SMF膜技术介绍

天津膜天膜科技有限公司
浸没式膜过滤（SMF）技术介绍
一、浸没式连续膜过滤技术
1．1 工艺简介
浸没式连续膜过滤工艺是将一种新型的浸没式中空纤维膜结构与连续膜过滤技术相结合而派生出来的一种新型的膜过滤处理工艺。

浸没式连续膜过滤工艺可应用于自来水深度净化、污水深度处理回用、海水淡化预处理等领域，可取代传统水处理工艺的混凝、沉淀、过滤等工艺过程。

SMF浸没式连续膜过滤技术是天津膜天膜公司历经多年超低压膜过滤技术的研究、开发及实际应用经验积累的结晶，是天津膜天膜公司继CMF、MBR、TWF后推出的又一项具有国际领先水平的膜应用技术。

1．2 工艺特点
浸没式膜过滤工艺具有如下的工艺特点：
（1） 采用了负压抽吸方式出水，有效降低了系统的操作压力，使系统能耗大大降低，可有效降低系统运行费用，符合国家节能减排政策。

（2） 高效的气水混合反冲洗方式，可有效清除膜表面累积的污染物，保证膜通量有效恢复，保障系统稳定运行，并大大减少了所使用的空气用量。

（3） 优化的膜组件设计，使组件的安装与拆卸更为简便，系统维护更为方便。

（4） 膜池设置了专用的操作平台，以缩短安装、调试和系统维护所需的时间。

1．3 工艺流程
预过滤
化学清
洗水箱
1．4 工艺说明
浸没式膜过滤系统采用外压式中空纤维膜组件实现过滤功能。

原水经一定的预过滤后进入膜过滤池，并在抽滤泵的抽吸作用下通过中空纤维膜膜壁上的膜孔，由膜丝外侧进入膜纤维内腔。

滤过液经由每个膜组件产水出口汇流到系统集水管内。

浸没式膜过滤系统为周期运行，周期时间为过滤操作20～90分钟，气水反洗30～60秒钟，循环往复。

气水反洗是在低压空气振荡擦洗和用滤过水为水源的反洗协同作用来完成的。

气水反洗工艺的主要目的是去除膜表面附着的污染物（包括细菌、大肠杆菌、藻类、胶体、悬浮物等截留吸附在膜表面的杂质）。

反洗水在反洗水泵的作用下，由中空纤维膜内腔向外反向透过超/微滤膜膜壁，将沉积在膜表面的污染物冲落。

在水反冲洗的同时，用低压空气对膜丝的外表面（污染表面）进行振荡擦洗，强化反冲洗的效果，反洗水通过重力排放至反冲洗废水槽。

浸没式膜过滤系统还配有化学增强反冲洗（CEB）系统和化学清洗系统，用以定期清除膜面累积污染，完成膜过滤性能的有效恢复。

二、浸没式膜过滤系统
2．1 浸没式膜过滤系统组成
浸没式膜过滤系统主要由进水系统、膜池和抽滤系统、排水系统、反洗系统、加药系统、供气系统、化学清洗系统、自控系统等八个单元组成。

