1 超滤工艺运行中的问题
超滤技术虽日趋成熟，但在实际运行过程中超滤膜分离技术依然面临各种问题，其中最突出的是运行维护成本高。造成膜分离过程中运行维护成本高的重要原因有以下三点：①膜寿命的缩短；②膜污染而引起的通量下降；③辅助设备的维护。
2 膜泄漏分析
目前压力式的超滤膜及膜组件已经完成了产业化、商品化的推广，但在实际使用过程中还存在一些问题，需要从各个角度去优化、提升。其中膜泄漏就是超滤系统日常应用中急需面对和解决的一项关键问题，这也是造成膜寿命缩短的最主要原因。膜是否泄漏主要通过完整性测试（PDT）来判断。通常造成膜泄漏主要原因有以下几个：（1）膜丝破损；（2）膜两端封胶开裂；（3）连接件的密封失效。
图1 断丝
图2 断丝的修补
Z水厂膜泄漏主要原因是膜柱上端封胶开裂，下端较少，此开裂现象多呈无规律的分布在各组，一般集中出现在夏季高温期结束后。其无规律性也揭示了封胶开裂问题为整套膜系统普遍存在的共性问题，同时反映了工艺运行中可能存在某些不合理因素需要优化改进。
图3 O型圈上附着的砂性颗粒
图4 膜架变形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水厂在膜前端建成臭氧-生物活性炭工艺，此后膜的各项污染指数均有所下降，针对湖泊原水水质情况，分析对膜造成污染的物质主要有以下几种：无机污染（金属物质）、藻类以及微生物。通过电镜分析得无机污染来源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻对膜也会产生的污染；膜微孔中附着的微生物等，一般这几种污染物质可通过维护性清洗和化学清洗得以较好去除。
图5 原水藻类与2-MIB的对应关系
图6 高藻期间膜组污染曲线图
膜的物理和化学清洗方式较多，制膜厂家会根据膜的材质、制备方式、原水水质条件以及膜污染的主要形式等，采用适宜的清洗方式和清洗药剂。Z水厂膜的清洗方式主要有三种：反洗、维护性清洗和化学清洗，其主要参数和作用见表1。
表1 膜系统的主要清洗方式
表2 酸洗药剂更换前后R值恢复率比较
表3 浸泡不同时间膜R值的恢复率
图7 2#膜浸泡12小时R值恢复效果
图8 3#膜浸泡18小时R值恢复效果
表4 酸剂pH值对清洗效果的影响
4 主要设备的维护
4.1 核心设备
作为一个系统工程，超滤膜是其核心，而其他辅助单元与配套设备的稳定也极为关键，只有当系统中的每个子单元都正常运行，才能保证超滤膜正常使用，任一细小环节的故障都将影响整体运行。
Z水厂膜系统共有200多个阀门其中约80%的阀门为气动阀，通过这些阀门的快速切换实现膜的自动化控制。其中一些共用阀门，其启闭十分频繁，因此在该子系统中气动阀门稳定就显得尤为关键。
图9 空压机出气管路改造图
图10 气动执行器内部磨损痕迹
4.2 其他辅助设备的维护要点
4.2.1 进水单元
进水单元主要由4台进水泵（变频控制）和一套真空引水系统组成。在该子单元中需重点关注真空引水系统，该系统经常出现的问题如：循环冷却水箱、气水分离器的材质问题（铸铁），长期使用后会生锈腐蚀，冷却水箱内的腐蚀颗粒物随补充的工作液进入真空泵，造成叶轮和泵体的磨损；而气水分离器会因腐蚀逐渐堵塞，无法正常排气和回流部分工作液。若是真空引水系统无法工作直接导致水泵无法满足气动液位要求，影响水泵供水，最终造成膜系统的停运。
4.2.2 自清洗过滤器的维护
自清洗过滤器又称保安过滤器，其内有200um的滤网，起预过滤、降低膜损伤风险。关于自清洗过滤器的安装是否必要在国内净水行业说法不一，但笔者认为Z水厂膜断丝率较低是因为自清洗过滤器起保护作用，尤其在工程调试阶段，可有效防止造成膜丝损伤。
4.2.3 加药清洗系统的维护
加药间内主要设备包括用于投加化学清洗药剂（次氯酸钠、柠檬酸、磷酸、无水亚硫酸氢钠和氢氧化钠）的计量泵各两台，若干储液罐，用于提供膜清洗循环水的加热水箱一座和清洗循环泵两台，以及屋顶抽风系统一套。
5 总结
