气水混合超滤膜在地表水源中的应用

        ——武汉艾科滤膜技术有限公司    

前言：

随着超滤膜技术在自来水提标、海水淡化、中水回用、工业及民用水处理中的推广与应用，超滤膜技术以它高度集成、自动化程度高、出水水质优良、稳定的特性，已成为水处理工艺应用与核心技术依托之一。气水混合超滤膜作为一种新型的超滤膜技术，解决了目前常规超滤膜技术在工程应用中对水源水质要求较高、预处理要求严格、抗污染性能差及应用中的污堵严重、使用寿命短等方面的难题。

常规超滤膜技术应用现状：

超滤膜（UF）作为一种以两侧压力差为驱动力，利用膜不对称性和不同大小孔径，以机械筛分离原理为基础的液体膜分离技术，具有常温、无相变、低压、低能耗、效率高、操作简便等特点，目前广泛应用于饮用水净化、工业水处理、饮料、生物、食品、医药、化工、机械、治金、石油、印染、造纸等多个行业与领域。

目前常规超滤膜应用中存在的主要问题：

1、来水水质波动对超滤膜的影响：

根据目前行业内配置超滤膜系统状况，针对水源情况，基本配置均采用预处理+砂滤+

自清洗过滤（或保安过滤器）+常规超滤膜+后置工艺。这个配置属传统工艺。通过这个工艺配置及运行维护情况，当来水水质波动较大——特别是悬浮物、浊度及部分胶体物质，超滤系统前级工艺对来水水质波动适应性能不高，若出现前级工艺运行维护不及时，将直接造成超滤膜污堵现状严重，增加了超滤膜的运行负荷，导致超滤膜的使用情况不理想。下表为超规超滤膜适应进水水质主要条件。

                          常规超滤膜适用进水质条件

条件	设计基准	最大极限值
浊度	<10NTU	300NTU
TSS	<20mg/l	100mg/l
最大颗粒粒径	<20um	100um
适用温度范围	25℃	5～40℃
油脂	0	≤2mg/l
粘度	≤5cp	≤20cp
CODcr	＜30	＜100

  

2、超滤膜污堵的主要因素：

经过对大量常规超滤膜应用中污堵情况与数据进行分析，目前超滤膜主要污堵的原因：

• 絮凝剂种类及过量：该类型主要表现在来水中SDI较重的地表水、中水、污废水的使用中，絮凝剂主要影响为絮状残留及絮凝剂的过量造成超滤膜的污堵。

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• 超滤膜系统水量分布及膜丝表面水流速率差异造成超滤膜运行中浓差极化的产生与加重。

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• 系统运行参数的设计不合理：由于来水水质的波动及系统硬件配置的不合理，造成超滤膜系统正常运行维护的不合理性造成超滤膜污堵的机率增加。这主要体现在超滤系统设计过程中对超滤膜系统运行、维护等方面应用技术与工程经验的缺乏。

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  3、常规超滤膜已无法满足应用需求

     随着超滤技术在行业中的应用推进，常规超滤膜应用条件与需求越来越大，针对不同水源，应用工艺需求，适应性能等要求，常规超滤膜已突显出了其应用技术的局限性，主要体现在常规超滤膜的运行与维护费用的增加，稳定性、持续性、抗污不染性能上的不足，更多的应用技术中在不断增加新的预处理工艺，造成投资与管理费用的不断增加。 

气水混合超滤膜的推出：

1、气水混合超滤膜的运行原理：

结合超滤膜污堵机理，我公司自主研发出了能耐受高悬浮、高浊度的气水混合超滤膜膜丝及超滤膜组件。

                                                  

  气水混合超滤膜上端浇涛，下端自由，运行时膜丝可以自由摆动，并能有效减少水流冲击，防止断丝。经曝气分割的微小气泡在上升过程中不断摩擦膜丝表面，延缓膜丝表面污堵速率，减少浓差极化，实现边运行边擦洗的功能，增强膜丝抗污染性能。

运行时加气擦洗，一方面不断恢复被污染的膜丝表面，另一方气泡对水中杂质也有一定的气浮作用，抗污染性更强。

 

   2、气水混合超滤膜应用技术特点：

1.	工艺简单：不需要复杂的预处理以满足膜进水条件
2.	自动化程度高，能集成自控和远程操控
3.	受进水水质条件影响较小，产水水质优
4.	运行能耗只需常规膜系统运行能耗的2/3，维护简单且耗时短，可不停机维护
5.	土建周期占传统1/3；装备周期占传统1/4；人工建设成本占传统的1/4
6.	模块化设计，可不断扩展，对场地限制条件小

 

4、超滤膜应用领域：

1. 自来水源水处理及提标改造系统；

2. 海水淡化预处理系统；

3. 中水回用系统；

4. 污水处理提标系统；

5. 海水及特种养殖系统；

6. 工业循环水及工矿企业工艺水处理系统；

7. 民用洗车、洗涤废水的节能减排系统

8. 雨水综合利用

9. 部队营地、救灾、应急集成供水

    

   气水混合超滤膜在地表水源中的应用：

   1、地表水的特点：

• 水源水质波动受季节因素影响大

     地表水中含有的大量泥沙、悬浮物、机械杂质等夏季、冬季变化、雨季等影响因素较大，而传统净化处理工艺如沉砂池、混凝澄清池、砂过滤等适应水源波动和处理出水水质状况也相应的受到冲击影响。

• 水温影响较大

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• 易受外围环境条件及微生物、污染等因素影响

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• 受区域、水源地地质结构等影响

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  2、常规超滤膜技术在地表水中的应用情况：

  2.1、对预处理系统的要求：常规超滤膜对来水水质要求严格，需要大量的预处理工艺配套，且配套设施效果要求严格。

  2.2、原水中因地域差异波动适应性能较差

  2.3、原水污染适应性能较差

  2.4、部分地区受污堵因子影响较大，清洗维护较难

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  3、气水混合超滤膜在地表水中的应用：

  3.1对来水水质波动适应性能强：

   

   

   

   

   

   

                                         

   

                               地表水水质波动性 

 

3.2、常规超滤膜与气水混合超滤膜进水条件极限对照：

  

 

出水水质对照

3.3、工艺优势对照：

   

 

                       

 

案例分析：气水混合超滤膜应用优势解析：

  湖北某酒厂自备酿造用水120T/h，当地湖水，雨季来水浊度达到1000NTU，TSS达到800mg/L。

项目	气水混合超滤膜系统	常规超滤膜系统	比值
占地面积	100㎡	600㎡(含澄清池+砂滤+碳滤+保安过滤等其中过滤设备类：250㎡)	省占地面积：150-500㎡
基础投资	20万元	50-120万元	以2000元/m2计（含厂房）节省30-100万元
设备投资	245万元	331万元（只含设备类，不含澄清等投资）	节省86万元若含澄清池差异更大
运行费用	0.31元/吨水	0.33元/吨水	按30%/年更换率计

 

应用前景展望：

    随着超滤膜应用技术的推广，抗污染能力强、适应性更好的新型超滤膜产品、新的超滤膜应用技术将不断获得完善和提升。武汉艾科滤膜技术有限公司研发的AQU-D系列气水混合超滤膜产品及其应用技术，以其优越的性能，广泛的进水条件，对传统水处理的工艺提出了变革式的推进，在实现优质产水的基础上大大缩减了制水工艺及其投资，实现了应用工艺与产品结合的价值体现，未来将在自来水提标、海水淡化、雨水综合利、河道景观修复、中水、污废水等领域实现长足发展与广泛应用。