1 超濾工藝運行中的問題
超濾技術雖日趨成熟，但在實際運行過程中超濾膜分離技術依然面臨各種問題，其中最突出的是運行維護成本高。造成膜分離過程中運行維護成本高的重要原因有以下三點：①膜壽命的縮短；②膜污染而引起的通量下降；③輔助設備的維護。
2 膜泄漏分析
目前壓力式的超濾膜及膜組件已經完成了產業(yè)化、商品化的推廣，但在實際使用過程中還存在一些問題，需要從各個角度去優(yōu)化、提升。其中膜泄漏就是超濾系統(tǒng)日常應用中急需面對和解決的一項關鍵問題，這也是造成膜壽命縮短的最主要原因。膜是否泄漏主要通過完整性測試（PDT）來判斷。通常造成膜泄漏主要原因有以下幾個：（1）膜絲破損；（2）膜兩端封膠開裂；（3）連接件的密封失效。
圖1 斷絲
圖2 斷絲的修補
Z水廠膜泄漏主要原因是膜柱上端封膠開裂，下端較少，此開裂現象多呈無規(guī)律的分布在各組，一般集中出現在夏季高溫期結束后。其無規(guī)律性也揭示了封膠開裂問題為整套膜系統(tǒng)普遍存在的共性問題，同時反映了工藝運行中可能存在某些不合理因素需要優(yōu)化改進。
圖3 O型圈上附著的砂性顆粒
圖4 膜架變形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水廠在膜前端建成臭氧-生物活性炭工藝，此后膜的各項污染指數均有所下降，針對湖泊原水水質情況，分析對膜造成污染的物質主要有以下幾種：無機污染（金屬物質）、藻類以及微生物。通過電鏡分析得無機污染來源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻對膜也會產生的污染；膜微孔中附著的微生物等，一般這幾種污染物質可通過維護性清洗和化學清洗得以較好去除。
圖5 原水藻類與2-MIB的對應關系
圖6 高藻期間膜組污染曲線圖
膜的物理和化學清洗方式較多，制膜廠家會根據膜的材質、制備方式、原水水質條件以及膜污染的主要形式等，采用適宜的清洗方式和清洗藥劑。Z水廠膜的清洗方式主要有三種：反洗、維護性清洗和化學清洗，其主要參數和作用見表1。
表1 膜系統(tǒng)的主要清洗方式
表2 酸洗藥劑更換前后R值恢復率比較
表3 浸泡不同時間膜R值的恢復率
圖7 2#膜浸泡12小時R值恢復效果
圖8 3#膜浸泡18小時R值恢復效果
表4 酸劑pH值對清洗效果的影響
4 主要設備的維護
4.1 核心設備
作為一個系統(tǒng)工程，超濾膜是其核心，而其他輔助單元與配套設備的穩(wěn)定也極為關鍵，只有當系統(tǒng)中的每個子單元都正常運行，才能保證超濾膜正常使用，任一細小環(huán)節(jié)的故障都將影響整體運行。
Z水廠膜系統(tǒng)共有200多個閥門其中約80%的閥門為氣動閥，通過這些閥門的快速切換實現膜的自動化控制。其中一些共用閥門，其啟閉十分頻繁，因此在該子系統(tǒng)中氣動閥門穩(wěn)定就顯得尤為關鍵。
圖9 空壓機出氣管路改造圖
圖10 氣動執(zhí)行器內部磨損痕跡
4.2 其他輔助設備的維護要點
4.2.1 進水單元
進水單元主要由4臺進水泵（變頻控制）和一套真空引水系統(tǒng)組成。在該子單元中需重點關注真空引水系統(tǒng)，該系統(tǒng)經常出現的問題如：循環(huán)冷卻水箱、氣水分離器的材質問題（鑄鐵），長期使用后會生銹腐蝕，冷卻水箱內的腐蝕顆粒物隨補充的工作液進入真空泵，造成葉輪和泵體的磨損；而氣水分離器會因腐蝕逐漸堵塞，無法正常排氣和回流部分工作液。若是真空引水系統(tǒng)無法工作直接導致水泵無法滿足氣動液位要求，影響水泵供水，最終造成膜系統(tǒng)的停運。
4.2.2 自清洗過濾器的維護
自清洗過濾器又稱保安過濾器，其內有200um的濾網，起預過濾、降低膜損傷風險。關于自清洗過濾器的安裝是否必要在國內凈水行業(yè)說法不一，但筆者認為Z水廠膜斷絲率較低是因為自清洗過濾器起保護作用，尤其在工程調試階段，可有效防止造成膜絲損傷。
4.2.3 加藥清洗系統(tǒng)的維護