Z水厂超滤膜系统运行至今已进行一系列系统优化和完善工作，在此过程中积累了关于膜系统突发状况的处理方法和对进口设备稳定运行的维护保养经验。值得一提的是，超滤处理是个系统工程，其生产和设备管理应该跳出单单关注膜本身而忽视其他配套的模式：即在超滤系统日常运行中核心膜组件固然重要，而辅助子单元与配套设备的有效、稳定也不容忽视；在核心膜组件中，除了关注膜丝本身的质量之外还需重视其零配件的配置和完好情况。只有当所有子单元有效组合，稳定运行，定期维保，才能保障超滤系统的正常出水，发挥其良好的过滤截留作用。
本文完整内容见《中国给水排水》杂志“运行与管理”栏目2015年第24期，作者为无锡市自来水有限公司邹琳，李臻，笪跃武，周圣东，戎文磊。
=====================================================
杂志简介
《中国给水排水》是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，被称为中国水行业的“首席杂志”、中文核心期刊、“中国百强科技期刊”中国精品科技期刊、中国科学引文数据库来源期刊（CSTP）。
杂志订阅
《中国给水排水》杂志全年24期，定价：15元/册。
《中国给水排水》杂志在线订阅网址：
http://www.watergasheat.com/dingyue.asp
杂志社地址
天津市和平区新兴路52号都市花园大厦5号楼21层
编辑部电话
022-27835450、022-27836225
022-27835913、022-27835707
022-27832819
广告咨询电话
022-27835639、022-27835592
发行部电话
022-27835231
投稿邮箱
cnwater@vip.163.com
原创 2015-12-25 邹琳，等 中国给水排水
1 超滤工艺运行中的问题
超滤技术虽日趋成熟，但在实际运行过程中超滤膜分离技术依然面临各种问题，其中最突出的是运行维护成本高。造成膜分离过程中运行维护成本高的重要原因有以下三点：①膜寿命的缩短；②膜污染而引起的通量下降；③辅助设备的维护。
2 膜泄漏分析
目前压力式的超滤膜及膜组件已经完成了产业化、商品化的推广，但在实际使用过程中还存在一些问题，需要从各个角度去优化、提升。其中膜泄漏就是超滤系统日常应用中急需面对和解决的一项关键问题，这也是造成膜寿命缩短的最主要原因。膜是否泄漏主要通过完整性测试（PDT）来判断。通常造成膜泄漏主要原因有以下几个：（1）膜丝破损；（2）膜两端封胶开裂；（3）连接件的密封失效。
图1 断丝
图2 断丝的修补
Z水厂膜泄漏主要原因是膜柱上端封胶开裂，下端较少，此开裂现象多呈无规律的分布在各组，一般集中出现在夏季高温期结束后。其无规律性也揭示了封胶开裂问题为整套膜系统普遍存在的共性问题，同时反映了工艺运行中可能存在某些不合理因素需要优化改进。
图3 O型圈上附着的砂性颗粒
图4 膜架变形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水厂在膜前端建成臭氧-生物活性炭工艺，此后膜的各项污染指数均有所下降，针对湖泊原水水质情况，分析对膜造成污染的物质主要有以下几种：无机污染（金属物质）、藻类以及微生物。通过电镜分析得无机污染来源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻对膜也会产生的污染；膜微孔中附着的微生物等，一般这几种污染物质可通过维护性清洗和化学清洗得以较好去除。
图5 原水藻类与2-MIB的对应关系
图6 高藻期间膜组污染曲线图
膜的物理和化学清洗方式较多，制膜厂家会根据膜的材质、制备方式、原水水质条件以及膜污染的主要形式等，采用适宜的清洗方式和清洗药剂。Z水厂膜的清洗方式主要有三种：反洗、维护性清洗和化学清洗，其主要参数和作用见表1。
表1 膜系统的主要清洗方式
表2 酸洗药剂更换前后R值恢复率比较
表3 浸泡不同时间膜R值的恢复率
图7 2#膜浸泡12小时R值恢复效果
图8 3#膜浸泡18小时R值恢复效果
表4 酸剂pH值对清洗效果的影响
4 主要设备的维护
4.1 核心设备
