超滤膜是指膜孔径为5 nm~0.1 μm,截留分子量为1 000~1 000 000 Da的膜,可以分为压力式和浸没式两种形态。
本文将小结已有超滤膜工程流程布置、技术指标、设计参数,并且结合具体工程实例,对压力式超滤膜处理车间设计要点进行归纳和探讨,为今后的设计应用提供参考。
技术指标的选择与探讨
超滤膜的技术指标主要包括膜通量、水温、回收率和出水水质控制等。
一般选择采用压力式超滤膜,是为了追求更好的出水水质。有研究表明超滤膜能有效去除水中颗粒物、胶体、大分子有机物,还能控制细菌等微生物,对控制“两虫”也有较好的效果。现有的工程实践表明压力式超滤膜出水水质一般可以满足浊度≤0.1 NTU、“两虫”去除率≥6 log、细菌去除率≥4 log,病毒去除率≥90%(指标生物一般为大肠杆菌噬菌体MS2)。而若出水水质无法做到上述要求,在现有的价格条件下,采用压力式超滤膜技术意义较小。
膜通量是基本的设计参数。其大小直接关系着所需要的膜面积、并影响膜装置的占地和设备的造价。膜通量的选择可以通过中试试验确定,也可以根据现有其他水厂的运行经验进行确定,一般可以为40~80 L/(㎡·h)。
水温对超滤膜系统运行影响巨大。水温越低,水的黏度就越大,膜通量越小,膜产水越困难。水温直接影响膜通量,进而影响膜装置的产水效率。有研究表明,在20 ℃基础上,温度每下降1 ℃,通量约下降2.5%。根据《城镇给水膜处理技术规程》(CJJ/T 251—2017)规定,膜处理工艺的正常设计水温不宜低于15 ℃,最低设计水温不宜低于2 ℃。考虑各系统设计参数时,一定要考虑水温造成的膜通量的变化对各设备参数选取的影响。
压力式超滤膜回收率也是较为主要的技术指标,其决定膜设备的大小水源水的水量。较低的回收率会增加设备的规模及前置构筑物的水力负荷,因此,压力式超滤膜主系统的回收率考虑≥95%。若要保证一定出水规模条件下,前置构筑物的水力负荷的减小,可以考虑将超滤膜处理工艺设置为带回收系统的二级膜处理流程,此时系统设计总回收率可达99.5%。在淡水水源匮乏地区净水厂往往采用二级膜处理流程,以减少原水泵房取水压力。
结论
(1)超滤膜处理系统在净水工艺流程中可作为砂滤池替代工艺,也可用于深度处理工艺。
(2)超滤膜通量受水温影响较大,出水水质一般较好,主系统回收率在95%以上,若要提高回收率,可考虑增设二级膜回收系统。
(3)超滤膜系统组成复杂,应充分考虑车间内部布置和与外部衔接的设计。
(4)超滤膜处理车间布置时,应根据不同区块特点选择合理的结构形式,相似建筑结构车间及功能区域应集中布置。
(5)物理和化学清洗系统设计应方便膜处理系统的运行,化学清洗系统设计应考虑药剂储存及混合的安全性。