膜法水處理相對于傳統(tǒng)水處理方式具有能耗低、工藝簡單、運行穩(wěn)定和出水水質(zhì)高等諸多優(yōu)勢，已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得推廣應(yīng)用。膜法水處理技術(shù)目前主要應(yīng)用于污水處理（包括市政污水處理和工業(yè)污水處理）、給水凈化（包括市政給水凈化和工業(yè)給水凈化）、海水淡化（苦咸水淡化）和純水制備等領(lǐng)域。

 膜法水處理技術(shù) 

膜法水處理的構(gòu)成

1、預(yù)處理

2、膜處理裝置

3、后處理

預(yù)處理的作用：

◆去除懸浮固體、膠體和各種有機物；

◆抑制和控制微溶鹽的沉淀；

◆調(diào)節(jié)進水溫度和pH；

◆殺死和抑制微生物的生長；

◆防止鐵、錳等金屬氧化物和二氧化硅的沉淀。

淤泥密度指數(shù)SDI值：

判斷反滲透和納濾進水膠體和顆粒污染程度的最好技術(shù)是測量進水淤積指數(shù)(SDI值)，有時也稱為污染指數(shù)(FI值)。它是設(shè)計RO/NF預(yù)處理系統(tǒng)之前應(yīng)該進行測定的重要指標(biāo)，同時在RO日常操作時也需定時地檢測(地表水一般建議每天三次)。淤積指數(shù)的測定方法在美國材料工程協(xié)會ASTM標(biāo)準(zhǔn)測試方法D4189-82中已作了規(guī)定。 

測量儀器：

◆47mm直徑測試膜盒

◆47mm測試用膜片(孔徑0.45?m)

◆1～5bar(10～70psi)壓力表

◆調(diào)壓針型閥

測量步驟：

◆將測試膜片小心放在測試膜盒內(nèi)，用少許水潤濕膜片，擰緊“O”形密封圈，將膜盒垂直放置，還應(yīng)注意膜片有正反面的區(qū)別

◆調(diào)節(jié)進水壓力至2.1bar(30psi)并立即計量開始過濾500mL水樣的時間t0(通過連續(xù)不斷的調(diào)節(jié)，使進水壓力始終保持不變)

◆在進水壓力為2.1bar(30psi)下連續(xù)過濾15分鐘

◆15分鐘后繼續(xù)記錄過濾同樣500mL所需的時間t15，保留濾器上的膜片以便作進一步的分析

預(yù)處理的方式：

◆水的混凝與沉淀處理；

◆水的多介質(zhì)過濾；

◆水的活性炭過濾；

◆水的軟化；

◆其他預(yù)處理。

多介質(zhì)過濾器：

多介質(zhì)過濾器采用濾料堆積于長柄水帽上。（如右圖所示）由下自上粒徑逐級減小。

通常采用的粒徑為Φ5~2.5，Φ2.5~1.6，Φ1.6~0.6，Φ0.6~0.4的石英砂和粒徑為Φ0.8~1.8的無煙煤。

各級配濾料的主要作用：

◆粒徑Φ5~2.5石英砂：主要起上層濾料的支撐作用。

◆粒徑Φ2.5~1.6石英砂：主要起上層濾料的支撐作用。

◆粒徑Φ1.6~0.6錳砂：主要起去除進水中鐵離子的作用。

◆粒徑Φ0.6~0.4石英砂：主要起去除進水中大顆粒污染物及懸浮物的作用。

◆粒徑Φ0.8~1.8無煙煤：進一步去除進水中大顆粒污染物及懸浮物的作用。

多介質(zhì)濾器的運行：

1、機械過濾器運行

1.1、機械過濾器每次投入運行前，首先進行排氣，同時開啟ST計量泵；排氣時開啟濾器上進閥和排氣閥，當(dāng)排氣管路出水后排氣完畢 。

1.2、排氣完畢后，開啟下排閥，同時關(guān)閉排氣閥，調(diào)節(jié)進水流量此時濾器進入正洗狀態(tài)，當(dāng)出水污染指數(shù)SDI15≤4時，濾器投入運行，運行流速為5-10米/小時。

2、機械過濾器反洗

機械過濾器隨著運行時間的延長,壓差增加,當(dāng)濾器進出水壓差增加時，需要反洗。

2.1、反沖松層：開啟下進閥后，再開啟上排閥，同時開啟一臺反洗泵，通過調(diào)節(jié)反洗泵出水閥或濾器下進閥，控制進水量一般為正常進水量的2～3倍，松層時間為2～5min。松層結(jié)束后，關(guān)閉所有閥門和泵。

2.2 、放水：開啟排氣閥及下排閥,將水排至機械濾器內(nèi)濾層以上20～30cm處后關(guān)閉下排閥。

2.3、氣擦洗：保持排氣閥和上排閥打開，打開羅茨風(fēng)機的排氣閥，啟動羅茨風(fēng)機。然后開啟砂濾器進氣閥，關(guān)閉羅茨風(fēng)機排氣閥，砂濾器進入氣擦洗狀態(tài)。進氣壓力為0.03～0.1MPa，進氣量為18～20L/S.m2，擦洗時間為3～5min。開啟羅茨風(fēng)機排氣閥，關(guān)閉濾器進氣閥，然后停止羅茨風(fēng)機，再關(guān)閉羅茨風(fēng)機排氣閥，氣擦洗結(jié)束。

