三、技术篇 Nh I&_w_l &B^__zu+J 超滤系统的运行管理 h\oAW?_^_ W\_'_nj_N_ 1、预处理系统 E%eTjvvxus xiu?BP?V 预处理系统是指原液在进入超滤装置之前去除各种有害杂质的工艺过程及设备。预处理工艺是根据原液情况及处理的要求来确定的，没有固定模式，但下述选择原则可供参考。 _z (N_3oBW wq|~[+_y （1）地下水及含悬浮物、胶体物质小于50mg/L时宜采用直接过滤或者在管道中加入絮凝剂过滤； T_;c_yU_9_ .k{omr&Dy5 （2）地面水及含悬浮物、胶体物质大于50mg/L应采用混凝沉淀、过滤工艺； %+_WIv+ _< K3eY_eXV （3）原水中含有细菌、藻类及其他微生物较多时，必须先行杀菌，然后再按常规程序处理，灭菌剂有氯、次氯酸钠、臭氧等，而过氧化氢、高锰酸钾等多用清洗组件时用来杀菌，因为预处理用量大，不经济； b.qp_&2_A "3!!G=s_ P （4）原水经杀菌剂处理后，如果水中含有较多的余氯或其他强氧化剂，可加入亚硫酸钠等 还原剂或者用活性碳吸附去除。 ya8_1z_4?
_s]_=_s2.= 上述为常规的传统的预处理工艺，在膜集成工艺中，中空纤维超滤膜常作为其他膜处理的预处理。如在反渗透脱盐工艺中，超滤本身即属预处理工艺，在电渗析脱盐工艺中亦可以超滤作为电渗析脱盐预处理，以补充电渗析脱盐工艺的不足。此外，在矿泉水制备工艺中以超滤作为主要的处理工艺，化学药剂的加入，会使矿泉水水质受到污染，因此在矿泉水处理工艺中，不适宜用化学药剂作为预处理措施。 ;Q-f_6)+&
_F{1;~Yg% 在某种情况下，例如以城市自来水为水源进行深度净化，或以地下水为水源，水质较好时，过多的常规预处理，可能带来二次污染。超滤的预处理可以极为简化，仅采用粗过滤以避免大颗粒悬浮物进入超滤系统损害超滤膜，即可直接用超滤去除少量细菌微生物、胶体、悬浮物。采用加强反冲洗，快速冲洗以及增加浓缩水排量（回流）等措施防止超滤膜的堵塞。 JHY0 J &4s
^ <Z^3c>_/
2、运行前的准备工作 M@a?j<7P,m
r7t_N(_2;5 （1）进水水质的检查，重点是检查进水的浊度或SDI值、PH值和细菌、微生物、余氯等项目，应达到设计要求的进水指标后方可输入超滤系统，一般中空纤维超滤膜要求原水的
PH值并无严格要求。在PH=2～11范围内均可使用，但用于工业浓缩时，原液的PH值必须严格根据膜材料的要求。超滤膜对余氯要求也无严格规定，一般情况下，要求含有一定余氯以保证细菌不超标。当后续工艺对余氯有要求时，可在超滤工艺之后用活性碳去除，效果更佳。 b\_zRw__p_ CroI,=a&, （2）清洗设备及管道，超滤系统组装完成后，在启动之前还必须对系统中所有过流部分进行清洗，一方面清洗掉设备及管道中的碎屑及其他有害杂质，一方面对系统进行严格的灭菌作用，以免残留的细菌、微生物在管道及超滤膜组件中滋长。一般常采用分段清洗法，即按照工艺流程路线由前往后、按设备和管路分段清洗，以保证设备安全运行。 @l9_q_H_1 _}i1p &EN^ （3）管路系统检查，操作人员必须掌握工艺流程路线，检查各有关设备和管是否有误接的地方，同时还要检查进、出口阀门的启闭情况，特别是要注意浓缩水出口阀门不能全部关闭及进口阀门不能开启，以防止系统在封闭状态下，突然启动引起系统内压力过高以及水流冲击作用而损坏设备。 ^__'S0_A=1 _I_VYWda0m 3、启动 ___q_<>_
!dfc1UjB_ 当做完上述各项准备工作后，可先进行试启动，即接通电源，打开进水阀门，开动泵后立即停止，观察水泵叶轮转动方向是否正确，检查水泵在启动时有无反常的噪音产生，以判断水泵是否能正常运行。 N___=K|N_w
%iWup__: 对于全自动的控制装置必须预先设置操作程序，以便启动后进入正常顺序运行。 16MRL_DhnD
@ N__GK_24、运行 <}b_`2/wP
3_vP_b} a、升压 _aVr_Q_@9
#_|fa/kb~ 水泵转动后，逐渐打开超滤系统的进水阀门，相应调节浓缩水出口阀门使系统升压及保持浓缩水的流动，通常情况下，应当缓慢转动阀门，大约在1min左右时间内升至所需的工作压力，有利于对设备及膜的保护。 e2Sm_.H '
