管式膜技术手册

第一章HEADWAER®超微滤膜技术综述

1、微滤

又称精密过滤，是滤除0.1～1.0μm微粒的过滤技术。

我公司自行开发的TMF微滤膜，是由超高分子聚合物（PVDF/UHMW-PE）制成的微孔滤膜，根据孔径大小分为0.1，0.2，0.45，1.0，10μm几种规格，结合微絮凝技术，将原水中的悬浮颗粒、胶体、有机大分子、细菌、微生物等分离出来，使水净化。

微絮凝——微滤膜技术：

水中含有悬浮物（粒径≥0.2μm）、胶体物（粒径在0.02～0.2μm之间）和溶解物，微絮凝技术即是往水中投加絮凝剂，利用络合离子形成、离子隅形成以及Zeta电位的降低等机理将水中的悬浮物、胶体物凝结，形成矾花，通过微滤膜，将大于0.1μm的颗粒（包括矾花合悬浮颗粒）去除。通过此项技术，可以将水中一部分小于0.1μm的胶体去除，对胶体其去除率为90％以上；对TOC、COD的去除率为50％以上。我公司的管式复合微滤膜不同于其他的微滤膜，是由中性的超高分子聚合物制成的管式膜，耐带电荷的絮凝剂的污染（即不产生吸附污染）耐悬浮固体。采用这种微絮凝－微滤滤膜相结合的技术，可处理各种不同水质的原水，且通过絮凝吸附原理对有机物的综合去除率高于0.01μm的超滤膜。

2、超滤

超滤介于微滤和纳滤之间，截留分子量为500～500，000左右，孔径为0.01μm～0.1μm，但两者没有对应关系。为了在过滤精度和膜透过率之间找到一最优化平衡，在水处理行业中常用0.01～0.1μm的超滤膜，这种膜对应的切割分子量（能截留的分子大小）为10万道尔顿，这种孔径的超滤膜可去除高分子有机物，但不能去除水中的低分子有机物。对于自然环境中的原水，有机污染物的分子量皆小于此值。因此在饮用水和污水处理中选用超滤的主要目的是要去除悬浮物、胶体，而不是去除有机物。

微滤和超滤没有一个很明确的界限，从本质上讲，微滤和超滤属于筛分过滤。

HEADWAER®超滤膜与中空纤维超滤膜技术参数的比较

*对于其他的超滤膜反洗周期为15～60分钟，但每天必须有1～2次加氯加强反洗即用含氯100ppm～200ppm的过滤水进行反洗。

微滤和超滤的出水浊度都可≤0.2，污染指数超滤稍优于微滤。

微滤和超滤相比，微滤既可以处理低浊度的水，也可以处理高浊度的水；超滤相对来说，只能处理较低浊度的水。

微滤和超滤膜的污染有胶体污染、有机物污染、微生物污染。微滤膜的孔径比超滤膜大，膜材料机械性能好，能耐高压冲洗、耐微生物污染；而超滤膜孔径小，不耐胶体、微生物等污染，微滤通过气水联合反洗恢复滤膜的膜通量，而超滤膜通量的恢复则需要通过在滤后水中加氯反洗或化学浸泡来实现。

3、超微滤作为RO（反渗透和纳滤）系统的前处理技术分析

RO系统的污染物可分为六类：（1）悬浮固体；（2）胶体；（3）结垢盐；（4）金属氧化物；（5）生物污染；（6）有机物污染。

对于污染物(1)和（2）在RO系统中FI（污染指数）或SDI（污泥密度指

数，是用0.45μm膜片测量的）来表征进水的悬浮物和胶体物的浓度和过滤特性。采用尾微滤和超滤作为RO系统的预处理都可以讲这两种污染物绝大部分去除，将污染指数降低到2以下。

