超濾膜在水處理應(yīng)用過(guò)程中，超濾膜的透水量隨溫度的升高而增大，一般水溶液的粘度隨溫度升高而下降，從而減小了流動(dòng)阻力，相應(yīng)地提高了透水率。工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工作現(xiàn)場(chǎng)供液的實(shí)際溫度。

預(yù)處理超濾在水處理等工業(yè)凈化、濃縮、分離過(guò)程中，可以作為工藝的預(yù)處理，也可以作為工藝的深度處理。在廣泛應(yīng)用的水處理工藝中，常作為深度凈化的手段。根據(jù)中空纖維超濾膜的特點(diǎn)，對(duì)給水有一定的預(yù)處理要求。因?yàn)樗械膽腋∥铩⒛z體、微生物等雜質(zhì)會(huì)粘附在膜表面，造成膜的污染。

由于超濾膜的水通量很大，截留的雜質(zhì)在膜表面的濃度迅速升高，產(chǎn)生所謂的濃差極化現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的是一些很細(xì)小的顆粒會(huì)進(jìn)入膜孔，堵塞水通道。另外，水中微生物及其代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的黏性物質(zhì)也會(huì)粘附在膜表面。這些因素都會(huì)導(dǎo)致超濾膜的透水量下降，分離性能發(fā)生變化。同時(shí)，對(duì)超濾供水溫度、pH值、濃度也有一定的限制。

因此必須對(duì)超濾給水進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理并調(diào)節(jié)水質(zhì)以滿足給水要求，以延長(zhǎng)超濾膜的使用壽命，降低水處理成本。

>>>>殺死微生物（細(xì)菌、藻類）

當(dāng)水中含有微生物時(shí)，進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)后，部分被截留的微生物可能粘附在預(yù)處理系統(tǒng)表面，如多介質(zhì)過(guò)濾器的介質(zhì)上，當(dāng)它們粘附在超濾膜表面生長(zhǎng)繁殖，可能徹底堵塞微孔，甚至堵塞中空纖維內(nèi)腔。

微生物的存在對(duì)中空纖維超濾膜危害極大，去除原水中的細(xì)菌、藻類等微生物十分重要。在水處理工程中通常加入NaClO、O3等氧化劑，濃度一般為1-5mg/l。此外，也可采用紫外線殺菌。在實(shí)驗(yàn)室中，可用過(guò)氧化氫（H2O2）或高錳酸鉀水溶液循環(huán)作用30-60分鐘對(duì)中空纖維超濾膜組件進(jìn)行殺菌消毒。

殺菌處理只能殺死微生物，但不能從水中去除微生物，而只能阻止其生長(zhǎng)。

>>>>降低進(jìn)水濁度

當(dāng)水中含有懸浮物、膠體、微生物等雜質(zhì)時(shí)，就會(huì)造成水體產(chǎn)生一定程度的渾濁度，渾濁度會(huì)阻礙光的透過(guò)，這種光學(xué)效應(yīng)與雜質(zhì)的多少、大小、形狀等有關(guān)。水的渾濁度一般用度來(lái)表示，規(guī)定1mg/lSiO2產(chǎn)生的渾濁度為1度，度數(shù)越大，表示所含雜質(zhì)越多。

不同領(lǐng)域?qū)┧疂岫鹊囊笠膊煌缫话闵钣盟瑵岫炔粦?yīng)大于5度。由于濁度的測(cè)量是測(cè)量水中顆粒透過(guò)原水后反射的光量、顏色、不透明度等，顆粒的大小、數(shù)量、形狀都會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，而且濁度與懸浮物的關(guān)系具有隨機(jī)性，濁度無(wú)法反映小于幾微米的顆粒。

在膜處理中，精密的微結(jié)構(gòu)可以攔截分子甚至離子粒子，因此用濁度來(lái)反映水質(zhì)顯然是不準(zhǔn)確的。為了預(yù)測(cè)原水污染趨勢(shì)，發(fā)展了SDI值測(cè)試。