trmCIk&Fkj b、监控及记录 __f$8{&_`k
D8N_}*4S 注意超滤设备进出口压力差的变化，进口压力应按设计值操作，但随着运行时间延长，出口处压力会逐渐降低，即压力差会逐渐增大，当这一压力差高于安装始值0.05MPa时说明水路有阻塞现象，应当采取相应措施，即采取物理或化学方法进行清洗。 8<M'~G%CEq
+[_*VU2f t
运行中定时分析供水水质和超滤水水质，发现有突然变化现象，应立即采取措施。当进水水质不合格时，应加强预处理工艺。透过水不合格时，则应当进行清洗再生，处理后仍不见效果，则应考虑更换新的膜组件。 V{_;!_vt~
'g_k_._J_
c、回收比及其调节 Htn=h~_U`z
ES!$JW_K|_
运行中观察浓缩水的排放量及透水量，始终保持在允许的回收比范围内运行。回收比过大或过小，于超滤膜的正常运行都是不利的。因为回收比过大，极易产生膜的浓度极化现象，影响产水质量，而回收比过小，则流速过大，也会促进膜的衰退，压力降增大影响产水量。 Jm$. $B&I_
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d、膜的清洗 n/#_zx:d_?
[G2@[Ct Y1 判断超滤膜是否需要清洗的原则如下： yQE_|Fbi_A
Q\Dx/?g!vx （1）根据超滤装置进出口压力降的变化，多数情况下，压力降超过初始值0.05MPa 时，说明流体阻力已经明显增大，作为日常管理可采用等压大流量冲洗法冲洗，如无效，再选
用化学清洗法； i'9aQi"G _stuj_,8 （2）根据透水量或透水质量的变化，当超滤系统的透过水量或透水质量下降到不可接受程度时，说明透过水流路被阻，或者因浓度极化现象而影响了膜的分离性能，此种情况，多采用物理——化学相结合清洗法，即进行物理方法快速冲洗去大量污染物质，然后再用化学方法清洗，以节约化学药品。 T<(1)N1_H` MuX__p*s3[ （3）定时清洗，运行中的超滤系统根据膜被污染的规律，可采用周期性的定时清洗。可以是手动清洗，对于工业大型装置，则宜通过自动控制系统按顺序设定时间定时清洗。 {$_D[l_ hj -!M_rG68 97ssw e、灭菌 j_1{|3#5_V '%Og9Bg_d+ 细菌与其他微生物被膜截留，不但繁殖速度极快，而这些原生物及其代谢物质形成一种粘滑的污染物质紧紧粘附于膜表面上，直接影响到膜的透水能力和透过水质量。一般采用定期灭菌的方法，灭菌的操作周期因供给原水的水质情况而定，对于城市普通自来水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作为供给水源时，灭菌周期更短。灭菌药品可用500～1000mg/L次氯酸钠溶液或1％过氧化氢水溶液循环流或浸泡约半小时即可。 |^fubQs;2_ ,=_sbK?_& 在矿泉水生产中，由于车间的密封性，通风不良，室内湿度增高，给霉菌生长提供了良好的条件，成为矿泉水生产过程中霉菌的长期污染源，尤其是生产管道一经霉菌污染，清除和消毒十分困难。一般紫外线、臭氧对霉菌的杀灭效果不太理想，使矿泉水成品中出现半透明丝状白絮状的霉菌集合体，因而必须定期对周转环境进行相应的灭菌措施防止对系统的污染。 W0e+_yI_aR
_k=;>*:D_% f、停机 Tl
jN!nv]
+ _*u'vt? （1）先降压后停机，当完成运行任务或者由于其他原因需要停机时，可慢慢开启浓缩水出口阀门，使系统压力徐徐下降到最低点再切断电源。因为在工作状态下如果突然停泵，容易产生水锤现象而伤害超滤膜，降压速度约在1min内完成。 _Zo__p3[-_
"F_（2）用纯水或超滤后的净水冲洗膜表面，利用运转水泵或者辅助的清洗水泵，采用大流量冲洗3～5min，以清除掉沉积于膜表面上的大量污垢，在冲洗过程中，系统内不升压，不引出透过水； _M_ZY_h4_4
Mc8|4/<_Z
（3）停机期间需进行维护与保养，如果停机时间仅2～3天，可每天运行30～60min，用新
鲜水置换出装置内存留的水。如果停机时间较长，应向装置内注入保护液，如0.5％～1.0％甲醛水溶液，以防止细菌繁殖。 ` _=ocr_8c
So?.V4aD__ 5、超滤系统常见故障及处理措施 _2!_-___?
