1）氧化（huà）法 利用CI或次CI酸鈉(NaCIO）進行氧化，對除（chú）去可溶性有（yǒu）機物效果比（bǐ）較好，另外（wài）臭氧（O3)和高（gāo）錳酸鉀（KMnO4) 也是比較好的氧化劑，但成本略高。

（2）吸附法（fǎ） 利用（yòng）活性炭或（huò）大孔吸附樹脂可以有效除去可溶性有機物。但對於難以吸附的醇、酚等（děng）仍（réng）需采用氧化法處理。

E、供（gòng）水水質調整

（1）供水溫度的調整

超濾膜透水性能的發揮與溫度高低有直接的關係，超（chāo）濾膜組件標定的（de）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，溫度係數約為0.02/1℃，即溫度每升高1℃，透水速率約相應（yīng）增加（jiā）2.0%。因此當供（gòng）水溫度較（jiào）低時（shí）（如<5℃），可采用某種升溫措施（shī），使（shǐ）其在較高溫度下運行，以提（tí）高工作效率。但當溫度過高時，同樣對膜不利，會導致膜性能的變化（huà），對此（cǐ），可采用冷卻措施，降（jiàng）低供水溫度。

（2）供水PH值的調整

用不同材料製成的超濾（lǜ）膜對PH值的適應範圍不同，例如醋酸纖維適（shì）合PH=4~6，PAN和PVDF等膜，可在OH=2~12的範圍內適用，如果進水超過使用（yòng）範（fàn）圍，需要加（jiā）以調整，目前常用的PH調節劑主要有酸（HCL和H2SO4）等和堿（NaOH等）。

由於溶液中（zhōng）無機鹽可以透過（guò）超濾膜，不存在（zài）無（wú）機（jī）鹽的濃度極（jí）化和結垢問題，因此在預處理水質調整過程中一般不考慮它們對膜的影響，而重點防範的（de）是膠質層的生成、膜汙染和堵塞的問題。

二、超濾進水水質要求的操作參數：

正確的掌握和執行操（cāo）作參數（shù）對（duì）過濾係（xì）統的長期（qī）和穩定運行是極為重要（yào）的，操作參數一般主要包括：速流（liú）、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。

A、速流：

速流（liú）是指原液（供給水（shuǐ））在膜表麵上的流（liú）動的線速度（dù），是超濾係統中的超濾一項重要操作參數。速度較大時，不但造（zào）成能量的浪費和產生（shēng）過大的壓力降而且加速超濾膜分裂性能的衰退。反（fǎn）之，如果流速較小，截留物在膜表麵形成的邊（biān）界層厚度（dù）增大，引（yǐn）起濃度極化現象，既影響了（le）透水速率（lǜ），又影響了透水質量。*佳流速是根（gēn）據實驗來確定的。中（zhōng）空纖維超濾膜，在（zài）進水壓力維持在0.2MPa以下時，內壓膜的流速僅為0.1m/s，該流速（sù）的流型處在完全層流狀態（tài）。外壓膜可獲得較（jiào）大（dà）的流（liú）速（sù）。毛細管型超濾膜，當毛細管直徑達3mm時，其流速（sù）可適當提高，對減少濃縮邊（biān）界層又利。**指出兩方麵問題，其一是流速不能任意確定，由進口壓力（lì）與原液流量有關，其二是對於中空（kōng）纖維或毛細管膜而言（yán），流速在進端口（kǒu）是不一致的，當濃縮水為原液的10%時，出口端流速近似為進口端的10%，此外提高（gāo）壓力增加了透過水量，對流速（sù）的提高（gāo）供獻極微。因（yīn）此增加毛細管直（zhí）徑，適當提（tí）高濃縮水排（pái）量（回流量），可以使流速獲得提高，特別是在超濾濃縮過程中（zhōng），如電泳漆的回收時可有效提高其超（chāo）濾速率。

在允許的（de）壓（yā）力範圍內，提高供給水量，選擇*高（gāo）流速，有利（lì）於中空纖維超（chāo）濾膜（mó）性能的保證。

B、壓力和壓力降:

