膜分離技術(shù)是近30多年來(lái)發(fā)展非常迅猛的一種技術(shù)，與常規(guī)方法相比具有能耗低、單級(jí)分離效率高、裝置簡(jiǎn)單、沒有相變等優(yōu)點(diǎn)。超濾（UF）是一個(gè)單純的物理分離過程，超濾膜的孔徑介于納米與微米之間，采用超濾設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂濾、活性炭、微濾，作為反滲透法的預(yù)處理，能夠連續(xù)穩(wěn)定地提供低濁度、低SDI值的產(chǎn)水，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，提高了反滲透膜設(shè)備的性能，延長(zhǎng)了清洗周期。
1、超濾系統(tǒng)概述
上海焦化有限公司2003年的4萬(wàn)噸苯酐／年技措項(xiàng)目中與其配套了25 m3/h 全膜法二級(jí)除鹽水系統(tǒng)，將超濾作為反滲透的預(yù)處理應(yīng)用于鍋爐補(bǔ)給水的制備中，具體工藝流程為：進(jìn)水經(jīng)100?m多介質(zhì)過濾器、超濾后經(jīng)二級(jí)反滲透處理，EDI處理，然后供鍋爐使用。超濾預(yù)處理系統(tǒng)如圖1所示。
本超濾預(yù)設(shè)備采用海得能HYDRAcap60超濾膜元件，共9支，膜內(nèi)徑為0.7mm，外徑為1.2 mm，膜孔徑0.01~0.02?m，外壓式中空纖維膜，系統(tǒng)產(chǎn)水量40T/h，回收率〉90%，運(yùn)行壓力<0.3MPa。
UF設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化程度高，采用運(yùn)行—反洗—運(yùn)行交替方式，膜過濾周期為40min，反沖洗時(shí)間為90s，反沖洗水取自于超濾部分產(chǎn)水。在運(yùn)行平穩(wěn)的情況下堅(jiān)持每個(gè)月進(jìn)行一次化學(xué)清洗。
2、運(yùn)行情況
苯酐二級(jí)除鹽水裝置于2004年3月安裝調(diào)試完成，并于當(dāng)年6月開始投入正式生產(chǎn)，期間設(shè)備整體運(yùn)行較為穩(wěn)定。
從04年12月初開始，原水多介質(zhì)過濾器和超濾系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重堵塞，原水多介質(zhì)過濾器幾乎每周需要更換濾芯（以前一月一次），超濾流量下降25%，運(yùn)行壓力不斷上升。首先，調(diào)整工藝運(yùn)行參數(shù)，縮短產(chǎn)水時(shí)間，延長(zhǎng)其反沖洗和正沖洗的時(shí)間，繼而又對(duì)機(jī)組采取了大水量的連續(xù)反沖洗、正沖洗操作，發(fā)現(xiàn)效果只能維持很短的一段時(shí)間，機(jī)組的產(chǎn)水量和TMP又重新惡化。其次，拆下其中一支反沖洗后的超濾膜，發(fā)現(xiàn)膜入口處有棕黃色粘滑性膠狀物，同時(shí)對(duì)原水水質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原水水質(zhì)發(fā)生較大變化，尤其是COD指標(biāo)變化較大。根據(jù)上述依據(jù)，初步判斷超濾設(shè)備主要受到了水中有機(jī)物和微生物的污染。
該公司于12月中旬，在原水100?m多介質(zhì)過濾器前增加FeCl3絮凝劑加藥系統(tǒng)，2臺(tái)無(wú)閥濾池設(shè)備，以去除水中易造成膜污染的膠體物質(zhì)。同時(shí)，投入人力在數(shù)天中連續(xù)進(jìn)行化學(xué)清洗，超濾系統(tǒng)運(yùn)行壓力基本穩(wěn)定，并在京華最高產(chǎn)量需求下維持了一個(gè)月。
2005年1月下旬開始，超濾系統(tǒng)運(yùn)行壓力又不穩(wěn)定，又對(duì)超濾膜進(jìn)行連續(xù)數(shù)次清洗，但每次清洗后的正常運(yùn)行只能維持一周左右。頻繁的膜清洗，影響苯酐生產(chǎn)，被迫降負(fù)荷生產(chǎn)。
為了徹底解決問題，2005年3月份，該公司在不影響生產(chǎn)用水，保證原水處理裝置運(yùn)行，并且在經(jīng)濟(jì)、有效的前提下對(duì)超濾預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，如圖2所示。具體分以下步驟：
（1）調(diào)整加藥系統(tǒng)，在無(wú)閥濾池前加入殺菌劑NaClO和聚合鋁，通過管道混合器混合后再過濾，可提高加藥效果。
（2）在100?m過濾器前增加2臺(tái)活性炭過濾器（1用1備）、1臺(tái)反洗泵及1只電動(dòng)閥，炭過濾器用于吸附原水中的絕大部分有機(jī)物、膠體等，可大幅減輕原水多介質(zhì)過濾器和超濾設(shè)備的負(fù)擔(dān)。