_b5!_\"v4c a、供水压力低或供水量不足，有可能水泵转动方向相反，或水泵进水管泄漏，此时水泵可能激烈震动； K)_-Gv|*t
:_+ASZ_E_. b、压力降增大，系统内受阻或流速过大，应疏通水道或减少浓缩水排放量； ~Te9_Lq_|
_rTJ='<hIy c、透水量下降，可能膜被压密或膜被污垢堵塞，前者停机松驰，一般不易恢复，后者则应进行清洗； m7_~<z>5$
@ve4rc/LI_ d、截留率下降，水质恶化，有多种可能，浓差极化时应用大流量冲洗，密封损坏应更换或修补。中空纤维断裂或破损，则应更换膜组件。 d]3c44kkK{
s_=[Tm}_[ 6、中空纤维超滤膜的污染及清洗再生技术 _^Vbx9UN/
Pp_xLM_e] 由于超滤膜的功能是去除原液中所含有的杂质，性能优良与截留分子量较低的中空纤维超滤膜，被杂质污染堵塞可能更快，膜表面会被截留的各种有害杂质所覆盖，甚至膜孔也会被更为细小的杂质堵塞而使其分离性能下降。原水预处理的有无，与处理质量的好坏，只能决定超滤膜被堵塞污染速度的快慢，而无法从根本上解决污染问题，即使预处理再彻底，
水中极少量杂质也会因日积月累而使膜的分离性能逐渐受到影响。因此膜的堵塞是绝对的，一般超滤系统都应当建立清洗和再生技术。清洗膜的方法可分为物理方法和化学方法两大类。 RFsd/K;Zp
a\K__NCr_X a、中空纤维超滤膜的物理清洗法： miWPLnw=L
_J|_O=__w( 该方法是利用机械的力量来去除膜表面污染物。整个清洗过程不发生任何化学反应。 _5s_5GBJ?