加藥間內主要設備包括用于投加化學清洗藥劑（次氯酸鈉、檸檬酸、磷酸、無水亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉）的計量泵各兩臺，若干儲液罐，用于提供膜清洗循環(huán)水的加熱水箱一座和清洗循環(huán)泵兩臺，以及屋頂抽風系統(tǒng)一套。
5 總結
Z水廠超濾膜系統(tǒng)運行至今已進行一系列系統(tǒng)優(yōu)化和完善工作，在此過程中積累了關于膜系統(tǒng)突發(fā)狀況的處理方法和對進口設備穩(wěn)定運行的維護保養(yǎng)經驗。值得一提的是，超濾處理是個系統(tǒng)工程，其生產和設備管理應該跳出單單關注膜本身而忽視其他配套的模式：即在超濾系統(tǒng)日常運行中核心膜組件固然重要，而輔助子單元與配套設備的有效、穩(wěn)定也不容忽視；在核心膜組件中，除了關注膜絲本身的質量之外還需重視其零配件的配置和完好情況。只有當所有子單元有效組合，穩(wěn)定運行，定期維保，才能保障超濾系統(tǒng)的正常出水，發(fā)揮其良好的過濾截留作用。
本文完整內容見《中國給水排水》雜志“運行與管理”欄目2015年第24期，作者為無錫市自來水有限公司鄒琳，李臻，笪躍武，周圣東，戎文磊。
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雜志簡介
《中國給水排水》是面向全國給水排水和環(huán)境工程界的專業(yè)性科技期刊，具有較高的理論導向性和較強的工程實踐性，被稱為中國水行業(yè)的“首席雜志”、中文核心期刊、“中國百強科技期刊”中國精品科技期刊、中國科學引文數據庫來源期刊（CSTP）。
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原創(chuàng) 2015-12-25 鄒琳，等 中國給水排水
1 超濾工藝運行中的問題
超濾技術雖日趨成熟，但在實際運行過程中超濾膜分離技術依然面臨各種問題，其中最突出的是運行維護成本高。造成膜分離過程中運行維護成本高的重要原因有以下三點：①膜壽命的縮短；②膜污染而引起的通量下降；③輔助設備的維護。
2 膜泄漏分析
目前壓力式的超濾膜及膜組件已經完成了產業(yè)化、商品化的推廣，但在實際使用過程中還存在一些問題，需要從各個角度去優(yōu)化、提升。其中膜泄漏就是超濾系統(tǒng)日常應用中急需面對和解決的一項關鍵問題，這也是造成膜壽命縮短的最主要原因。膜是否泄漏主要通過完整性測試（PDT）來判斷。通常造成膜泄漏主要原因有以下幾個：（1）膜絲破損；（2）膜兩端封膠開裂；（3）連接件的密封失效。
圖1 斷絲
圖2 斷絲的修補
Z水廠膜泄漏主要原因是膜柱上端封膠開裂，下端較少，此開裂現象多呈無規(guī)律的分布在各組，一般集中出現在夏季高溫期結束后。其無規(guī)律性也揭示了封膠開裂問題為整套膜系統(tǒng)普遍存在的共性問題，同時反映了工藝運行中可能存在某些不合理因素需要優(yōu)化改進。
圖3 O型圈上附著的砂性顆粒
圖4 膜架變形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水廠在膜前端建成臭氧-生物活性炭工藝，此后膜的各項污染指數均有所下降，針對湖泊原水水質情況，分析對膜造成污染的物質主要有以下幾種：無機污染（金屬物質）、藻類以及微生物。通過電鏡分析得無機污染來源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻對膜也會產生的污染；膜微孔中附著的微生物等，一般這幾種污染物質可通過維護性清洗和化學清洗得以較好去除。
圖5 原水藻類與2-MIB的對應關系
圖6 高藻期間膜組污染曲線圖
膜的物理和化學清洗方式較多，制膜廠家會根據膜的材質、制備方式、原水水質條件以及膜污染的主要形式等，采用適宜的清洗方式和清洗藥劑。Z水廠膜的清洗方式主要有三種：反洗、維護性清洗和化學清洗，其主要參數和作用見表1。
