超（chāo）濾進水水質（zhì）要求

一、超（chāo）濾進水水質要求（qiú）前處理：

超濾法在水處理及（jí）其他工業淨化、濃縮、分離過程（chéng）中，可以作為工藝過程的預處理，也是可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（chéng）中，常作為深度（dù）淨化的手段（duàn）。根據中空纖維超濾膜的特征，有一定的供水前（qián）處理要求。因為水中的懸浮物、膠體、微生物和其他雜質會附於（yú）膜表麵，而使膜受到汙染。由於超濾膜通量比較大，被截留雜質在膜表麵上的（de）濃（nóng）度迅速增大產生所（suǒ）謂濃度（dù）極化現象，更（gèng）為嚴重的是有一些很微小的微粒會進入膜孔內而堵塞水通道。另外，水中微生物及其新（xīn）陳（chén）代（dài）謝生成粘性物質也會附著在膜表麵。這些因素都會導致超濾（lǜ）膜透水率的下（xià）降以及分離（lí）性能的變化。同時對超濾供水溫度、PH值和濃度等也有一定限製（zhì）的要求。因此對超（chāo）濾供水**進行適當的預處理和（hé）調整水質，滿足供水要求條件，以延長超（chāo）濾（lǜ）膜的使用壽命，降（jiàng）低水處（chù）理的費用。

A、微生物（細菌、藻類）的滅殺：

當水中含有微生物時，在進入（rù）前處理係（xì）統後，部分 被截留微生物可能（néng）粘附在前（qián）處理係統，如介質過濾器的介質（zhì）表麵。在粘附在超濾膜表麵時生長繁殖，可能使微孔完全堵塞，甚至使中空纖維內（nèi）腔完全堵塞。微生物的存在對（duì）中空纖維超濾（lǜ）膜的危害性是極為嚴重的。除去原水中的細菌及藻（zǎo）類等微生物**重視。在水處理工程中通常加入NaCIO、O3等（děng）氧化劑，濃度一般為1~5mg/l。此外（wài），紫外殺菌也使用。在實驗室中對中空纖維超濾膜組件進行滅菌處理，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（kě）殺滅微生物，但並不從水中去除微生（shēng）物，僅僅防止了微生物的滋長。

B、降低進水渾濁度：

當水中含有懸浮物、膠體（tǐ）、微生物和其他雜誌時，都會使水產生一定程度的（de）渾濁，該渾（hún）濁（zhuó）物對透過光線會產生阻礙作用，這種光學效應與雜質的多少，大小及形狀有關係。衡量水的渾濁度一般以濁（zhuó）度（dù）表示，並規定1mg/ISiO2所產（chǎn）生的濁度為1度（dù），度數越大，說明雜質含（hán）量越多。在不同領域對供水濁度有不同的要求，例如，對一般生活用水，濁度不應大於5度（dù）。由於濁度的測量是（shì）把光線透過原水測量被水中顆粒物反射出的光量、顏色、不透明性，顆粒的大小、數量和形狀均為影響測定，濁度與懸浮物固體的關係是隨機的。對於小於若幹微米的微（wēi）粒，濁度並（bìng）不能反映。

在膜法處理（lǐ）中，精密（mì）的（de）微（wēi）結構，截留分子級甚至離子級的微粒，用濁度來反映（yìng）水質明顯是不**的。為了預測原水汙染的（de）傾向，開發（fā）了SDI試驗。

SDI值主要用於檢測水（shuǐ）中膠體和懸浮物等微粒的多少，是表征係統進行水質的重要指標。SDI值確定方法一般是用孔徑為0.45μm微孔濾膜在0.21MPa恒定水流（liú）壓力下，首先記錄通水開始（shǐ）濾過500ml水樣所需的（de）時間t0，然後在（zài）相（xiàng）同（tóng）條件下繼（jì）續（xù）通水15min，再次記錄濾（lǜ）過500ml水（shuǐ）樣所（suǒ）需時間t15，然後根據下式計算（suàn）：

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

水中（zhōng）SDI的值的大小大致可反映膠體汙（wū）染程度。井水（shuǐ）的SDI<3，地表水SDI在5級以上，SDI極限值為6.66，即需進（jìn）行預處理。

超濾技（jì）術對SDI值的降低*為有效（xiào），經中空纖維處理（lǐ）水SDI=0，但當（dāng）SDI過（guò）大時，特別是較大顆粒對中空纖維超濾膜有嚴重的汙染，在超濾工藝中，**進行預處（chù）理，即采用石英砂、活性炭（tàn）或裝有多種濾料的過濾器過濾，至於采用任何處理工藝（yì）尚無固定的模式，這是因為供水來源（yuán）不同，因而預處理方（fāng）法也各異。

例如，對於具有較低濁度的（de）自來水或地下水，采用5~10μm的精密過濾器（如蜂房式、熔噴式及PE燒結管（guǎn）等），一般可降低到5左右。在精密過（guò）濾器之前，還**投加（jiā）絮凝（níng）劑和放置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（yuè）慢，過濾水質（zhì）量（liàng）越好。