中空纖維（wéi）行超濾膜的工作壓力範（fàn）圍為0.1~0.6MPa，是泛指（zhǐ）在超濾（lǜ）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，需要選用相（xiàng）應（yīng）截（jié）留分子（zǐ）量的超濾膜，則操作壓力也有所不同。一般塑（sù）殼中纖維內壓膜，外殼耐壓強度（dù）小於0.3MPa,中空纖維耐壓強（qiáng）度一般也低於0.3MPa,因而工作壓力應低於0.2MPa,而膜的兩側壓（yā）應不大於0.1MPa.外壓中（zhōng）纖維超濾膜耐壓強度可達0.6MPa,但對於塑料外壓膜時候，易於壓扁並（bìng）在粘結處切斷，引起損（sǔn）壞，因此內外壓膜不能通過。

當需（xū）要超濾液具有一定壓力以供下一工序使用時，應采用不鏽鋼外殼（ké）超濾膜組件，該中

空纖維超濾膜組件，使用壓力達到0.6MPa,而提（tí）供超（chāo）濾液的（de）壓力可達30m水柱，即（jí）0.3MPa壓強（qiáng），但**保持中空纖（xiān）維超濾膜內外兩（liǎng）側壓差不大於0.3MPa.

在選擇工作壓力時根據膜（mó）及外（wài）殼耐壓（yā）強度為依據外，**考慮膜的壓密性，及膜的耐汙染能力，壓力越高透水量越大，相應被截留的物質在膜表麵積聚越多，阻率越大，會引起透水速率的衰減（jiǎn）。此外進（jìn）入膜微（wēi）孔中（zhōng）的微粒也易於堵塞通道。總之，在可能的情況下，選擇較低工作壓力，對膜性能的充分發揮是有利的。

中空纖維超濾（lǜ）膜組件（jiàn）的（de）壓力降，是指原液進口處壓（yā）力與濃縮液出口處壓力之差。壓力降雨供水量，速流（liú）及濃縮水排放量有密切關係。特別對於內壓型中空纖維或毛細（xì）管型超濾膜，沿（yán）著水流方向膜表（biǎo）麵的流速及壓力是逐（zhú）漸變（biàn）化（huà）的（de）。供（gòng）水量，流速及濃縮水排量越（yuè）大，則壓力降越大，形成下遊（yóu）膜表麵的壓力（lì）不能達到所需的工作壓（yā）力。膜組件的總的產水量會受到一定（dìng）影響。在實際應用中，應盡（jìn）量控製壓力降值不要（yào）過大，隨著（zhe）運轉時間延長，由於汙垢積累而增加了水流的阻力，使壓力降增大，當壓力降高出初值0.05MPa時應（yīng）當進行清洗，疏通水（shuǐ）道。

C、回收比和濃縮水排放量：

在超濾係統，回收比與濃（nóng）縮水排放量是一對相互（hù）製約的因素。回收比是（shì）指透過水量（liàng）與供給量（liàng）之比（bǐ）率（lǜ），濃縮水排放量是指未透過（guò）膜而排（pái）放的水量。因為供給水量等於濃縮水（shuǐ）與透過水量之和，所以如果濃縮水排放量大，回收（shōu）比較小。為了保證超濾係統的正常運行，應規定組（zǔ）件的*小濃縮水排放量及（jí）*大回收比。在一般水處理過程中，中空纖維超濾膜組件回收比約為50~90%。其選擇根據為進料液的組成及狀（zhuàng）態，即能被截留的物（wù）質的多少（shǎo），在膜表麵形成的汙垢層厚度，及對透過水量（liàng）的影響等多種因素決（jué）定回收比。在多（duō）數情況下，也可采用較小的回（huí）收比操作，而將（jiāng）濃縮（suō）液排（pái）放回流入原液係統（tǒng），用加大循環（huán）量來（lái）減少汙垢層的厚度，從而提高透水速率，有時並不（bú）提（tí）高單位產（chǎn）水量的能耗。

D、工作溫度：

超濾膜的透（tòu）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（cóng）而降低了流（liú）動的阻（zǔ）力，相應提高了透水速率。在工程設計中應考慮（lǜ）工作現場供給液的實際（jì）溫度。特別是季節的變化，當溫度過低時應考（kǎo）慮溫度的調節（jiē），否則隨著溫度的變化（huà）其透水（shuǐ）率有（yǒu）可能變化幅度在50%左右，此（cǐ）外過高的溫度（dù）亦將影響膜的性能。通常情況下中空纖維超濾膜的（de）工作溫度在25±5℃，需要在較高溫度狀態（tài）下工作可選用耐高溫膜材料及外殼材料。