表1 膜系統(tǒng)的主要清洗方式
表2 酸洗藥劑更換前后R值恢復率比較
表3 浸泡不同時間膜R值的恢復率
圖7 2#膜浸泡12小時R值恢復效果
圖8 3#膜浸泡18小時R值恢復效果
表4 酸劑pH值對清洗效果的影響
4 主要設備的維護
4.1 核心設備
作為一個系統(tǒng)工程，超濾膜是其核心，而其他輔助單元與配套設備的穩(wěn)定也極為關鍵，只有當系統(tǒng)中的每個子單元都正常運行，才能保證超濾膜正常使用，任一細小環(huán)節(jié)的故障都將影響整體運行。
Z水廠膜系統(tǒng)共有200多個閥門其中約80%的閥門為氣動閥，通過這些閥門的快速切換實現膜的自動化控制。其中一些共用閥門，其啟閉十分頻繁，因此在該子系統(tǒng)中氣動閥門穩(wěn)定就顯得尤為關鍵。
圖9 空壓機出氣管路改造圖
圖10 氣動執(zhí)行器內部磨損痕跡
4.2 其他輔助設備的維護要點
4.2.1 進水單元
進水單元主要由4臺進水泵（變頻控制）和一套真空引水系統(tǒng)組成。在該子單元中需重點關注真空引水系統(tǒng)，該系統(tǒng)經常出現的問題如：循環(huán)冷卻水箱、氣水分離器的材質問題（鑄鐵），長期使用后會生銹腐蝕，冷卻水箱內的腐蝕顆粒物隨補充的工作液進入真空泵，造成葉輪和泵體的磨損；而氣水分離器會因腐蝕逐漸堵塞，無法正常排氣和回流部分工作液。若是真空引水系統(tǒng)無法工作直接導致水泵無法滿足氣動液位要求，影響水泵供水，最終造成膜系統(tǒng)的停運。
4.2.2 自清洗過濾器的維護
自清洗過濾器又稱保安過濾器，其內有200um的濾網，起預過濾、降低膜損傷風險。關于自清洗過濾器的安裝是否必要在國內凈水行業(yè)說法不一，但筆者認為Z水廠膜斷絲率較低是因為自清洗過濾器起保護作用，尤其在工程調試階段，可有效防止造成膜絲損傷。
4.2.3 加藥清洗系統(tǒng)的維護
加藥間內主要設備包括用于投加化學清洗藥劑（次氯酸鈉、檸檬酸、磷酸、無水亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉）的計量泵各兩臺，若干儲液罐，用于提供膜清洗循環(huán)水的加熱水箱一座和清洗循環(huán)泵兩臺，以及屋頂抽風系統(tǒng)一套。
5 總結
Z水廠超濾膜系統(tǒng)運行至今已進行一系列系統(tǒng)優(yōu)化和完善工作，在此過程中積累了關于膜系統(tǒng)突發(fā)狀況的處理方法和對進口設備穩(wěn)定運行的維護保養(yǎng)經驗。值得一提的是，超濾處理是個系統(tǒng)工程，其生產和設備管理應該跳出單單關注膜本身而忽視其他配套的模式：即在超濾系統(tǒng)日常運行中核心膜組件固然重要，而輔助子單元與配套設備的有效、穩(wěn)定也不容忽視；在核心膜組件中，除了關注膜絲本身的質量之外還需重視其零配件的配置和完好情況。只有當所有子單元有效組合，穩(wěn)定運行，定期維保，才能保障超濾系統(tǒng)的正常出水，發(fā)揮其良好的過濾截留作用。
本文完整內容見《中國給水排水》雜志“運行與管理”欄目2015年第24期，作者為無錫市自來水有限公司鄒琳，李臻，笪躍武，周圣東，戎文磊。
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1 超濾工藝運行中的問題
超濾技術雖日趨成熟，但在實際運行過程中超濾膜分離技術依然面臨各種問題，其中最突出的是運行維護成本高。造成膜分離過程中運行維護成本高的重要原因有以下三點：①膜壽命的縮短；②膜污染而引起的通量下降；③輔助設備的維護。
2 膜泄漏分析
目前壓力式的超濾膜及膜組件已經完成了產業(yè)化、商品化的推廣，但在實際使用過程中還存在一些問題，需要從各個角度去優(yōu)化、提升。其中膜泄漏就是超濾系統(tǒng)日常應用中急需面對和解決的一項關鍵問題，這也是造成膜壽命縮短的最主要原因。膜是否泄漏主要通過完整性測試（PDT）來判斷。通常造成膜泄漏主要原因有以下幾個：（1）膜絲破損；（2）膜兩端封膠開裂；（3）連接件的密封失效。