作为一个系统工程，超滤膜是其核心，而其他辅助单元与配套设备的稳定也极为关键，只有当系统中的每个子单元都正常运行，才能保证超滤膜正常使用，任一细小环节的故障都将影响整体运行。
Z水厂膜系统共有200多个阀门其中约80%的阀门为气动阀，通过这些阀门的快速切换实现膜的自动化控制。其中一些共用阀门，其启闭十分频繁，因此在该子系统中气动阀门稳定就显得尤为关键。
图9 空压机出气管路改造图
图10 气动执行器内部磨损痕迹
4.2 其他辅助设备的维护要点
4.2.1 进水单元
进水单元主要由4台进水泵（变频控制）和一套真空引水系统组成。在该子单元中需重点关注真空引水系统，该系统经常出现的问题如：循环冷却水箱、气水分离器的材质问题（铸铁），长期使用后会生锈腐蚀，冷却水箱内的腐蚀颗粒物随补充的工作液进入真空泵，造成叶轮和泵体的磨损；而气水分离器会因腐蚀逐渐堵塞，无法正常排气和回流部分工作液。若是真空引水系统无法工作直接导致水泵无法满足气动液位要求，影响水泵供水，最终造成膜系统的停运。
4.2.2 自清洗过滤器的维护
自清洗过滤器又称保安过滤器，其内有200um的滤网，起预过滤、降低膜损伤风险。关于自清洗过滤器的安装是否必要在国内净水行业说法不一，但笔者认为Z水厂膜断丝率较低是因为自清洗过滤器起保护作用，尤其在工程调试阶段，可有效防止造成膜丝损伤。
4.2.3 加药清洗系统的维护
加药间内主要设备包括用于投加化学清洗药剂（次氯酸钠、柠檬酸、磷酸、无水亚硫酸氢钠和氢氧化钠）的计量泵各两台，若干储液罐，用于提供膜清洗循环水的加热水箱一座和清洗循环泵两台，以及屋顶抽风系统一套。
5 总结
Z水厂超滤膜系统运行至今已进行一系列系统优化和完善工作，在此过程中积累了关于膜系统突发状况的处理方法和对进口设备稳定运行的维护保养经验。值得一提的是，超滤处理是个系统工程，其生产和设备管理应该跳出单单关注膜本身而忽视其他配套的模式：即在超滤系统日常运行中核心膜组件固然重要，而辅助子单元与配套设备的有效、稳定也不容忽视；在核心膜组件中，除了关注膜丝本身的质量之外还需重视其零配件的配置和完好情况。只有当所有子单元有效组合，稳定运行，定期维保，才能保障超滤系统的正常出水，发挥其良好的过滤截留作用。
本文完整内容见《中国给水排水》杂志“运行与管理”栏目2015年第24期，作者为无锡市自来水有限公司邹琳，李臻，笪跃武，周圣东，戎文磊。
=====================================================
杂志简介
《中国给水排水》是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，被称为中国水行业的“首席杂志”、中文核心期刊、“中国百强科技期刊”中国精品科技期刊、中国科学引文数据库来源期刊（CSTP）。
杂志订阅
《中国给水排水》杂志全年24期，定价：15元/册。
《中国给水排水》杂志在线订阅网址：
http://www.watergasheat.com/dingyue.asp
杂志社地址
天津市和平区新兴路52号都市花园大厦5号楼21层
编辑部电话
022-27835450、022-27836225
022-27835913、022-27835707
022-27832819
广告咨询电话
022-27835639、022-27835592
发行部电话
022-27835231
投稿邮箱
cnwater@vip.163.com
1 超滤工艺运行中的问题
超滤技术虽日趋成熟，但在实际运行过程中超滤膜分离技术依然面临各种问题，其中最突出的是运行维护成本高。造成膜分离过程中运行维护成本高的重要原因有以下三点：①膜寿命的缩短；②膜污染而引起的通量下降；③辅助设备的维护。
2 膜泄漏分析
目前压力式的超滤膜及膜组件已经完成了产业化、商品化的推广，但在实际使用过程中还存在一些问题，需要从各个角度去优化、提升。其中膜泄漏就是超滤系统日常应用中急需面对和解决的一项关键问题，这也是造成膜寿命缩短的最主要原因。膜是否泄漏主要通过完整性测试（PDT）来判断。通常造成膜泄漏主要原因有以下几个：（1）膜丝破损；（2）膜两端封胶开裂；（3）连接件的密封失效。