结垢盐污染是RO系统中最普遍的现象。水中的Ca2＋、Mg2+、Ba2＋、Sr2＋、CO32－、SO42-等离子在RO系统中，不断得到浓缩，一旦其离子积浓度大于溶解平衡浓度，就会在反渗透和纳滤膜上结垢，从而将膜堵塞。值得注意的是，无论微滤还是超滤都不能去除溶解盐，所以用微滤或超滤都不能防止盐在反渗透和纳滤膜上的结垢。要防止结垢，需要增加其他的工艺，例如投加阻垢剂、加酸去除碳酸根和重碳酸根等。

有铁、锰等金属氧化物形成的污染物，也会堵塞反渗透和纳滤膜。铁、锰的代价离子经溶解氧化后形成高价铁、锰离子，在膜上形成沉淀，当然在微滤和和超滤膜上也会产生这种现象。所以对于铁锰含量高的原水，在进微滤和超滤前须设置除铁除锰工艺。

水中微生物会在膜上形成生物黏膜，会减少膜通量和脱盐率。所以反渗透和纳滤的进水必须消毒、灭菌，例如用氯杀菌，但反渗透和纳滤膜不耐氯，用氯杀菌还需增加脱氯装置（活性炭、NaHSO3等）；也可用紫外线杀菌。

有机物形成的污染主要是某些有机物，例如丹宁酸，会吸附在膜表面，形成极强的污染，造成反渗透和纳滤膜通量下降。单独使用微滤和超滤，对于TOC的脱除率都在30％以下，对TOC含量高的水质需投加粉末活性炭处理或增加颗粒活性炭吸附工艺；微滤结合微絮凝技术，可将TOC的脱除率提高到50％以上，对BOD、COD含量高的水质，需加生物反应器脱除N、P。

对于二氧化硅，因它为两性氧化物，pH值对它的溶解度的影响很大。水质呈酸性时，主要以胶体硅的形式存在；随着pH值的增加，二氧化硅就以溶解硅的形式存在。温度对二氧化硅的溶解度的影响很大。

不管是超滤，还是微滤，只能去除以胶体形式存在的二氧化硅，不能去除溶解硅。而透过微滤膜部分的胶体硅只占总胶体硅的10％，对回收率为75％的反渗透和纳滤系统，其浓度倍数为4倍，所以二氧化硅不会在反渗透和纳滤膜上产生沉淀而污染膜。因为微滤和超滤对胶体硅的去除率都很高，可避免或极大地降低硅垢污染，这也是微滤和超滤用于反渗透和纳滤预处理的主要优点之一。

因此，从技术和处理水水质的角度出发，微滤和超滤都可以作为反渗透和纳滤的前处理。

微滤和超滤处理后的水，具有出水水质好，可脱除藻类、细菌、病毒等微生物的优点。超滤作为分子级的筛分过滤，其水质优于微滤产水；但作为

反渗透和纳滤的前处理，超滤和微滤的出水污染指数在2以下，都可将反渗透和纳滤膜的使用寿命提高到7～8年，膜通量增加40％（相对于常规前处理的反渗透和纳滤系统），而对于有机物等的去除，超滤擦与微滤一样，都不能很显著的去除，需加于其它辅助工艺。所以在此系统中，微滤不能完全解决的问题，超滤同样不能解决。

4、微滤膜和超滤膜作为反渗透和纳滤的前处理技术经济分析

从上述的微滤和超滤的技术特点分析结果表明：广义来讲，微滤和超滤作为反渗透和纳滤预处理技术都能满足要求，对于不同水处理工程具体情况，有以下几个技术经济指标需要考虑：

1．如原水有水库水、地下水、二级处理的污水或三者的混合水，情况比较复杂，在条件相同的情况下，应选择对各种水质适应性强的膜，特别是当污水回用成为一种必然的趋势时，微滤膜比超滤膜更适合高浊度的水源特征。

2．管式超/微滤膜的寿命在8年以上，国际上最好的超滤膜为4年以上，用微滤膜可降低2～3倍的换膜费用。

3．管式微滤膜的维护、化学清洗简单，费用低；采用强酸、强碱清洗易恢复膜的通量。

综上所述，从技术的角度来说微滤膜和超滤膜都可用于反渗透的前处理，具体选择哪一种技术主要由水源的特性（如悬浮物浓度的高低）及一次性投资规模决定的。