圖1 斷絲
圖2 斷絲的修補
Z水廠膜泄漏主要原因是膜柱上端封膠開裂，下端較少，此開裂現象多呈無規(guī)律的分布在各組，一般集中出現在夏季高溫期結束后。其無規(guī)律性也揭示了封膠開裂問題為整套膜系統(tǒng)普遍存在的共性問題，同時反映了工藝運行中可能存在某些不合理因素需要優(yōu)化改進。
圖3 O型圈上附著的砂性顆粒
圖4 膜架變形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水廠在膜前端建成臭氧-生物活性炭工藝，此后膜的各項污染指數均有所下降，針對湖泊原水水質情況，分析對膜造成污染的物質主要有以下幾種：無機污染（金屬物質）、藻類以及微生物。通過電鏡分析得無機污染來源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻對膜也會產生的污染；膜微孔中附著的微生物等，一般這幾種污染物質可通過維護性清洗和化學清洗得以較好去除。
圖5 原水藻類與2-MIB的對應關系
圖6 高藻期間膜組污染曲線圖
膜的物理和化學清洗方式較多，制膜廠家會根據膜的材質、制備方式、原水水質條件以及膜污染的主要形式等，采用適宜的清洗方式和清洗藥劑。Z水廠膜的清洗方式主要有三種：反洗、維護性清洗和化學清洗，其主要參數和作用見表1。
表1 膜系統(tǒng)的主要清洗方式
表2 酸洗藥劑更換前后R值恢復率比較
表3 浸泡不同時間膜R值的恢復率
圖7 2#膜浸泡12小時R值恢復效果
圖8 3#膜浸泡18小時R值恢復效果
表4 酸劑pH值對清洗效果的影響
4 主要設備的維護
4.1 核心設備
作為一個系統(tǒng)工程，超濾膜是其核心，而其他輔助單元與配套設備的穩(wěn)定也極為關鍵，只有當系統(tǒng)中的每個子單元都正常運行，才能保證超濾膜正常使用，任一細小環(huán)節(jié)的故障都將影響整體運行。
Z水廠膜系統(tǒng)共有200多個閥門其中約80%的閥門為氣動閥，通過這些閥門的快速切換實現膜的自動化控制。其中一些共用閥門，其啟閉十分頻繁，因此在該子系統(tǒng)中氣動閥門穩(wěn)定就顯得尤為關鍵。
圖9 空壓機出氣管路改造圖
圖10 氣動執(zhí)行器內部磨損痕跡
4.2 其他輔助設備的維護要點
4.2.1 進水單元
進水單元主要由4臺進水泵（變頻控制）和一套真空引水系統(tǒng)組成。在該子單元中需重點關注真空引水系統(tǒng)，該系統(tǒng)經常出現的問題如：循環(huán)冷卻水箱、氣水分離器的材質問題（鑄鐵），長期使用后會生銹腐蝕，冷卻水箱內的腐蝕顆粒物隨補充的工作液進入真空泵，造成葉輪和泵體的磨損；而氣水分離器會因腐蝕逐漸堵塞，無法正常排氣和回流部分工作液。若是真空引水系統(tǒng)無法工作直接導致水泵無法滿足氣動液位要求，影響水泵供水，最終造成膜系統(tǒng)的停運。
4.2.2 自清洗過濾器的維護
自清洗過濾器又稱保安過濾器，其內有200um的濾網，起預過濾、降低膜損傷風險。關于自清洗過濾器的安裝是否必要在國內凈水行業(yè)說法不一，但筆者認為Z水廠膜斷絲率較低是因為自清洗過濾器起保護作用，尤其在工程調試階段，可有效防止造成膜絲損傷。
4.2.3 加藥清洗系統(tǒng)的維護
加藥間內主要設備包括用于投加化學清洗藥劑（次氯酸鈉、檸檬酸、磷酸、無水亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉）的計量泵各兩臺，若干儲液罐，用于提供膜清洗循環(huán)水的加熱水箱一座和清洗循環(huán)泵兩臺，以及屋頂抽風系統(tǒng)一套。
5 總結