_/~8<;N>,+ ①等压水力冲洗法：对于中空纤维超滤膜等压冲洗法是行之有效的方法之一。具体做法是关闭超滤液出口阀门，全开浓缩水出口阀门，此时中空纤维内外两侧压力逐渐趋于相等，因压力差粘附于膜表面的污垢松动，籍增大的流量冲洗表面，这对去除膜表面上大量松软杂质有效； 3Y;<Q>ro_T
4 _6_y_q F ②水气混合清洗法：将净化过的压缩空气与水流一道进入超滤膜内，水——气混液会在膜表面剧烈的搅运作用而去除比较坚实的杂质。效果比较好，但应注意压缩空气的压力与流量； 8C_[W;&Y=
_#mK/x_b_W ③热水及纯水冲洗法：热水（30℃～40℃）冲洗膜表面，对那些粘稠而又有热溶性的杂质去除效果明显。纯水溶解能力强。纯水循环冲洗效果比较好； 5qe6/_E_@_
>`0_l"K_< ④负压反向冲洗法：是一种从膜的负面向正面进行冲洗方法，对内外有致密层的中空纤维
或毛细管超滤膜是比较适宜的。这是一种行之有效但常与风险共存的方法，一旦操作失误，很容易把膜冲裂或者破坏中空纤维或毛细管与粘结剂的粘结面而形成泄漏。 j;BMuLTm1
J{_69_iQ__ b、中空纤维超滤的化学清洗法： LH@x_r\^_
bV3__az/_U 利用某种化学药品与膜面有害物质进行化学或溶解作用来达到清洗的目的。选择化学药品的原则，一是不能与膜及其他组件材质发生任何化学反应或溶解作用，二是不能因为使用化学药品而引起二次污染。 ___L@_&(>
_5PR_S|R7_ ①酸洗法：常用的酸有盐酸、草酸、柠檬酸等。配制后溶液的PH值因材质类型而定。例如CA膜清洗液PH=3～4，其他PS、SPS、PAN、PVDF等膜PH=1～2。利用水泵循环操作或者浸泡0.5～1h，对去除无机杂质效果好； 6-+_q3#_e
C_j +{%^#_ ②碱洗法：常用的碱主要有氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠等。配制碱溶液的PH 值也因膜材质类型而定，除CA膜要求PH=8左右以外，其他耐腐蚀PH=12，同样利用水泵循环操作或者浸泡正火工艺0.5～1h，对去除有机杂质及油脂有效； 5_;alq]_m7
_hi.`_ O+; ③氧化性清洗剂：利用1～3％H2O2，500～1000mg/LNaClO 等水溶液清洗超滤膜，既去除了污垢，又杀灭了细菌。H2O2 和NaClO是目前常用的杀菌剂。 C3hQT8~_
nG__~#_o ④加酶洗涤剂清洗：加酶洗涤如0.5％～1.5％胃蛋白酶、胰蛋白酶。对去除蛋白质、多糖
、油脂污染物质有效。 [#3*_R_#8R
g_2|qGfl{C 超滤膜污染的主要成因 e{}_o_Q_K
_:M_FF*1 超滤膜的污染主要有三个方面：表面吸附、颗粒的阻塞、表面的附着；一个膜如果能够很好的克服这三个方面的污染，那么这个膜通过简单的反洗就可以达到理想的清洗效果，从而可以更好的实现应用于大规模的水处理工程。首先从克服表面吸附入手，使用永久强亲水性的膜材料，很好的克服膜的表面吸附污染；其次膜的生产过程中经过严格的质量检验，膜的孔径分布很窄，没有大孔缺陷，能很好的克服颗粒的阻塞；第三，表面的附着，在实际产水过程中定期加入次氯酸钠杀菌，可用来杜绝膜的表面吸附着；克服了这三方面的污染问题，也就是保证了超滤膜组件大规模水处理工程应用的可靠性。 _h__h1_ ?/
_p_7{%0__
影响超滤过程稳定运行的因素分析 _1v M'y_r$
@}oY6cW;B* （一）超滤透过通量 YK__ V?I _
Ui__43&B_ 超滤在操作压力为0.1-0.6MPa、温度为60℃以下时，其透过通量应在100-500L/（m2·h)为宜，实际中比它要小得多，一般为1-100L/（m2·h)。当超滤透过浓差通量低于1L/（m2·h)时，过程缺乏经济效益，其原因是浓差极化在膜面上形成的边界层（或凝胶层），
使流体阻力增加，因此必须相应采取一些措施来解决。 d&_x #9k_a
/qwl;__Jcf 1、料液流速 _8TH__ fFL
$uj3W<iw3E 提高料液流速对防止浓差极化、提高设备处理能力有利。但增大压力使工艺过程耗能增加，结果导致费用增大。一般湍流体系中流速为1-3m/s。 _p2I__9t_|