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（jīng）度的濾器去除（chú），但對於0.3~5μm間的微細顆粒和膠體，利用上述常規的過濾技術很難去除。雖然超濾對這些顆粒和膠（jiāo）體有**的去除作（zuò）用，但對（duì）中空纖維（wéi）超濾膜的危害是極為嚴重的。特別是膠體粒子帶有電荷（hé），是物（wù）質分子和離子的聚合體，膠體（tǐ）所以能在水中穩定存在，主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（chéng）電中性而使分散的荷電物質（絮凝劑）以打破膠體（tǐ）粒子的穩定性，使帶電荷的膠體粒子中和成電（diàn）子性而使分（fèn）散的膠體（tǐ）粒子凝（níng）聚成大的團塊（kuài），而後利用過濾或沉澱便可以比較容易去除。常用的絮（xù）凝劑有無機電解質，如硫酸鋁、硫酸亞鐵和氯化（huà）鐵。

有機絮凝劑如（rú）聚丙（bǐng）烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙亞胺等（děng）。由（yóu）於有機絮凝劑高分子聚合物（wù）能通過中和（hé）膠粒表麵電荷，形（xíng）成氫鍵和“搭（dā）橋”使凝聚（jù）沉降在短時間內完成，從而使水質得到較（jiào）大改善，故近年來高分子絮凝劑（jì）有取代無（wú）機絮凝劑的趨勢（shì）。

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

絮凝劑嚐配製成水溶液（yè），利用（yòng）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（qí）隻入水處理係統。

D、可（kě）溶性有機物的去（qù）除:

可溶性有機物（wù）用絮凝沉降，多介質過濾均無（wú）法徹底去除。目前多采用氧（yǎng）化法或者吸（xī）附法。

（1）氧化法 利用CI或次CI酸鈉(NaCIO）進行氧化，對除去可溶性（xìng）有機物效果比較好，另外臭氧（yǎng）（O3)和高錳酸鉀（KMnO4) 也是（shì）比較好的氧化劑（jì），但成本略高。

（2）吸附法 利用活性炭或大孔吸附樹（shù）脂可以有效除去（qù）可溶性有機物。但（dàn）對於難以吸附的醇、酚等仍需采用氧化法處理。

E、供（gòng）水水質調整（zhěng）

（1）供水（shuǐ）溫度的調整

超（chāo）濾（lǜ）膜透水性能的發揮與溫度高低（dī）有直接的關係，超濾膜組件標定（dìng）的透水（shuǐ）速（sù）率一般是用純水在25℃條件（jiàn）下測試的，超濾膜的透水速率與溫度成正比（bǐ），溫度係數（shù）約為0.02/1℃，即溫度每（měi）升高1℃，透水速率約相應增加2.0%。因此當供水溫度較低時（如<5℃），可采用某種（zhǒng）升溫措施，使其（qí）在較高溫度下（xià）運行，以提高（gāo）工作效（xiào）率。但當溫度（dù）過高（gāo）時，同樣對膜不利，會（huì）導（dǎo）致膜性能的變化，對（duì）此，可采用冷卻措施，降低供（gòng）水溫（wēn）度。

（2）供水PH值的調整

用（yòng）不同材料製成（chéng）的超濾膜對PH值的適應範圍不同，例如醋酸纖維適合PH=4~6，PAN和（hé）PVDF等膜，可在OH=2~12的範圍內適用，如果進水超過使用範圍，需要加以調整，目前常（cháng）用的PH調節劑主（zhǔ）要有（yǒu）酸（HCL和H2SO4）等和堿（NaOH等）。

由於溶液中（zhōng）無機鹽可以透過超濾膜（mó），不存在無機鹽的（de）濃度極化和結（jié）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，而重點防範的是膠質層的生成、膜（mó）汙（wū）染和堵塞的問題。

二（èr）、超濾進水水質要求的操作參數（shù）：

正確的掌（zhǎng）握和執行操作參數對過濾係（xì）統的長期和穩定運行是極為重要的，操作參數一般主要包括：速流、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。

A、速流：

速流是指（zhǐ）原液（供給水）在（zài）膜表麵上的流動的線速度，是超濾係統中的超濾一項重要操作參（cān）數。速度（dù）較大時，不但造成（chéng）能（néng）量的浪費和產生過大（dà）的壓力降而且加速超濾膜分裂（liè）性能的衰退。反之，如果流速較小，截留物在（zài）膜表麵形成的（de）邊界層厚度增大，引起濃度極化現象，既影響了透水速率，又影響了透水質量。*佳流速是根據實驗來確定的。中（zhōng）空纖維超濾膜，在進水壓力維持在0.2MPa以下時，內壓（yā）膜的流速僅為0.1m/s，該流速的流型處在完全層流狀態。外壓膜可獲得較大的流速。毛細（xì）管型超濾膜，當毛細管直（zhí）徑達3mm時，其流速可適（shì）當提高，對減少濃（nóng）縮邊界層又利。**指出兩方麵問題，其（qí）一是流速不能任意確定，由進口壓力與原（yuán）液流（liú）量有關，其二是對於中空（kōng）纖維或毛細管膜而言，流速在進端口是不一致的，當濃縮水為（wéi）原液的10%時，出口端流（liú）速近似為進口端的10%，此外提高壓力增加了透過（guò）水量（liàng），對流速的提高供獻極微。因此增加毛細管直徑，適當提高（gāo）濃縮水排量（回流量），可以使流（liú）速（sù）獲得提高，特別（bié）是在超濾（lǜ）濃縮過程中，如電泳漆的回收時可有效提高其超（chāo）濾速率。

