浸没式超滤膜在饮用水处理中的应用.docx

ZeeWeed浸没式超滤膜在大型自来水厂的应用
罗敏
（GE水处理及工艺过程处理，北京10004）

摘要低压膜过滤系统已经在自来水厂的新建和升级改造中得到广泛的应用。本文介绍了低压膜过滤系统的特点，并对各种形式的低压膜：内压式和外压式、压力式和浸没式进行了深入的分析与比较。浸没式膜系统在大、中型自来水水厂的独特优势，决定了它将是大型低压膜法系统的发展方向。结合ZeeWeed浸没式超滤膜的特点，探讨了浸没式超滤膜系统的组成部分和各组成设备的关键设计因素，并介绍了ZeeWeed浸没式超滤膜在全球的典型应用案例。
关键词浸没式超滤膜自来水ZeeWeed低压膜过滤系统设计因素案例

1低压膜过滤技术的现状与发展
自来水公司面临更大需水量和更严格标准日益增加的挑战。中国老化的水基础设施存在扩大规模的压力，并且难以满足现在和将来的水质标准。随着自来水公司开始改造传统水处理系统以扩大规模，满足更严格的标准，低压膜系统正变得越来越普及。
低压膜包括微滤膜和超滤膜，是一种高级的过滤技术，只能去除水中的颗粒物和微生物，如贾第鞭毛虫和隐孢子虫。所以需要与其他工艺相结合才能更好的解决饮用水的安全卫生问题（见表1所示）。

表1基于不同污染物的低压膜预处理工艺
参数微滤（MF）超滤（UF）颗粒物、微生物：浊度
原生动物
细菌
病毒无
无
无
混凝无
无
无
无有机物：TOC
消毒副产物前体
色度
嗅和味
农药混凝/PAC
混凝/PAC
混凝/PAC
混凝/PAC
PAC混凝/PAC
混凝/PAC
混凝/PAC
混凝/PAC
PAC无机物：铁和锰
砷
硫化氢氧化
混凝
氧化氧化
混凝
氧化注：PAC是指粉末活性炭。

低压膜如超滤、微滤多采用中空纤维膜，具有最高的膜装填密度，处理效率高，成本低，是低压膜系统的首选型式。中空纤维膜按进水水流方式不同可分为外压式和内压式，按膜系统制造方式不同可分为压力式和浸没式。
1.1外压式与内压式的比较（见图1所示）
（1）外压式：系统进水从中空纤维膜丝的外部由外向内通过膜产生产品水（进水在外，产品水在内），所以水流通道没有被固体悬浮物阻塞的风险。对压力式膜而言，纤维间死角易导致堵塞，不易清洗，一般外压式膜厂家会采用有效的端头配水方式解决这个问题。
（2）内压式：系统进水从中空纤维膜丝的内部由内而外通过膜产生产品水（进水在内，产品水在外），无死角，适于水质良好的原水。但如果来水水质较差，则较外压式膜而言抗污染能力差，且需要更严格的预处理；此时一般可考虑选择内压式毛细管膜（膜丝内径较中空纤维膜丝粗，通常大于1mm）错流过滤或外压式膜。
注：该论文已发表于≪给水排水≫,Vol.35,No.12,2009:17-22

产品水
（出水）
原水
产品水
进水

(a)外压式(b)内压式
图1外压式与内压式中空纤维膜

1.2压力式与浸没式膜系统的比较
（1）压力式
将大量的中空纤维膜丝装入一圆柱形压力容器中，纤维束的开口端用专用树脂浇铸成管板，配备相应的连接件（包括进水端、产水端和浓缩水端）即形成标准膜组件，通过不同数量的压力式膜组件并联即组装成膜系统，见图2所示。

（a）压力式膜组件（b）压力式膜系统
图2压力式膜过滤系统

（2）浸没式
浸没式膜组件包括固定在垂直或水平框架上的中空纤维膜、设在框架顶部和底部的透过液集水管。每个集水管包含有一层密封膜丝的专用树脂，使得膜的内腔与管道相连以收集产品水，因此浸没式膜组件只有产水端一个连接点。几个或几十个膜组件通过两个硬直角管将其集水管相连接，同时将它们位置固定，形成一个膜箱。周期性反冲洗和平缓温和的空气擦洗可以减少膜面的浓差极化，这种运行方式对应于低的膜污染速率。若干个膜箱并联浸没在膜池中组成一个膜列，若干个膜列并联组成不同处理规模的膜处理系统，见图3所示。

（a）浸没式膜组件（b）浸没式膜系统
图3浸没式膜系统

•h/m3之间。这主要表现为：
①膜压差沿中空纤维膜长度方向均匀分布，在膜的进水一侧没有压降损失；
②抽吸模式的运行对膜压差和膜通量施加了一个明确的限制，使其保持在过滤曲线的恒压控制区。
空气
进水
排水
产水

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图4浸没式膜操作原理

从系统设计上，浸没式膜可被直接浸入到需要处理的水中，因此系统的占地面积非常小。这也就给现有处理厂的改造提供了条件，可以将膜安装到现有的澄清池或滤池或其它水池中，所以浸没式膜系统无论对新建还是已建处理厂的升级都非常理想：即同样的占地面积下，出水水量提高2-4倍，同时保证优质的产品水。使用成列的浸没式膜流程中需要很少的泵、风机和阀门，在进水泵处，使用配水渠将水输送到各个流程池中，减少了水头损失，使水以重力流形式流动。普通的反冲洗设备也可以使用，这减少了占地面积，降低了系统的