._kf FaK__ 在螺旋式组件体系中，常在层流区操作，可在液流通道上设湍流促进材料，或采用振动的膜支撑物，在流道上产生压力波等方法，以改善流动状态，控制浓差极化，从而保证超滤组件的正常运行。 9_8ot{+/LK
T_?__ e(_m 2、操作压力 vAt ]N)R_
'jA>P_\_@8 超滤膜透过通量与操作压力的关系决定于膜和边界层的性质。在实际超滤过程中往往后者控制着超滤透过通量。在用渗透压模型时，膜透过通量与压力成正比，而用凝胶化模型时，膜透过通量与压力无关。此时的透过通量称为临界透过通量。实际中超滤操作应在临界透过通量附近进行，此时操作压力约为0.5～0.6MPa,除了克服透过膜的阻力外，还要克服通过膜表面的流体压力损失。 e anR$I;Yj
CBKLc_t>_ 3、温度 LM2S%._cj;
_bB+___ 4 操作温度主要决定与所处理料液的化学、物理性质和生物稳定性，应在膜设备和处理物质
允许的最高温度下进行操作，因为高温可以减少料液的黏度，从而增加传质效率，提高透过通量。温度与扩散系数的关系，可以用下式表示： |E?,hTRe5
+[B@8_3___ μD/T=常数 _E@/*_ _eJ
q(_\kCU_y! 由上式可见，温度T愈高，黏度μ变小，而扩散系数D则变大。例如，酶最高温度为25℃，电涂料为30℃，蛋白质为55℃，制奶工业为50～55℃，纺织工业脱浆废水中回收PVA时为85℃。 C0g_O^A.d
`D_S7J\c$_ 4、操作时间 [9d4_ 0>_e
C$4_!_|Wg3 随着超滤过程的进行，浓度极化在膜表面上形成了浓缩的凝胶层，使超滤透过通量下降。其透过通量随时间的衰减情况，与膜组件的水力特性、料液的性质和膜的特性有关。当超滤运行一段时间后，就需要进行清洗，这段时间称为一个运行周期，当然运行周期的变化还与清洗情况有关。 i9eE_/_.
o_ws ___3% 5、进料浓度 __!g4u_<7
pEq }b_+-
随着超滤过程的进行，料液（主体液流）的浓度在增高，此时黏度变小，边界层厚度扩大，这对超滤来说无论从技术上还是经济上都是不利的，因此对超滤过程主体液流的浓度
应有一个限制，既最高允许浓度。 |_ITh2m___
_u_;9a/RI_ 6、料液的预处理 {O_bU_J3_
t"_?)x&dS 为了提高膜的透过通量，保证超滤膜的正常稳定运行，在超滤前需对料液进行预处理，虽然超滤的预处理过程不像反渗透过程那么严格，但这种预处理也是保证实现超滤过程正常运行的关键，通常采用的预处理方法有： Hc____M/
{_uur_LEe? （1）过滤； _v_Z1?4hG
_bn_Z_ H_ （2）化学絮凝； V_I_g6'__
uH)?`I\zrd （3）PH调节； M_lR ]+_]_
w?P ex]i{ 4）消毒； =_#_vJqA__
3H|drj:K_V （5）活性炭吸附； N__s__]$+|
a#__l _ytp 上述预处理方法可以根据料液的性质和需要进行选用。 CY_.__4>,
'
b__sHoO 此外，经超滤回收的水，在使用前还需进行再处理（称为后处理，如电子工业用水）如脱除CO2、PH调节、过滤、消毒等。 u%lUi2P_2E
*Ms_&WYN-
（二）膜的寿命 o1"N_{ Eu
H_X
k;fM_ 膜的寿命是根据生产厂提出的膜在正常使用条件下可以保证使用的最短时间，一般在规定的料液和压力下，在PH允许的范围内，温度不超过60℃时，超滤膜可使用12～18个月。当然超过规定的条件时，会使膜的寿命缩短。 aq__WlX0+
*K|ah:(r1\ （三）膜的清洗和消毒 TD%_L`Gk
_
fFYoZ/
\ 膜必须进行定期清洗，以保持一定的膜透过通量，并延长膜的寿命。清洗方法一般根据膜的性质和处理料液的性质来确定。通常和反渗透相类似，即先以水力清洗，而后根据情况采用不同的化学洗涤剂进行清洗，例如对电涂材料可以选用含离子的增溶剂，对水溶性有机涂料可以用“桥键”型溶剂。食品工业中蛋白质沉淀可以用朊酶溶剂或磷酸盐、硅酸盐为基础的碱性去垢剂。膜表面由无机盐形成的沉淀可用EDTA之类的螯合剂或酸、碱加以溶解。对于不同的膜组件，可以选用不同的清洗方法，如管式组件可以用海绵球进行机械清洗，中空纤维式组件可以用反向冲洗等。对于食品工业用膜还需进行消毒处理（用NaCLO
和H2O2等）。 f_ms(_Q:R?