2.1.1进水系统
进水系统由预滤装置、进水水渠和相应的控制装置组成，可以迅速稳定地向膜池供水，并使膜池内的液位稳定保持在一定的区间。

2.1.2 膜池和抽滤系统
膜池和抽滤系统使整个系统的核心。

膜池内装有一定数量的膜元件和相应的抽吸水管和供气管。

抽吸水管与每个膜元件膜内侧相联。

供气管向每个膜元件均匀供应清洗空气。

抽吸水泵经抽吸水管将原水透过膜面，实现过滤操作，并将滤过水送往产品水池。

每个膜池和一台抽吸水泵为一组，可由多组结合来满足不同规模的工程需求。

2.1.3 排水系统
排水系统可以在需要时，将膜池内的水迅速排空并送往废水池。

2.14 反洗系统
膜在运行过程中，随着过滤的进行，膜表面截留的污物会逐步积累，使膜污染，膜的出水通量下降。

需要进行反向清洗以去除膜表面的污染物，使膜的出水通量得以恢复，保证系统稳定运行。

反洗系统由反洗水箱、反洗泵和相应的管路组成。

可以对膜元件进行反冲洗和附加空气的气水混合反洗。

反冲洗水通过排水系统重力排放至反冲洗废水槽。

2.1.5 加药系统
原水中含有的有机物、微生物等将对膜产生污染，直接影响膜过滤的进行。

在水源为污水时更为严重。

反洗和气水反洗往往不足以完全清除污染物。

为有效清除膜表面的污染物，需要进行加药处理。

加药处理的方式可以多种多样，可在原水或反洗水中投加杀菌剂以消除微生物污染，在反洗水中投加酸碱消除无机污染和有机污染。

浸没式膜过滤系统还配有增强加药反洗（CEB）程序，用以定期清除膜面污染。

2.1.6 供气系统
浸没式膜过滤系统的供气系统分为工艺供气系统和控制用气系统。

工艺供气系统主要为系统气洗时提供低压空气，可采用罗茨鼓风机为气源。

控制用气系统主要为气动自动阀门和仪表供气，需经除油、除湿、除尘，多采用空气压缩机为气源。

2.1.7 化学清洗系统
浸没式膜过滤系统长期运行到达一定时间，膜表面污染逐步加剧水通量下降以致于无法满足系统运行要求。

需要进行化学清洗，即采用一定的药剂对膜系统进行浸泡和清洗，使得膜性能有效恢复。

化学清洗系统包括药罐、加药泵等。

2.1.8 自控系统
自控系统通过对浸没式膜过滤整个系统的工艺参数和工艺控制点的数据采集和控制，使整个系统自动运行，通过工业控制计算机可在控制室内完全监视设备从运行状态，并在控制室内完成必要的控制操作。

三、浸没式膜过滤系统技术分析
3．1 浸没式膜过滤用膜组件特点及技术参数
与将中空纤维膜膜丝封闭在膜壳内部的CMF膜组件不同，浸没式膜过滤膜组件外壳开有许多孔且开孔率较高，使得中空纤维膜膜丝与外部水环境的自由接触空间变大，更适合于处理水质较差、SS较高的水体，即膜耐SS等污染物的能力增强，可
在浊度较高的条件下运行。

国产浸没式膜过滤膜组件独特的开大孔的外壳设计（专利保护），在气水反洗时，开孔管外壳可以使洗下的污物迅速排出膜元件，以较少的气量达到较高的振荡擦洗效果，并且可以使上升汽泡团均匀顺畅地从膜元件排出，减小了气洗时空气对膜丝造成的冲击。

浸没式膜过滤膜组件膜面积为35平米，膜出水方式为双端出水，处理达标排放污水的产水量为40~60L/m2·h（随原水水质不同，产水量会有所不同）。

3．2 浸没式膜过滤的技术特点
3.2.1负压抽吸过滤技术：
即膜通过水泵的负压抽吸作用，使得原水由膜外向内渗透，起到净化除浊、除菌的作用。

负压过滤压力低，冲击小，能耗低。

3.2.2气水双洗工艺技术：
浸没式膜过滤系统中采用的一种全新的外压式中空纤维膜的清洗技术，即膜在清洗过程中，反洗液（一般为膜的透过液）由膜组件的透过液出口进入到中空纤维膜的内侧，由内向外反向清洗；同时，在膜组件的底部加入压缩空气，对中空纤维膜的外壁进行空气振荡和气泡擦洗。

在中空纤维外壁与膜组件外壳之间的空间内上升的压缩空气与反洗水共同作用，将膜表面的污染物清洗干净，清洗后的污水从膜元件的外壳大孔排出。

3.2.3产水恒流控制：
浸没式膜过滤系统中采用了产水恒流控制技术，即通过流量变送器采集浸没式膜过滤的产水流量，经过PLC的PID运算，控制该产水泵的频率，使每台浸没式膜过滤设备的出水量始终为设定值。

恒流控制技术通过使每台浸没式膜过滤设备的产水始终运行于设定状态，从而达到连续稳定产水并控制膜的污染过程。

3.2.4全自动控制：浸没式膜过滤技术是膜技术和自动控制技术的有机结合。

它使浸没式膜过滤系统具有很高的运行可靠性，避免了人为因素对系统的影响。

浸没式膜过滤系统的运行操作非常简单，制水和清洗的切换、清洗操作及化学清洗剂的配制操作均由PLC控制；自控系统对全部操作点和工艺控制点均可进行监视和控制，使整个系统全自动运行。