2.4、水大反洗：啟動一臺反洗泵，開啟泵出水閥，再開啟砂濾器下進閥、上排閥、排氣閥，一臺反洗泵反洗運行2～3分鐘后，再啟動另一臺反洗泵，此時砂濾器進入大流量反洗狀態(tài)，反洗流量控制在15～16L/m2.s。反洗時間30分鐘后，反洗出水清澈時，停止一臺反洗泵，過3～5分鐘后停止另一臺反洗泵，然后關(guān)閉濾器上所有閥門以及反洗泵和出水閥，反洗結(jié)束。 

3、機械過濾器的正洗

3.1、關(guān)閉下進閥、排氣閥，開啟上進閥和下排閥，同時開啟ST計量泵，濾器開始正洗。

3.2、正洗流量為工作流量，正洗時間一般為10～30min，當(dāng)出水SDI15≤4時，正洗完畢，濾器可投入正常運行。

活性炭濾器：

活性炭濾器的主要作用為吸附進水中的有機物、色度、氧化性物質(zhì)。

良好的活性炭比表面積一般在1000m2/g以上，孔隙總?cè)莘e一般可達0.6~1.18mL/g，孔徑由0.001~10μm，按孔隙大小可分為大孔、過渡孔和微孔。

活性炭濾器運行：

1、活性炭濾器運行

1.1活性炭濾器運行前，開啟進水閥和排氣閥，當(dāng)排氣管路出水時，濾器排氣結(jié)束，開啟出水閥，關(guān)閉排氣閥，碳濾器投入運行，碳濾器運行流速通常為10-15m/h。

2、活性炭濾器反洗

2.1、活性炭濾器隨著運行壓差增大，當(dāng)出水不符合指標(biāo)，當(dāng)碳濾器的壓差增大到0.05Mpa時，碳濾器開始反洗。碳濾器反洗時，開啟濾器上排閥和排氣閥，開啟一臺反洗泵和反洗泵出水閥，然后開啟碳濾器下進閥，調(diào)節(jié)反洗流量為8-10L/m2h，流量約200 m2/h ，反洗時間為20-30分鐘，當(dāng)出水清澈，關(guān)閉濾器上所有閥門，反洗泵出水閥和反洗泵，反洗結(jié)束。

2.2、活性炭濾器正洗，濾器反洗結(jié)束后，開啟濾器進水閥和下排閥，用砂濾器出水來正洗活性炭濾器，正洗流量為活性炭運行流量70 m2/h左右。正洗時間約為20-30分鐘，當(dāng)出水沒有炭末下來，出水清澈，F(xiàn)I指數(shù)合格后正洗結(jié)束，濾器投入運行。

消毒殺菌：

◆紫外線殺菌

◆加氯殺菌

◆臭氧殺菌

紫外線殺菌：

◆紫外線殺菌是一種物理殺菌法，細菌受紫外光照射后，細菌核酸因吸收能量而改變活力，最終導(dǎo)致微生物發(fā)生變異或死亡。波長在200-295nm的紫外線具有殺菌能力，波長253.7nm的紫外線殺菌效果最好。

◆紫外線殺菌的優(yōu)點是接觸時間短，殺菌能力強，設(shè)備簡單，操作管理方便，處理時不改變水的物理化學(xué)性質(zhì)，不會帶入附加物造成二次污染。其缺點是沒有持續(xù)的殺菌作用，水在管線中可能被二次污染，因此不適合飲用水和純凈水的后期殺菌。

加氯殺菌：

◆氯氣，次氯酸鈉，二氧化氯

◆近年來，因氯氣和次氯酸鈉殺菌的副產(chǎn)品三鹵甲烷對人體的危害被人們所了解，二氧化氯的應(yīng)用迅速發(fā)展起來。

◆二氧化氯對細菌的細胞壁有較強的吸附和穿透能力，快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，對細菌和病毒有較強的滅活能力。

二氧化氯用于殺菌的投加量為0.4-0.45mg/l，比加氯氣和次氯酸鈉的量減少一半左右。

臭氧殺菌：

◆臭氧是一種常用的殺菌劑，臭氧在分解中放出新生態(tài)的氧，具有強氧化能力，對頑強的微生物有強大的殺傷力。臭氧在幾種殺菌劑中氧化和殺菌能力最強，效果也最好。

◆臭氧殺菌效果主要取決于剩余量和接觸時間，在實際生產(chǎn)中，臭氧用于純凈水殺菌所需的投加量為1-3mg/l，如用于礦泉水中投加量要略高，一般控制在桶或瓶中的臭氧濃度大于0.5mg/l。接觸時間一般不少于5min。