在允許的壓力範（fàn）圍內，提高供給（gěi）水（shuǐ）量，選擇*高流速（sù），有利（lì）於中空纖維超濾膜性能的保（bǎo）證。

B、壓力和壓力降:

中空纖維行（háng）超濾膜的工作壓力（lì）範圍為0.1~0.6MPa，是泛指在超濾的定（dìng）義域內，處理（lǐ）溶液通常所使用（yòng）的工作壓力。分離不同分子量的物質，需要選用（yòng）相應（yīng）截留分子量的超濾膜，則操作壓力也有所（suǒ）不同。一（yī）般塑殼中纖維內壓膜，外殼耐壓強度小於0.3MPa,中空（kōng）纖維耐壓強度一般也低於0.3MPa,因而（ér）工作壓力應低於0.2MPa,而膜的（de）兩側壓（yā）應不大於0.1MPa.外壓中纖維超濾膜耐壓強度可達（dá）0.6MPa,但對於塑料外壓（yā）膜時候，易於壓扁並在粘結（jié）處切斷，引起損（sǔn）壞，因此內外壓膜不能通過。

當需要（yào）超濾液具有一定壓力以（yǐ）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,而提供（gòng）超濾液的壓力可達30m水（shuǐ）柱，即0.3MPa壓強，但**保持中空纖維超濾膜內外兩側壓差不大於0.3MPa.

在（zài）選擇工作壓力時根據膜及外殼耐（nài）壓強（qiáng）度為依據外，**考慮（lǜ）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（liú）的物（wù）質在（zài）膜表麵積聚越（yuè）多，阻率越大，會引起透水速率的衰減。此外進入（rù）膜微孔中的微粒也易於（yú）堵塞通道。總之，在可能的（de）情況下，選擇較（jiào）低工作壓力，對膜性能的充分發揮是有利的。

中空纖維超濾膜（mó）組件的壓力降，是指原液進口處壓力與濃縮液出口處壓力之差（chà）。壓力（lì）降（jiàng）雨供（gòng）水（shuǐ）量，速流及濃縮水排放（fàng）量有密（mì）切關係。特別對於內壓型中空纖維或毛細管型（xíng）超濾膜，沿著（zhe）水流方向膜表（biǎo）麵的流速及壓力是逐漸變化的。供水量，流速（sù）及（jí）濃縮水（shuǐ）排（pái）量越大，則壓力降（jiàng）越大，形成下遊膜表麵的壓力不能達到所需的工作壓力。膜組件的（de）總（zǒng）的產水量（liàng）會受到一定影響。在實際（jì）應用中，應盡量控製壓力降值不要過大，隨著運轉時間延長，由於汙垢積累而增加了（le）水流的阻力，使壓力降增大，當壓力降高出初（chū）值0.05MPa時應當進行清洗，疏通水道。

C、回收比和濃縮水（shuǐ）排放量：

在超濾係統，回收比與濃縮（suō）水排放量是一對相（xiàng）互（hù）製約的因素（sù）。回收比是（shì）指透過水量（liàng）與（yǔ）供給量之比（bǐ）率，濃縮水排放（fàng）量是指未透過膜而排放的水量。因為供給水量等於濃縮水與透過水量之和，所以如果濃縮水排放量大，回收比較小。為了保（bǎo）證超濾（lǜ）係統的正常運行，應規定（dìng）組（zǔ）件的*小濃縮水排放量及*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（liào）液的（de）組成（chéng）及（jí）狀態（tài），即能被截留（liú）的物質的多（duō）少，在（zài）膜表麵形成的（de）汙垢層厚度，及對透過水（shuǐ）量的影響等多種因素決（jué）定回收比。在多數情況下，也可采用較小的（de）回收比操作，而將濃縮液排放回流入（rù）原液係統，用加大循環量來減少汙垢層的厚度，從而提（tí）高透水速率，有時並不提高單位產水量的能耗。

D、工作溫度：

超濾膜的透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（dù）而降（jiàng）低，從而降低了流動的阻力，相應提高了透水速率。在工程設計中應考慮（lǜ）工作現（xiàn）場供給液的實際溫度。特別是季節的變化，當溫度過低時應考慮溫度的調節，否則隨著溫度的變化其透水率有可能變（biàn）化幅度在50%左（zuǒ）右，此外過高的（de）溫度（dù）亦將影響膜的性（xìng）能。通常（cháng）情況下中空纖維超濾膜的工作溫度在25±5℃，需要在較高溫度狀態下工作可選用耐高溫膜材料及外（wài）殼材料。