Yi)_s=Q: 超滤技术在水处理中的应用 (9kR'__k_r
RgW#z-P_ZF 90年代初超滤技术曾在矿泉水生产中得到广泛的应用，近年来超滤技术在反渗透制备纯水和超纯水系统中作预处理及终端处理也逐渐被认可。但在水处理过程中超滤如何正常发挥作用仍然存在问题。 MB $_aN':
m_F|KjX_~s 当超滤膜在使用时，由于其对水或溶液中细菌、微生物、胶体、悬浮性固体及可溶性高分子化合物具有极高的截留效果，沉积于膜表面形成污染，使膜的透过性能和截留性能恶化。此外细菌、微生物的附着，其代谢产物在膜表面形成黏液。这些因素都将导致超滤膜性能降低。因此，必须根据超滤过滤的客观规律运行，使超滤处于最佳工作状态。 p_\F%_Nj_,
%[s%H)e__)
膜材料的优选：超滤膜材料众多，国内可供选择的中空纤维（毛细管）型超滤膜，主要材料为聚砜（PSU）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯等（PVDF）等。此外聚芳砜、聚酰胺等由于制备工艺与膜材料价格原因，尚无生产。醋酸纤维素则因耐酸碱性能的限制较少使用。近年来有以拉伸致孔的聚丙烯微孔滤膜中空纤维，因其制造成本低廉，而在市场上充作中空纤维超滤膜使用，实际上其长形网状孔尺寸较超滤膜大1～2个
数量级，长形孔的变形使细菌、微生物泄漏率可达50％以上，对胶体及微粒截留效果较差。 XPD1HN!,LT
AO]cnh _C_ 聚砜以其独特的化学稳定性、较高的抗氧化性、较宽的PH值使用范围（27.5g btPH1～13）、耐热性能好等因素而被首选。但聚砜属疏水性膜、透水性能低、对某些物质吸附性能强，在水处理应用中有一定局限性。聚丙烯腈膜耐溶剂性、耐热性、对日光及大气的稳定性，特别是成膜性能良好、对制备孔径均一的超滤膜是极为有利的，轻度的极性于某些废水的处理，在国外超滤膜领域中优先生产，占有较大的比例。我国近年来在纯水制备的大规模使用中已成功的应用。膜的透水性能、截留性能均已达到较高的水平。 3Jt_# Mp
<F(2D<d{;) 膜微结构的选择：膜断面结构有单皮层指状孔结构与双皮层针状孔结构两种。当较小物质穿过单皮层指状孔结构时，即可从另一侧透出，不致引起微孔的堵塞。而双皮层针状孔结构如小分子能透过一侧皮层，进入膜孔内部时，有可能被另一侧皮层截留而留存于膜内形成堵孔。但双皮层针状孔结构有利于反冲洗。在选用双皮层针状孔结构超滤膜时在满足透水量的同时应选择切割分子应小于被截留溶质分子约一个数量级。用作矿泉水与纯净水预处理时应选取双皮层针状孔结构毛细管式超滤膜，切割分子量在1～2万左右，对细菌、微生物、胶体都有良好的分离性能，并且有利于反冲洗。 _klt__W
_~6@`;s`[Y
组件结构的选择：当溶液中可被截留的溶质浓度较小时，组件结构有较大的选择余地，而溶质浓度较大时，带有隔网的卷式膜组件易于在膜表面沉积而不宜采用。实际上，在水处理工程中最多采用内压型毛细管或中空纤维超滤膜组件，有利于提高管内流速而达到减少沉积堵塞现象。如若提高流速则阻力损失较大。因而宜选用较大直径毛细管膜，有利于流速的提高。以日本旭化成公司聚丙烯腈毛细管膜为例，其内径为0.8～1.4mm，外径1.4～2.3mm，原水只需通过40目筛网过滤即可，即机械杂质不大于毛细管内径即可通过。 jBOl:l__,+
?6&8-zt1?_ 选择适当直径的毛细管膜，达到必要的流速，有利于减少溶质在膜表面的沉积，这对于超滤膜的正常运行是必要的。 _J-,_oc_O
],S {?!'1