SDI值主要用于檢測(cè)水中膠體、懸浮物等顆粒物的多少，是表征系統(tǒng)水質(zhì)的重要指標(biāo)。測(cè)定SDI值的方法一般是采用孔徑為0.45μm的微孔濾膜，在0.21MPa的恒定水流壓力下，先記錄水過(guò)濾500ml水樣所需的時(shí)間t0，然后在同樣的條件下繼續(xù)過(guò)濾水15分鐘，再次記錄過(guò)濾500ml水樣所需的時(shí)間t15，然后按照下式計(jì)算：SDI=(1-t0/t15)×100/15

水體的SDI值可以粗略的反映膠體污染的程度，如果井水的SDI小于3，地表水的SDI在5以上，SDI限值為6.66…，那么就需要進(jìn)行預(yù)處理了。

超濾技術(shù)對(duì)于降低SDI值最為有效，經(jīng)中空纖維超濾膜處理后的水的SDI為0，但當(dāng)SDI過(guò)大時(shí)，尤其是較大的顆粒會(huì)嚴(yán)重污染中空纖維超濾膜。在超濾過(guò)程中，必須進(jìn)行預(yù)處理，即用石英砂、活性炭或裝有各種濾料的濾器進(jìn)行過(guò)濾。至于采用何種處理工藝，并沒(méi)有固定的模式，這是因?yàn)楣┧床煌虼祟A(yù)處理方法也不同。

例如對(duì)于濁度較低的自來(lái)水或地下水，采用5-10μm精密過(guò)濾器（如蜂窩、熔噴和PE燒結(jié)管等），一般可降至5左右。精密過(guò)濾器前需加入絮凝劑，并放置雙層或多層介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。一般情況下，過(guò)濾速度不超過(guò)10m/h，7-8m/h為宜。水的過(guò)濾速度越慢，過(guò)濾后的水質(zhì)越好。

>>>>去除懸浮物和膠體

對(duì)于粒徑為5μm以上的雜質(zhì)，可用過(guò)濾精度為5μm的過(guò)濾器去除。但對(duì)于0.3~5μm之間的細(xì)小顆粒和膠體，使用上述常規(guī)過(guò)濾技術(shù)很難去除。雖然超濾對(duì)這些顆粒和膠體有絕對(duì)的去除效果，但對(duì)中空纖維超濾膜的危害極大。特別是膠體顆粒帶電荷，是物質(zhì)分子和離子的聚集體。膠體之所以能在水中穩(wěn)定存在，主要是帶同種電荷的膠體顆粒相互排斥的結(jié)果。

將與膠體粒子具有相反電性的帶電物質(zhì)（絮凝劑）加入原水中，以破壞膠體粒子的穩(wěn)定性，使帶電的膠體粒子中和為中性，使分散的膠體粒子凝聚成大的團(tuán)聚體氯化鋁是電解質(zhì)嗎，然后可以通過(guò)過(guò)濾或沉淀容易地除去。常用的絮凝劑有無(wú)機(jī)電解質(zhì)，如硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵和氯化鐵等。

有機(jī)絮凝劑如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯亞胺等。由于有機(jī)絮凝劑能中和膠體顆粒表面電荷，形成氫鍵而“架橋”，在短時(shí)間內(nèi)完成混凝沉淀，從而大大改善水質(zhì)，所以近年來(lái)高分子量絮凝劑有取代無(wú)機(jī)絮凝劑的趨勢(shì)。

在投加絮凝劑時(shí)，可以加入助凝劑，如石灰、碳酸鈉等pH調(diào)節(jié)劑，氯、漂白粉等氧化劑，水等增強(qiáng)劑，聚丙烯酰胺等吸附劑，以提高混凝效果。

絮凝劑通常制成水溶液，用計(jì)量泵添加，也可以用安裝在供水管道上的噴射器直接加入水處理系統(tǒng)中。

>>>>去除可溶性有機(jī)物

可溶性有機(jī)物通過(guò)絮凝沉淀、多介質(zhì)過(guò)濾、超濾等方法無(wú)法完全去除，目前多采用氧化或吸附的方法。

（1）氧化法利用氯氣或次氯酸鈉（NaClO）進(jìn)行氧化，對(duì)去除可溶性有機(jī)物效果較好。另外，臭氧（O3）、高錳酸鉀（KMnO4）也是良好的氧化劑，但成本稍高。