图1 断丝
图2 断丝的修补
Z水厂膜泄漏主要原因是膜柱上端封胶开裂，下端较少，此开裂现象多呈无规律的分布在各组，一般集中出现在夏季高温期结束后。其无规律性也揭示了封胶开裂问题为整套膜系统普遍存在的共性问题，同时反映了工艺运行中可能存在某些不合理因素需要优化改进。
图3 O型圈上附着的砂性颗粒
图4 膜架变形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水厂在膜前端建成臭氧-生物活性炭工艺，此后膜的各项污染指数均有所下降，针对湖泊原水水质情况，分析对膜造成污染的物质主要有以下几种：无机污染（金属物质）、藻类以及微生物。通过电镜分析得无机污染来源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻对膜也会产生的污染；膜微孔中附着的微生物等，一般这几种污染物质可通过维护性清洗和化学清洗得以较好去除。
图5 原水藻类与2-MIB的对应关系
图6 高藻期间膜组污染曲线图
膜的物理和化学清洗方式较多，制膜厂家会根据膜的材质、制备方式、原水水质条件以及膜污染的主要形式等，采用适宜的清洗方式和清洗药剂。Z水厂膜的清洗方式主要有三种：反洗、维护性清洗和化学清洗，其主要参数和作用见表1。
表1 膜系统的主要清洗方式
表2 酸洗药剂更换前后R值恢复率比较
表3 浸泡不同时间膜R值的恢复率
图7 2#膜浸泡12小时R值恢复效果
图8 3#膜浸泡18小时R值恢复效果
表4 酸剂pH值对清洗效果的影响
4 主要设备的维护
4.1 核心设备
作为一个系统工程，超滤膜是其核心，而其他辅助单元与配套设备的稳定也极为关键，只有当系统中的每个子单元都正常运行，才能保证超滤膜正常使用，任一细小环节的故障都将影响整体运行。
Z水厂膜系统共有200多个阀门其中约80%的阀门为气动阀，通过这些阀门的快速切换实现膜的自动化控制。其中一些共用阀门，其启闭十分频繁，因此在该子系统中气动阀门稳定就显得尤为关键。
图9 空压机出气管路改造图
图10 气动执行器内部磨损痕迹
4.2 其他辅助设备的维护要点
4.2.1 进水单元
进水单元主要由4台进水泵（变频控制）和一套真空引水系统组成。在该子单元中需重点关注真空引水系统，该系统经常出现的问题如：循环冷却水箱、气水分离器的材质问题（铸铁），长期使用后会生锈腐蚀，冷却水箱内的腐蚀颗粒物随补充的工作液进入真空泵，造成叶轮和泵体的磨损；而气水分离器会因腐蚀逐渐堵塞，无法正常排气和回流部分工作液。若是真空引水系统无法工作直接导致水泵无法满足气动液位要求，影响水泵供水，最终造成膜系统的停运。
4.2.2 自清洗过滤器的维护
自清洗过滤器又称保安过滤器，其内有200um的滤网，起预过滤、降低膜损伤风险。关于自清洗过滤器的安装是否必要在国内净水行业说法不一，但笔者认为Z水厂膜断丝率较低是因为自清洗过滤器起保护作用，尤其在工程调试阶段，可有效防止造成膜丝损伤。
4.2.3 加药清洗系统的维护
加药间内主要设备包括用于投加化学清洗药剂（次氯酸钠、柠檬酸、磷酸、无水亚硫酸氢钠和氢氧化钠）的计量泵各两台，若干储液罐，用于提供膜清洗循环水的加热水箱一座和清洗循环泵两台，以及屋顶抽风系统一套。
5 总结
Z水厂超滤膜系统运行至今已进行一系列系统优化和完善工作，在此过程中积累了关于膜系统突发状况的处理方法和对进口设备稳定运行的维护保养经验。值得一提的是，超滤处理是个系统工程，其生产和设备管理应该跳出单单关注膜本身而忽视其他配套的模式：即在超滤系统日常运行中核心膜组件固然重要，而辅助子单元与配套设备的有效、稳定也不容忽视；在核心膜组件中，除了关注膜丝本身的质量之外还需重视其零配件的配置和完好情况。只有当所有子单元有效组合，稳定运行，定期维保，才能保障超滤系统的正常出水，发挥其良好的过滤截留作用。
本文完整内容见《中国给水排水》杂志“运行与管理”栏目2015年第24期，作者为无锡市自来水有限公司邹琳，李臻，笪跃武，周圣东，戎文磊。
=====================================================