超滤膜设备装置的选择实践证明，超滤膜能截留大部分溶质，因而必须在错流状态下工作，即原水沿膜表面切向流动，被截留溶质切向流过膜表面，形成浓缩液而排出，因而在正常操作情况下必须不断排放浓缩液。一般排放量约占原水的10％，此种操作膜表面流速低于0.1m/s，特别是透水量较高的膜，溶质更多的截留于膜表面，堵塞几乎是不可避免的。为此必须增加浓缩液的排放量达原液的50％以上。为使原液的充分利用，超滤装置应设循环系统，排放液可重新回入原水容器内，少量废弃排放。增加循环泵的流量，适当加
大浓缩液排放管道直径是必要的。 @_`:_X,_]{
=_ur_Gs`_\ 为有利于膜的再生，装置必须采用反冲洗系统，采用两组膜组合使用，交替反冲洗，利用超滤液直接反冲的方法，减少膜的污染并有利于反冲洗压力的控制。例如工作10min，反冲洗0.5min，反冲液全部排放。如此操作控制排放量亦仅在10％左右。这种方法突破了膜污染后再冲洗的传统方式，能保证系统始终处在高通量状态下工作。此外，还应设制快速等压冲洗系统，即关闭超滤液出口，全开浓缩液排放阀，在低压下泵以全流量通过膜表面实现快速冲洗，对恢复膜的性能有较大的效果。 qx[c__0X!
/G'3_!S 超滤装置频繁的反冲洗与等压冲洗，必须有自动控制系统予以保证，否则操作的一次失误会造成系统的损坏。 6_2qj_U<Z_
__~r_5S_{& 超滤装置由于超滤膜精密的微结构，精致的设计与装置，精细的操作，是保证超滤膜长期正常运行的必要条件。超滤技术虽然在实际运行中已有很多实例，但是成功的经验尚缺乏总结。粗放式的使用与操作，已有损于超滤技术的进一步推广，本文目的在 di_Y7<u_#
水处理技术---反渗透RO技术资料
目录
第一部分 反渗透系统基本介绍
一． 反渗透基本原理
1.1 渗透与反渗透
1.1.1 渗透现象
1.1.2 反渗透
1.1.3 渗透压
1.2 反渗透膜的种类及其结构特点
1.2.1 反渗透膜的性能
1.2.2 反渗透膜的分类
1.3 反渗透膜元件的构型及特点
1.3.1 膜元件的构型
1.3.2 涡卷式膜元件
1.3.3 中空纤维型膜元件
二． 反渗透系统的设计
2.1 反渗透系统常用术语
2.2 反渗透给水要求及预处理
2.2.1 反渗透给水要求
2.2.2 给水预处理
2.3 反渗透本体系统
2.3.1 反渗透系统组成
2.3.2 反渗透系统的仪表设置
三．反渗透系统的安装及运行
3.1 反渗透膜元件的安装
3.2 反渗透装置的运行
3.2.1 反渗透装置初次启动前的检查
3.2.2 反渗透装置的运行
3.2.3 反渗透运行数据的记录及处理
3.2.4 反渗透装置运行维护注意事项
3.3 反渗透系统的一般故障原因分析
四．反渗透膜的化学清洗与停用保护
4.1 反渗透膜的化学清洗
4.1.1 化学清洗的必要性
4.1.2 化学清洗的条件
4.1.3 反渗透膜元件常见的污染物
4.1.4 反渗透系统的清洗步骤
4.2 反渗透系统的停运保护
第二部分 某厂反渗透预脱盐系统操作说明
一．反渗透系统工艺流程及设备规范
1.1 反渗透预脱盐系统流程
1.2 工艺说明
1.3 仪表设置
1.4 机务设备规范
二．操作步骤
2.1 #1双介质过滤器
2.1.1 投运步骤
2.1.2 反洗步骤
2.2 #1活性炭过滤器
2.2.1 投运步骤
2.2.2 反洗步骤
2.3 #1反渗透装置
2.3.1 反渗透装置的启动
第一部分 反渗透系统基本介绍
一． 反渗透基本原理
1.1渗透与反渗透
1.1.1 渗透现象（出线间隔Osmosis）
