浸没式超滤膜技术工程案例分析

0.05
0.0148
过膜压差（kPa） 20.2 24.3 30.7 35.8 43.2
86
2011 年全国给水排水技术信息网年会论文集
表 2 进水流量与产水流量匹配数据表
进水流量 (m3/h)
产水流量 (m3/h)
SMF 开启台数
膜池液位
500
600
2
2.63 m
600
700
2
2.33 m
700
由表 1 中数据可知 SMF 产水率随流量增加而提高； 吨水电耗随流量增加也呈上升的趋势，在 350~450 m3/h 范围，吨水电耗稳定。 化学清洗的药剂成本随流量设定的提升而降
低，因为在一个 CEB 清洗周期内，流量设定越高， 产水量越大，由于每次 CEB 所需药剂量是一定的， 所以药剂消耗会随流量设定的增加而降低。
关键词 能耗 溢流 化学清洗
该浸没式超滤膜系统采用天津膜天膜公司产 品，中空纤维膜，材质为聚偏氟乙烯（PVDF），膜 孔径为 0.03μm，可有效去除大分子颗粒、胶体类物 质、悬浮物等等，该系统设置四组膜滤池，最大产 水能力为 44 000m3/d，其中，每组膜池由 315 支超 滤膜、多个膜挂架、1 台抽吸泵、阀门及管道组成， 允许各组独立进行流量控制（单组膜池流量控制范 围 300~500 m3/h）、反洗和化学清洗。
浸没式超滤系统在运行的过程中，水厂不断地 摸索 SMF 的膜性能，从能耗、药耗、产水率等方面 分析 SMF 的运行方式，确定 SMF 节能有效的运行 模式。在运行过程中也遇到些问题，如进水溢流问 题、膜污染问题等，水厂积极排查问题、分析问题 原因、并进行相应的整改措施。
1 能耗与性能指标
能耗是水厂经营关注的重点，SMF 系统投入生 产后，水厂对 SMF 不同流量下的各项指标分析，如 产水率、吨水电耗、药剂消耗、膜过膜压差等，综 合各项指标，确定 SMF 最节能、最有效的运行方式。
碱洗的主要作用是对膜丝表面堆积的有机物和微生
物污染进行有效的清洗，酸洗的主要作用是对膜丝
表面堆积的无机污染物。在清洗过程中严格控制清
洗过程的各个参数在清洗技术要求内，如加药量、
PH、循环时间、浸泡时间、循环流量等。对超滤膜
进行清洗后，TMP 下降 30~40kPa，通量恢复，系统
稳定运行。
4 总结
通过对浸没式超滤技术的能耗、产水率等性能 指标的研究，有目的性的选择该系统的运行方式， 优化工艺过程，使 SMF 系统运行更节能、更经济、 性能更好。溢流问题体现了该系统稳定运行的水量 平衡，转变了原有的“进水量>产水量”的运行模式， 实现了“进水量<产水量”的稳定运行。膜污染问题 是多种因素造成的一种结果，其中反洗过程影响较
2011 年全国给水排水技术信息网年会论文集
浸没式超滤膜技术工程案例分析
唐福生 姜威 张新 徐明 宁皓
（天津中水有限公司，天津 300221）
摘 要 某再生水厂浸没式超滤系统运行以来出现几个问题，能耗与性能指标的平衡、进出水流量的 匹配、膜污染与化学清洗，针对系统出现的问题进行排查分析，解决问题，优化整个系统的同时，为类似 系统的运行积累经验。
800
2
2.53 m
800
900
2
2.22 m
900
1000
2
Leabharlann Baidu
2.42 m
当单台 SMF 的进水量小于产水量 50m3/h 时，
混合反应沉淀池 液位 3.2 m 2.9 m 3.2 m 2.8 m 3.0 m
持续时间
5h 5h 5h 5h 5h
是否出现 溢流/待机
否 否 否 否 否
率有所降低，针对膜污染问题进行了一次化学清洗，
过膜压差随流量增加而增加，因为流量的提升， 会增加膜过滤的浓差极化，使过滤阻力增大。
综上所述，当流量设定为 500m3/h 时，产水率 最高，化学清洗的药剂费用最低，但是能耗是最高 的，膜污染的速度也是最快的。相反，当流量设定 值较低时，产水率低，污染速度慢，但是药剂费用 就会升高。所以说，SMF 系统各项指标达到最优是 不能实现的，只能有目的性、选择性地确定 SMF 系 统的运行方式，综合考虑各项指标，水厂建议 SMF 系统运行流量设定为 450m3/h 左右。
流量设定（m3/h） 300 350 400 450 500
产水率(%) 80.2 81.1 83.4 85.1 87.5
表 1 SMF 性能指标与流量的变化
吨水电耗（kW·h / m3） 化学清洗药剂成本（元/m3）
0.034
0.0246
0.04
0.0211
0.038
0.0185
0.04
0.0164
可以满足 SMF 的正常运行，且不会出现溢流和待机 考虑到原水的污染物已经在膜丝表面形成了附着力
的情况，即 SMF 系统运行过程中，要满足“进水量 比较强的污堵，特制定如下高浓度的清洗方案
<产水量”的运行方式，才能控制溢流，保证 SMF
表 4 清洗方案
系统稳定运行的产水率。
3 膜污染问题
SMF 系统运行过程中，出现过膜压差增长速度 过快的问题，在 500m3/h 的流量设定下，SMF 系统 过膜压差达到 70~80kPa 范围，使化学清洗周期缩 短，药耗增大，运行压力变大。针对此问题，水厂 全面排查系统问题、分析原因，并做了相应的整改 措施。具体见表 3
反洗过程中的某个参数达不到设计标准，都会直接 大，优化反洗过程中的各个参数，控制膜污染的速
影响到反洗效果。
度，并对膜进行化学碱洗与酸洗，恢复膜通量，达
在 SMF 系统排查整改后，系统过膜压差增长速 到 SMF 系统稳定运行的要求。
87
2 溢流问题
在浸没式超滤系统运行初期，进水廊道一直出 现溢流现象，溢流水量较大，直接影响到系统产水 率，为此，对 SMF 进水量与产水量进行重新匹配， 按以往运行经验，原控制方式为“进水量略高于产 水量 100~200m3/h，保证系统的水量平衡。现调整为 “进水量＜产水量”，因为考虑到 SMF 每 30min 反 洗一次，反洗过程中 3~4min 是不能产水的，所以 SMF 产水流量比设定值偏低。通过一系列实验，得 出表 2 中结果。
通过几种原因的分析，反洗过程的影响因素较 大，因为反洗是直接控制膜污染连续增长的手段，
序号
用途
药品名称
方案1
碱洗（去除有机 氢氧化钠、 物污染、杀菌） 次氯酸钠
投加浓度 氢氧化钠
3000ppm 次氯酸钠
方案2
酸洗（去除有机 物污染）
草酸
1000ppm 5000ppm
分别采取方案 1、方案 2 对浸没式超滤膜清洗，
表 3 原因及解决措施
原因分析
解决措施
1 进入冬季后，SMF 膜 池水温降低，过滤阻力
增大，会降低膜通量。
2 气动阀门开启不畅，屡 次发生故障，影响正常 的反洗、CEB 过程。
SMF 系统所有气动阀门维护 一次
3 反洗流量未达到设计 更改反洗程序，保证 SMF 反 洗过程中，水位一直处在膜端
值，每次反洗水量不足。 盖上方，并增大反洗流量