（2）吸附法：活性炭或大孔吸附樹脂可有效去除可溶性有機(jī)物。但對(duì)于難以吸附的醇類、酚類等，仍需采用氧化法。

>>>>供水水質(zhì)調(diào)節(jié)

【供水溫度的調(diào)節(jié)】

超濾膜的透水量與溫度有直接關(guān)系，超濾膜組件的透水量一般用25℃純水測(cè)試。超濾膜的透水量與溫度成正比，溫度系數(shù)約為0.02/1℃，即溫度每升高1℃，透水量增加約2.0%。因此，當(dāng)供水溫度較低（如<5℃）時(shí)，可采取一定的加熱措施，使其在較高的溫度下運(yùn)行，以提高工作效率。但當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，對(duì)膜也是不利的，會(huì)引起膜性能的變化。對(duì)此，可采取冷卻措施，降低供水溫度。

【供水pH值的調(diào)整】

不同材質(zhì)的超濾膜對(duì)pH值的適應(yīng)范圍不同，如醋酸纖維素適用pH=4-6，PAN、PVDF等膜可在pH=2-12范圍內(nèi)使用。若進(jìn)水超出使用范圍，則需進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前常用的PH調(diào)節(jié)劑主要有酸（HCl、H2SO4）和堿（NaOH等）。

由于溶液中的無(wú)機(jī)鹽能夠透過(guò)超濾膜，不存在無(wú)機(jī)鹽的濃差極化和結(jié)垢問(wèn)題，因此在預(yù)處理水質(zhì)調(diào)節(jié)過(guò)程中一般不考慮其對(duì)膜的影響，而重點(diǎn)放在防止膠體層的形成、膜的污染和堵塞上。

2 操作參數(shù)正確掌握和執(zhí)行操作參數(shù)對(duì)于超濾系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行極為重要。操作參數(shù)一般包括：流量、壓力、壓降、濃縮液排放量、回收率和溫度。

A.流量：

流量是指原液（供水）在膜表面流動(dòng)的線速度，是超濾系統(tǒng)中超濾的重要操作參數(shù)。流量較大時(shí)，不僅造成能量浪費(fèi)和壓降過(guò)大，而且會(huì)加速超濾膜分裂性能的下降。相反，流量較小時(shí)，膜表面截留形成的邊界層厚度增加，引起濃差極化，既影響水的透過(guò)率，又影響水的透過(guò)質(zhì)量。最佳流量是通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的。

對(duì)于中空纖維超濾膜，當(dāng)入口壓力保持在0.2MPa以下時(shí)，內(nèi)壓膜的流速僅為0.1m/s，此流速的流型為完全層流狀態(tài)，外壓膜可獲得較大的流速；對(duì)于毛細(xì)管超濾膜，當(dāng)毛細(xì)管直徑達(dá)到3mm時(shí)，其流速可適當(dāng)增大，有利于降低濃度邊界層。

需要指出兩個(gè)問(wèn)題，第一，流量不能任意確定，它與入口壓力、原液流量有關(guān)；第二，對(duì)于中空纖維或毛細(xì)管膜，入口端的流量是不一致的，當(dāng)濃水流量為原液的10%時(shí)，出口流量大約為入口端的10%。另外，提高壓力使透水量增加，對(duì)流量的提高貢獻(xiàn)很小。因此，增大毛細(xì)管直徑、適當(dāng)增加濃水排放量（回流量）都可以提高流量，特別是在超濾濃縮工藝中氯化鋁是電解質(zhì)嗎，如電泳漆的回收，可以有效提高其超濾速率。