Z水廠超濾膜系統(tǒng)運行至今已進行一系列系統(tǒng)優(yōu)化和完善工作，在此過程中積累了關于膜系統(tǒng)突發(fā)狀況的處理方法和對進口設備穩(wěn)定運行的維護保養(yǎng)經驗。值得一提的是，超濾處理是個系統(tǒng)工程，其生產和設備管理應該跳出單單關注膜本身而忽視其他配套的模式：即在超濾系統(tǒng)日常運行中核心膜組件固然重要，而輔助子單元與配套設備的有效、穩(wěn)定也不容忽視；在核心膜組件中，除了關注膜絲本身的質量之外還需重視其零配件的配置和完好情況。只有當所有子單元有效組合，穩(wěn)定運行，定期維保，才能保障超濾系統(tǒng)的正常出水，發(fā)揮其良好的過濾截留作用。
本文完整內容見《中國給水排水》雜志“運行與管理”欄目2015年第24期，作者為無錫市自來水有限公司鄒琳，李臻，笪躍武，周圣東，戎文磊。
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隨著飲用水水質標準的提高和人們對水質安全的重視，超濾膜法飲用水處理技術作為一種新興工藝越來越備受關注。中國工程院院士李圭白認為，以超濾技術為核心的組合工藝將成為第三代城市飲用水凈化工藝的核心技術，水廠超濾膜時代已經到來。
今年年初，由上海市政設計總院一院設計的上海市首座大型超濾水廠——青浦第三水廠全面建成投產，水廠一期日處理規(guī)模10萬噸，二期規(guī)劃25萬噸。水廠以太浦河為水源地，采用預臭氧+混凝沉淀（中置式高密度沉淀池）+臭氧活性炭（上向流）+超濾膜（浸沒式）+消毒（次氯酸鈉）的組合工藝，吸引了來自本市和全國各地的業(yè)內同行、高校和科研院所專家參觀考察。前不久，中國水網記者也親赴上海青浦第三水廠，對其超濾膜組合工藝運行情況進行了實地考察。
核心工藝：
新型沉淀工藝：中置式高密度沉淀池
中置式高密度沉淀池是一種新型沉淀工藝，其集中了斜管沉淀池、機械攪拌澄清池和高密度沉淀池的優(yōu)點，將混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮綜合于一體，布置簡潔，占地面積小，有利于水廠總體空間安排。水廠工作人員介紹說，“由于進出沉淀池的水流是呈由上而下再由下而上垂直方向運動，泥水分離效果更徹底，不易跑礬花。”
圖為 中置式高密度沉淀池
上向流炭濾池 有機物處理效果好
青浦第三水廠的深度處理工藝選擇臭氧活性炭工藝，并采用預臭氧和主臭氧相結合的處理方式，且在活性炭吸附工藝上采用上向流炭濾池。水廠工作人員指出，采用上向流炭濾池也是一個比較新型的工藝，水流由下向上先通過較粗的活性炭濾料，然后通過粒徑較小的濾層，合理利用了整個炭層，充分利用了活性炭的吸附作用，不同高度的炭層微生物分析均勻、活性高，比傳統(tǒng)下向流方式在有機物處理上更具有優(yōu)勢。
圖為 臭氧接觸池（左）和炭濾池（右）
超濾膜工藝 有效保證出水濁度穩(wěn)定性
據水廠工作人員介紹，超濾膜的孔徑范圍在0.01~0.1微米之間，可以去除水中細菌、病毒、膠體雜質和大分子有機物。同時，超濾與臭氧活性炭工藝組合，可以起到深度處理的效果，在保證有機物的去除效果的同時，對粉末活性炭及其滋生的微生物也有很好的截留作用，同時降低了溴酸鹽的風險。
針對超濾膜成本高的問題，水廠工作人員表示，青浦第三水廠的膜處理工藝采用的是世博會直飲水供應商立升的PVC合金超濾膜，該超濾膜以其成本低的優(yōu)勢目前已在很多水廠得到應用。且由于超濾膜系統(tǒng)自動化程度高，使用藥劑少，它的日常運行成本要低于傳統(tǒng)水廠，綜合考慮，超濾膜在大中型自來水廠中應用的建設成本與傳統(tǒng)工藝接近。
圖為 超濾膜處理車間
運行方面，水廠工作人員介紹，“超濾膜系統(tǒng)運行壓力低、通量大，每3個小時沖洗一次，減少化學清洗的周期，系統(tǒng)穩(wěn)定性良好。無論進水濁度如何變化，超濾膜都能夠有效保證出水濁度的穩(wěn)定性。”
上海市政工程設計研究總院副總工鄭國興在接受中國水網記者采訪時表示，黃浦江是微污染水體，主要污染指標為CODMn和氨氮，綜合水廠建設的投資、成本、技術和處理效果來看，與傳統(tǒng)工藝相比，青浦第三水廠采用的新工藝在解決黃浦江水質問題上較為經濟。