膜分離分類：

◆微濾(MF)

◆超濾(UF)

◆納濾(NF)

◆反滲透(RO)

微濾(MF)：

截留約0.1-10微米之間的顆粒，微濾膜允許大分子有機物和溶解性固體等通過，能擋住懸浮物、細菌、部分病毒和大尺寸的膠體的透過，微濾膜兩側(cè)的運行壓差一般小于1bar。

納濾(NF)：

是一種特殊的分離膜品種，因能截留約1納米（0.001微米）大小的物質(zhì)而得名，納濾的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，它截留有機物的分子量約為200-400左右，截留溶解性鹽的能力為20-80%，對單價陰離子鹽溶液的脫除率低于高價陰離子鹽溶液，納濾膜一般用于去除地表水的有機物和色度，脫除井水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮食品和分離藥品中的有用物質(zhì)等，納濾膜兩側(cè)的運行壓差一般為3.5-16bar。

反滲透(RO)：

最精密的膜法液體分離技術(shù)，它能阻擋所有溶解性鹽和分子量大于100的有機物，但允許水分子透過，醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般大于95%，反滲透復(fù)合膜脫鹽率一般大于98%。反滲透膜兩側(cè)的運行壓差一般大于5bar。

膜組件的選用：

◆確定元件數(shù)

◆壓力容器的選用

膜組件的排列組合：

◆分段式

◆多級式 

反滲透裝置的配套件：

◆高壓泵

◆管路

◆閥門

◆儀表 

RO膜需要清洗的跡象：

◆當(dāng)反滲透裝置隨著運行在膜上會積累膠體、金屬氧化物、細菌、有機膠體、水垢等物質(zhì)，造成了性能會有一定下降，當(dāng)性能下降一定程度時即產(chǎn)水量比初始或上一次清洗后降低。

◆產(chǎn)水脫鹽率下降。

◆系統(tǒng)壓差≥1５%。

膜元件化學(xué)清洗：

酸性清洗劑用于清除包括鐵污染在內(nèi) 的無機污染物，而堿性清洗劑用于清洗包括微生物在內(nèi)的有機污染物。由于使用硫酸會引起硫酸鈣沉淀的危險，不應(yīng)選作清洗劑。最好采用膜系統(tǒng)的產(chǎn)水配制清洗液，當(dāng)然在很多情況下也可以使用經(jīng)過預(yù)處理的合格預(yù)處理出水來配制清洗液。原水可能緩沖容量很大，需要消耗更多的酸或堿才能達到規(guī)定的pH值，酸性清洗的pH約為2左右，堿性清洗的pH約為12左右。 

預(yù)處理運行參數(shù)記錄：

因為RO/NF系統(tǒng)性能主要取決于預(yù)前處理操作是否合理，預(yù)處理儀器設(shè)備的運行特性必須記錄下來，因為預(yù)處理的工藝因地而異，無法建議統(tǒng)一的記錄表格，一般而言，需記錄以下各項：

◆每天兩次記錄任何井水或增壓泵的出水水壓。

◆每天兩次記錄所有過濾器的壓降。

◆任何不正常的操作，如故障或停機等。 

納濾分離膜的內(nèi)涵：

市場上曾有一種流行的說法：納濾就是一種疏松的反滲透。實際上這是一種技術(shù)概念上的誤導(dǎo)。表2-2為不同膜的截留率比較。真正分離概念上的納濾是對例子具有選擇截留性的過濾膜，一種氯化鈉透過率與氯化鈉濃度成正比、且該比例大于0.4的膜。其主要用于各種料液的脫鹽和濃縮。

不同膜的截留率比較：

耐高溫膜：

普通的有機膜原件的持續(xù)操作溫度必須低于50℃，如果超過此溫度膜將很快喪失正常的性能。GE公司憑借其強大的膜技術(shù)研發(fā)能力開發(fā)出耐高溫膜元件：Duratherm系列，其主要應(yīng)用于：食品和飲料，制藥，電子等行業(yè)中。

Duratherm應(yīng)用流域：

Duratherm HWS熱水消毒型膜元件能夠耐受周期性90℃熱水清洗消毒，用于替代傳統(tǒng)的膜系統(tǒng)化學(xué)消毒，同時可以在≤50 ℃的條件下連續(xù)運行。在歐美地區(qū)，熱水消毒型水處理系統(tǒng)正在越來越多地被采用。下表介紹了濕熱滅菌法的操作條件（溫度和時間）

以上數(shù)據(jù)為對無性繁殖的微生物熱消毒的最低理論參數(shù)，為了增加熱消毒的有效性，在實際應(yīng)用中熱消毒的溫度和時間應(yīng)高于此理論參數(shù)。

熱水消毒的有關(guān)建議：

◆在消毒之前用防污堵水進行沖洗

◆消毒時，進水壓力不應(yīng)超過40psi（275KPa）

◆消毒時，升溫和冷卻速率不應(yīng)大于5℃/分鐘

◆最高消毒溫度為90℃

資料來源：工業(yè)廢水圈