杂志简介
《中国给水排水》是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，被称为中国水行业的“首席杂志”、中文核心期刊、“中国百强科技期刊”中国精品科技期刊、中国科学引文数据库来源期刊（CSTP）。
杂志订阅
《中国给水排水》杂志全年24期，定价：15元/册。
《中国给水排水》杂志在线订阅网址：
http://www.watergasheat.com/dingyue.asp
杂志社地址
天津市和平区新兴路52号都市花园大厦5号楼21层
编辑部电话
022-27835450、022-27836225
022-27835913、022-27835707
022-27832819
广告咨询电话
022-27835639、022-27835592
发行部电话
022-27835231
投稿邮箱
cnwater@vip.163.com
随着饮用水水质标准的提高和人们对水质安全的重视，超滤膜法饮用水处理技术作为一种新兴工艺越来越备受关注。中国工程院院士李圭白认为，以超滤技术为核心的组合工艺将成为第三代城市饮用水净化工艺的核心技术，水厂超滤膜时代已经到来。
今年年初，由上海市政设计总院一院设计的上海市首座大型超滤水厂——青浦第三水厂全面建成投产，水厂一期日处理规模10万吨，二期规划25万吨。水厂以太浦河为水源地，采用预臭氧+混凝沉淀（中置式高密度沉淀池）+臭氧活性炭（上向流）+超滤膜（浸没式）+消毒（次氯酸钠）的组合工艺，吸引了来自本市和全国各地的业内同行、高校和科研院所专家参观考察。前不久，中国水网记者也亲赴上海青浦第三水厂，对其超滤膜组合工艺运行情况进行了实地考察。
核心工艺：
新型沉淀工艺：中置式高密度沉淀池
中置式高密度沉淀池是一种新型沉淀工艺，其集中了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池和高密度沉淀池的优点，将混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩综合于一体，布置简洁，占地面积小，有利于水厂总体空间安排。水厂工作人员介绍说，“由于进出沉淀池的水流是呈由上而下再由下而上垂直方向运动，泥水分离效果更彻底，不易跑矾花。”
图为 中置式高密度沉淀池
上向流炭滤池 有机物处理效果好
青浦第三水厂的深度处理工艺选择臭氧活性炭工艺，并采用预臭氧和主臭氧相结合的处理方式，且在活性炭吸附工艺上采用上向流炭滤池。水厂工作人员指出，采用上向流炭滤池也是一个比较新型的工艺，水流由下向上先通过较粗的活性炭滤料，然后通过粒径较小的滤层，合理利用了整个炭层，充分利用了活性炭的吸附作用，不同高度的炭层微生物分析均匀、活性高，比传统下向流方式在有机物处理上更具有优势。
图为 臭氧接触池（左）和炭滤池（右）
超滤膜工艺 有效保证出水浊度稳定性
据水厂工作人员介绍，超滤膜的孔径范围在0.01~0.1微米之间，可以去除水中细菌、病毒、胶体杂质和大分子有机物。同时，超滤与臭氧活性炭工艺组合，可以起到深度处理的效果，在保证有机物的去除效果的同时，对粉末活性炭及其滋生的微生物也有很好的截留作用，同时降低了溴酸盐的风险。
针对超滤膜成本高的问题，水厂工作人员表示，青浦第三水厂的膜处理工艺采用的是世博会直饮水供应商立升的PVC合金超滤膜，该超滤膜以其成本低的优势目前已在很多水厂得到应用。且由于超滤膜系统自动化程度高，使用药剂少，它的日常运行成本要低于传统水厂，综合考虑，超滤膜在大中型自来水厂中应用的建设成本与传统工艺接近。
图为 超滤膜处理车间
运行方面，水厂工作人员介绍，“超滤膜系统运行压力低、通量大，每3个小时冲洗一次，减少化学清洗的周期，系统稳定性良好。无论进水浊度如何变化，超滤膜都能够有效保证出水浊度的稳定性。”
上海市政工程设计研究总院副总工郑国兴在接受中国水网记者采访时表示，黄浦江是微污染水体，主要污染指标为CODMn和氨氮，综合水厂建设的投资、成本、技术和处理效果来看，与传统工艺相比，青浦第三水厂采用的新工艺在解决黄浦江水质问题上较为经济。