（3）增加現(xiàn)場(chǎng)SDI測(cè)試儀，對(duì)原水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控。
（4）在原超濾裝置上增加四支膜， 保證在超濾流量下降的情況下也能滿足生產(chǎn)用水需求。
（5）考慮到反滲透及EDI設(shè)備的化學(xué)清洗，增加一臺(tái)容積150m3水箱與超濾產(chǎn)水箱連通，并且對(duì)有問題隱患的管道閥門進(jìn)行更換。
該系統(tǒng)自5月份改造完成后，超濾裝置進(jìn)水pH為4~10，TOC<2mg/L，產(chǎn)水SDI<2，至今系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定。
3、超濾系統(tǒng)應(yīng)用注意事項(xiàng)
超濾工藝作為一項(xiàng)新型的技術(shù)已獲得廣泛的應(yīng)用，但由于此項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，具體應(yīng)用時(shí)還需全面考慮?，F(xiàn)結(jié)合本公司超濾+反滲透 +EDI聯(lián)合水處理工藝運(yùn)行至今出現(xiàn)的一些問題探討如下：
（1）超濾UF的運(yùn)行一定要防止水源突然惡化，要確保UF前的處理設(shè)備起到應(yīng)有的作用，防止進(jìn)入不合格的水，造成超濾膜嚴(yán)重污堵，影響出水，需要多次清洗后才能解決。
（2）適時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)清洗，控制微生物的滋長(zhǎng)。超濾膜使用到一定時(shí)間應(yīng)進(jìn)行清洗，否則會(huì)影響產(chǎn)水量，增加阻力。通常在產(chǎn)水量降低10％時(shí)就進(jìn)行清洗，清洗方法采用先藥液浸泡，然后等壓循環(huán)清洗。如用多種清洗液清洗，每次清洗后應(yīng)排盡殘液并用清水沖洗干凈再換另一種藥品。
（3）清洗劑應(yīng)針對(duì)污染源選用，在實(shí)際中可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化情況、運(yùn)行數(shù)據(jù)、 保安過濾器內(nèi)的沉積物、超濾膜表面沉積物的成分等分析污染物的類型，并注意清洗液應(yīng)對(duì)膜及組件材料無(wú)化學(xué)損傷。
（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)一定要嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。本公司設(shè)計(jì)時(shí)按照超濾膜正常產(chǎn)水通量進(jìn)行設(shè)備購(gòu)置，采用海得能HYDRAcap60超濾膜元件，共9支。由于對(duì)原水水質(zhì)變化估計(jì)不足，當(dāng)水質(zhì)惡化時(shí)，使得超濾膜污染，水回收率下降，壓差增加，增加了清洗頻率，造成當(dāng)初設(shè)計(jì)的超濾系統(tǒng)到達(dá)負(fù)荷極限。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)該過分降低造價(jià)使裝置的濾膜元件減少。
（5）做好膜及系統(tǒng)的停運(yùn)保護(hù)。膜組件停運(yùn)必須進(jìn)行充分清洗，然后密封濕態(tài)保存。若時(shí)間短(10天內(nèi))應(yīng)打循環(huán)并每1天換一次水。如長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，(10天以上)應(yīng)用1.0％甲醛水溶液浸泡，并每月檢查一次，夏天控制環(huán)境溫度在25℃以下以防霉變。冬天應(yīng)防凍，必要時(shí)加入10％—20％的甘油。建議設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行。
4、結(jié)束語(yǔ)
目前超濾膜正越來(lái)越多地應(yīng)用到反滲透的預(yù)處理中，構(gòu)成所謂的集成膜處理系統(tǒng)(IMS)，用超濾代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂濾、活性炭、微濾是今后水處理工藝的一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。但超濾膜的選用需結(jié)合水源地的水質(zhì)情況來(lái)選用，若源水污染嚴(yán)重，超濾膜設(shè)備去除溶解性有機(jī)物存在很大局限性，必須與其他技術(shù)組合才能達(dá)到超濾的預(yù)定效果。