操作人员除根据自控系统的提示及时补充运行中所需的药剂外，只需根据需要转动自控柜上“运行/停止”旋钮即可。

3.2.5高质量的过滤：该系统采用的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜可有效去除水中杂质，降低浊度、悬浮物及胶体物质，降低污染指数（SDI），可最大限度的保证反渗透系统的安全运行。

3．3 浸没式膜过滤的技术优势
（1） 系统对原水水质（浊度、SS等）适应性强
（2） 采用负压抽吸方式出水，系统操作压力低，系统能耗低于CMF工艺的50%，符合国家节能减排政策。

（3） 气水联合反冲洗方式使得在线清洗效率高、能耗低，可有效清除膜面污染物，恢复膜通量，保障膜系统稳定运行
（4） 出水水质好、运行稳定，出水浊度≤0.1NTU，SS≤1mg/L，SDI≤3
（5） 在线化学增强清洗可有效降低膜污染，大大延长膜系统化学清洗周期
（6） 优化的膜组件设计，使组件的安装与拆卸更为简便，操作简便，系统维护方便（7） 可以建成大型模块化单元，特别适合于大型给水和污水深度处理回用工程，占地面积不足CMF的一半。

（8） 自动化保护功能完善，可靠性高，故障率低
3．4 国产浸没式膜过滤产品与国外同类产品对比：
3.4.1采用目前国际上最优秀的膜材料。

国产浸没式膜过滤使用的膜材料为目前国际上公认的耐污染性和抗氧化性最好、清洗最容易的聚偏氟乙稀（PVDF）。

国外知名膜厂家的最新产品也都选择了这种材料的膜用于污水处理回用，而目前国内外只有美国、日本等少数几个国家拥有此项先进的膜产品。

3.4.2独特的膜元件结构与性能：
（1）双端出水（专利保护）：
膜元件的结构采用双端出水结构。

国外同类产品是单端出水结构，与单端出水相比，在同样条件下，具有以下优点：
①产水量大：双端出水的产水量较单端出水高出约10％。

②减轻膜污染：可以有效减轻膜的污染、减少清洗频次，增强清洗效果，在这方
面优势十分明显。

③能耗低：由于双端出水元件膜内侧水流阻力减小，产水电耗更低，符合国家节
能减排政策。

（2）表面多孔管结构：
膜元件表面采用半封闭的多孔管结构，与国外产品同类产品的网管结构相比，在加气反洗时，对气体的聚拢性能好，使膜丝的抖动更均匀彻底，污染物更容易从膜表面脱落，所以清洗效果更好。

由此也大大节省了反洗空气用量，从而降低了能量消耗，
每次的清洗用气量仅为15M3，即可达到满意的清洗效果。

3.4.3 膜元件完整性检测和更换方便简单：
SMF系统的完整性检测是我公司的专利技术。

膜元件可以在池内进行膜的完整性测试。

当发现有问题膜元件时，只需单独隔离该膜元件，如果需要更换维修，可以很方便地将问题膜元件抽出，直接更换或维修，然后方便快捷地再装入。

这样不仅完全省去了复杂的吊车系统，还大大简化了换膜操作，缩短了更换维修的时间，从而极大地提高了效率。

3.4.4 SMF与CMF（连续膜过滤）的比较：
项目 SMF CMF 备注供水采用渠道供水。

采用管路供水。

预过滤多采用无压渠道式过滤格
栅，不用专设供水泵。

多采用压力管道式自清洗
过滤器，需要有泵加压。

预过滤精度相当，均小于
0.5mm
过滤泵单元膜池配单泵单机单泵或多机单泵
过滤方式死端错流/死端死端过滤回收率更高
膜过滤精度0.03µm ，0.2µm 0.03µm
，0.2µm 采用PVDF中空纤维膜
过滤压力－0.03 ~ －0.1MPa 0.05~0.15MPa 压力低、能耗低、易清洗
气洗供气采用罗茨风机，无储气罐。

采用空压机，需储气罐。

水回收率90%~93% ≥95%
机台规模单池数百支膜组件单台10支~100支
土建要求构筑砼膜池及厂房。

普通厂房。

适用规模3万吨/日及以上3万吨/日及以内
3.4.5 采用SMF技术进行既有砂滤站改造
SMF技术既可应用于新建的再生水厂，也非常适合现有给水厂和采用传统砂滤工艺的中水厂改造，可以利用现有的构筑物结构实现膜法改造，可大大提高产水水质，扩大处理规模，最大限度地减少改造投入，取得最好的效果。