在允許的壓力范圍內(nèi)，增加供水量、選擇最高流量有利于保證中空纖維超濾膜的性能。

B.壓力與壓降：

中空纖維超濾膜的工作壓力范圍為0.1～0.6MPa，是指超濾定義域內(nèi)處理溶液常用的工作壓力。分離不同分子量的物質(zhì)，需選用相應(yīng)截留分子量的超濾膜，工作壓力也不同。一般對(duì)于塑殼中空纖維內(nèi)壓膜，殼耐壓小于0.3MPa，中空纖維耐壓一般低于0.3MPa，因此工作壓力應(yīng)低于0.2MPa，膜兩側(cè)壓差不大于0.1MPa。外壓式中空纖維超濾膜耐壓可達(dá)0.6MPa，但對(duì)于塑殼外壓式膜組件，其工作壓力也是0.2MPa。必須指出的是，由于內(nèi)壓膜直徑較大，在用作外壓膜時(shí)，在粘合處容易被壓扁、割斷，造成損壞，因此內(nèi)外壓膜不能通用。

當(dāng)要求超濾液有一定的壓力供下一道工序使用時(shí)，應(yīng)選用不銹鋼外殼超濾膜組件。中空纖維超濾膜組件工作壓力為0.6MPa，超濾液壓力可達(dá)30m水柱，即0.3MPa壓力，但必須保持中空纖維超濾膜內(nèi)外壓差不大于0.3MPa。

選擇工作壓力時(shí)，除了考慮膜及殼體的耐壓性能外，還要考慮膜的致密性及膜的抗污染能力。壓力越高，透水量越大，相應(yīng)的截留物質(zhì)在膜表面的積累越多，阻力越大，會(huì)造成透水率的衰減。另外，進(jìn)入膜微孔的顆粒也容易堵塞通道。總之，如果可能的話，選擇較低的工作壓力有利于充分發(fā)揮膜的性能。

中空纖維超濾膜組件的壓力降是指原液入口處的壓力與濃縮液出口處的壓力之差。壓力降與供水量、流量、濃水排放量密切相關(guān)。特別是對(duì)于內(nèi)壓式中空纖維或毛細(xì)管超濾膜，沿水流方向，膜面上的流量和壓力是逐漸變化的。供水量、流量、濃水排放量越大，壓力降越大，導(dǎo)致下游膜面上的壓力達(dá)不到要求的工作壓力，膜組件的總產(chǎn)水量會(huì)受到一定的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)盡可能控制壓力降值，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，由于污垢的積累，水流阻力增大，使壓力降增大，當(dāng)壓力降超過(guò)初始值0.05MPa時(shí)，應(yīng)進(jìn)行清洗，疏通水道。

C、回收率及濃水排放量：

在超濾系統(tǒng)中，回收率與濃水排放量是一對(duì)互相制約的因素。回收率是指透過(guò)水量與供水量的比值，濃水排放量是指未透過(guò)膜而排出的水量。由于供水量等于濃水量與透過(guò)水量之和，因此濃水排放量大則回收率小。為保證超濾系統(tǒng)正常運(yùn)行，應(yīng)規(guī)定各部件的最小濃水排放量和最大回收率。

一般水處理工程中，中空纖維超濾膜組件的回收率約為50-90%。回收率由多種因素決定，如料液的組成和狀態(tài)，即可截留的物質(zhì)的量、膜表面形成的污垢層厚度以及對(duì)滲透水量的影響等。多數(shù)情況下可采用較小的回收率，將濃縮液排回原液系統(tǒng)，增加循環(huán)量以降低污垢層厚度，從而提高滲透率，有時(shí)還不增加單位產(chǎn)水能耗。

D、工作溫度：

超濾膜的透水性隨溫度的升高而增大。一般水溶液的粘度隨溫度的升高而下降，從而減小流動(dòng)阻力，相應(yīng)地透水性增大。工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工作現(xiàn)場(chǎng)供液的實(shí)際溫度。

特別是隨著季節(jié)變化，當(dāng)氣溫過(guò)低時(shí)，應(yīng)考慮溫度調(diào)節(jié)，否則透水率可能隨氣溫變化50%左右。另外，過(guò)高的溫度也會(huì)影響膜的性能。正常情況下，中空纖維超濾膜的工作溫度應(yīng)為25±5℃。如果需要在更高的溫度下工作，可以選擇耐高溫的膜材料和殼體材料。

-結(jié)尾-

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