超滤膜分离技术的应用20160718

超滤膜分离技术的应用膜分离技术被国际产业界公认为21世纪的重大产业技术之一，代表着未来水处理发展的时代潮流。一、超滤膜分离技术在饮用水领域中的应用膜分离技术是在20世纪初出现，20世纪60年代后顺速崛起的一门分离新技术。膜分离技术非常贴近我们的日常生活，比如饮用水、果汁、饮料、酒类等等的生产制造过程都会用到膜分离技术。以压力为推动力的膜分离技术可分反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）以及微孔过滤（MF）四类；它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量的大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时：微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.1～10μm，超滤膜(UF)为0.01～0.1μm，纳滤（NF）0.001～0.01μm为逆渗透膜(RO)为0.0001～0.001μm。微滤膜对水体中的悬浮物、颗粒物的去除效果不错，但因不能完全去除细菌和病毒，在饮用水处理中的应用受到了限制；纳滤膜对有机物的去除效果不错，但因驱动压力高，运行费用大，造成其在自来水厂应用不多；而反渗透主要应用在海水淡化、苦咸水淡化、纯水制造等领域。由于超滤膜几乎能够完全去除水体中的细菌、病毒、致病原生动物，将超滤膜技术与现有饮用水深度处理工艺有机结合，在饮用水处理方面的应用有以下优点：1）、浊度、细菌、病毒和孢子的高去除率；超滤膜典型出水水质浊度0.3NTU,细菌、贾第鞭毛虫、隐性孢子虫的去除率99.9999%,病毒的去除率达到99.99%；2）、对除水中有机物、色度和臭味有效去除；采用强化混凝或活性炭与超滤膜的组合使用，可以有效降低原水的色度、臭味和总有机物碳。典型出水水质为色度5PCU,总悬浮物TSS1mg/L，总有机碳去除率可达50%-90%。3）、对铁、锰和砷的高去除率采用预氧化或混凝与超滤膜有机结合的处理工艺，可以获得较高的铁、锰和砷去除率；典型出水水质：铁0.05mg/L,铁0.02mg/L,铁0.005mg/L;4）消毒副产物生成量低；5）超滤水厂供水规模灵活，仅需要增减超滤膜组件即可，适用于任何规模供水量的净化处理，并且改扩建容易；6）超滤膜系统的标准化、模块化与相对集约化，使水厂的施工周期缩短，占地面积大为减少。随着社会的发展，自来水公司面临着更大需水量和更严格标准的双重挑战，自来水公司开始改造传统水处理系统以扩大规模以及满足更严格的标准，特别是对微生物和浊度的要求，使得超滤膜法饮用水处理正变得越来越普及。同时，超滤膜与现有饮用水深度处理工艺如强化混凝、臭氧、活性碳等工艺的组合应用，能更好的解决饮用水的安全卫生问题。随着技术的进步、成本的降低、增加的专家顾问和终端用户多超滤膜的熟悉程度将会致使超滤膜在自来水厂的应用越来越广泛。据不完全统计，超滤膜技术在国际上应用实施例多达1,500余种，其中超滤膜技术用于水处理已经作为城市安全供水、市政污水处理、再生水回用的最重要技术保障。GE公司已经有证实的500万m3/D.年的超滤膜法饮用水厂运行经验，其中不乏很多大型饮用水厂的运行使用，具体的使用案例见附件；附件一ZeeWeed浸没式超滤膜在大型自来水厂的应用.doc荷兰NORIT公司有大量的将超滤膜技术运用到饮用水厂的工程案例，具体见附件；附件二诺芮特超滤膜应用技术资料.pdfSIEMENS公司的超滤膜也广泛应用于饮用净水厂及再生水回用的工程案例，具体见附件；附件三Memcor®CP膜产品的特点及优势.doc.pdf海南立升公司在国际上首创使用PVC材料开发超滤膜并实现大规模产业化，其生产的PVC合金超滤膜过滤精度可达0.01微米，到达国际领先水平。由于资金、推广经验等原因，使得超滤膜分离技术还没有出现大规模应用在国内的自来水厂，但是随着国家和地方饮用水标准的修订以及新规范的出台，部分自来水厂已经开始在传统工艺的基础上使用立升公司的PVC合金超滤膜技术对水厂进行升级改造或者开始尝试使用超滤膜技术建设新的水厂：1、台湾高雄高级净水厂，老水厂改造－新建膜车间自来水公司为改善饮用水水质，保证饮用水安全，推动了该地区自来水水质改善工程计划。