当把两种不同浓度的溶液分别置于半透膜（只允许溶剂能过，而溶质不能透过的膜叫做半透膜）的两侧时，溶剂自动地从低浓度的一侧流向高浓度的一侧，这种自然现象叫做渗透。渗透是自发进行的，无需外界的推动力。如果上述过程中溶剂是纯水，溶质是盐份，当用半透膜将它们分隔开时，溶剂水也会自发地从低浓度的一侧流向高浓度的一侧。此过程如图1（a）所示。
1.1.2 反渗透（Reverse Osmosis）
当在浓溶液上外加压力（该压力大于渗透压）时，浓溶液中的溶剂就会通过半透膜流向稀溶液的一侧，这种现象叫做反渗透，英文缩写为“RO”。该过程如图1（b卧式双轴搅拌机）所示。
1.1.3 渗透压（Osmosis pressure）
在渗透过程中，溶剂不断地低浓度的一侧流向高浓度的一侧，高浓度一侧的液位不断上升，当上升到一定程度后，溶剂通过膜的净流量等于零，此时该过程达到平衡，与该液高度对应的压力称为渗透压，此过程如图1（c）所示。一般来说，渗透压的大小取决于溶液
的种类、浓度和温度而与半透膜本身无关。通常可用下列公式计算渗透压：
π=△CRT
π—渗透压，大气压；
△ C—浓度压，摩尔/升；
R—气体常数，等于0.08206升·大气压t恤制作/（摩尔·K）；
T—绝对温度，°K。
渗
压 透
力 压
稀溶液 浓溶液 稀溶液 浓溶液 稀溶液 浓溶液
半透膜 半透膜 半透膜
（a） （b） （c）
（a）——渗透 （b）——反渗透 （c）——渗透压
图1 渗透及反渗透原理示意图
1.2 反渗透膜的种类及其结构特点
1.2.1反渗透膜的性能
描述膜性能的主要指标有：产水量、透盐率、膜材料种类、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用pH值范围、对有机溶剂等化学药品的抵抗性以及水中游离氯或氧化性物质的最高允许浓度等。其中产水量和脱盐率是两个最重要的指标，现分述如下：
（1）产水量：
QW=KW·（△P－△π）·A / T
式中：
QW — 产水量 KW — 与膜性能有关的系数
△P — 膜两侧的压差 △π — 渗透压
A — 膜的面积 T — 膜的厚度
KW与膜的性能和水温有关，KW越大，说明膜的透水性越好。
水通量：单位时间内单位膜面积上的产水量，单位为加仑/平方英尺·天（GFD）或升/平方米·分钟（L/m2·h）。
（2）脱盐率：
η=1－KS·△C·A / （QS ·T）
式中：
η— 脱盐率 QS — 进水盐浓度
Ks — 与膜性能有关的系数 △C — 膜两侧盐浓度差
A — 膜的面积 T — 膜的厚度
Ks与膜的性质、盐的种类以及水温有关，Ks越小，说明膜的脱盐性能越好。
相同面积和厚度的膜，其产水量与净驱动压力成正比，透盐率只与膜两侧浓度差成正比，而与压力无关。影响反渗透膜产水量和透盐率的几个主要因素是温度、pH值和压力。
● 温度的影响：进水温度越高，水通量增加，但同时脱盐率会下降。
● pH值的影响：膜的脱盐率和水通量都随pH值变化而变化。约在接近中性条件下时，膜的脱盐率最高。
● 压力的影响：压力越高，产水量越大。膜盐率与运行压力无直接关系。
反渗透膜的其它性能指标：
序 号 性 能 要 求
（1） 耐压密性 通水性能随时间衰减越小越好
（2） 耐氧化性 耐溶解氧、余氯等的氧化
（3） 耐酸碱性 适合于广泛的PH范围
（4） 耐温性 适合于较宽的温度范围
（5） 耐细菌侵蚀性 抗微生物能力强
（6） 耐污染性能 吸附污染物少、脱除容易
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