该工程总设计供水量为30万m3/d，采用的超滤膜为立升LH3-1060内压PVC合金超滤膜组件，系统于2007年3月建成，并投入运营。从三年多的运行可以看出，超滤系统非常稳定，一直保持低压高通量的运行状态，超滤出水在浊度、藻类、细菌总数等方面都达到了水质标准的要求，保证了饮用水的安全性。2、杨柳青净水厂－新建水厂该项目是国家“十五”863项目“北方地区安全饮用水保障技术”研究成果，是天津市科技创新专项资金项目“膜法饮用水处理技术研究及示范工程”，水厂采用的超滤组件是立升LH3-1060内压PVC合金超滤膜组件，根据水厂运行数据，超滤出水浊度通常在0.1NTU以下，出水CODMn去除率达到40%，出水CODMn3mg/L。3、南通芦泾水厂－老水厂改造，利用原有沉淀池南通芦泾水厂原有净水工艺为常规处理工艺，为了满足新水质标准的要求，该水厂谋求技术升级改造。从2008年7月份开始，芦泾水厂开始规模达到1500m3/d的浸没式超滤中试实验，先后进行了超滤处理沉淀池出水以及混凝后水的实验，最后决定采用立升浸没式PVC合金超滤膜改造水厂，以浸入式超滤膜技术为核心的短流程净水工艺实现升级改造,规模为2.5万m3/d,；该项目为国家水专项改造项目示范工程项目。4、东营南郊水厂－老水厂改造，新建膜滤池东营南郊水厂处理规模为10万m3/d，水厂源水为引黄水库水，水厂原有工艺为常规处理工艺，为改善东营市居民生活水平、提高出水水质，南郊水厂决定在砂滤池后新建浸没式超滤膜池，以保证水厂出水水质。该项目为国家水专项改造项目示范工程，为国内最大的应用浸入式超滤膜水厂；建成后，水质全面达到新水质标准要求。综上所述，我们可以得出以下结论：1）超滤技术是一种新的、有效的水处理技术，其最大特点是对水中微粒、细菌、病毒、致病性生物能彻底去除，目前已在国外大型自来水厂广泛应用，同时也是老水厂技术升级改造的最佳选择；2）立升企业PVC合金超滤膜具有过滤精度高、出水水质好、低压大通量、抗污染能力强的特点，是性价比高的产品，目前已在多个大型工程中应用；立升PVC合金超滤膜分离技术的应用形式多样，可以根据水厂具体情况灵活而选择合适的超滤组合系统。由此可见，超滤膜分离技术是一门多种学科交叉的高科技技术，其新科技、新工艺正在不断的被人们研究发明，应用的领域也在不断的扩大。同时，超滤膜技术与传统水处理工艺有机结合在饮用水水厂的应用，不但使得出水水质满足最新标准的要求，可以提高出水的化学安全性，也可以从根本上解决出水的生物安全性问题。因此具备了上述优点的以超滤膜为核心技术的自来水净化工艺，被业内专家誉为“第三代城市饮水净化工艺”。附件四第三代城市饮用水净化工艺_超滤为核心技术的组合工艺.pdf二、立升PVC合金超滤膜分离技术在直接饮用水领域中的应用2010年5月1日，举世瞩目的世博会在上海顺利在召开，世博会已经成为展示世界各国经济、社会、文化、科技成就和发展前景的大型舞台，被誉为“经济、社会、文化领域内的奥林匹克盛会”。“安全世博”是世博会成功举办的的前提，其中饮用水的安全直接关系到人们的健康。为保证上海世博园区内的饮用水安全，上海市科委专门立项（07dz05804）：项目名称为世博园区直接饮用水与排水安全保障集成技术，课题五世博园区直饮水安全保障及优化布局研究，由上海市水资源开发利用国家工程中心有限公司和同济大学环境科学与工程学院共同完成。该课题研究采用水处理系统工艺为活性炭（GAC）+超滤（UF）+紫外线杀菌（UV）三种不同水处理工艺有机结合，能够利用活性碳吸附小分子量有机物的特点，发挥超滤物理筛分细菌、病毒、胶体以及大分子量有机物的优势，并结合紫外线杀菌作用的优点。经过几个月的测试验证，该课题在2010年1月份之前全部完成，完成《世博园区直接饮用水安全保障及优化布局研究》总结报告，并通过了科委组织的专家评审。该总结报告的结论如下：采用活性炭（GAC）+超滤（UF）+紫外线杀菌（UV）三种不同水处理组合工艺的系统出水CODMn良好能满足相关国家标准要求(2mg/L)，浊度去除效果明显（出水浊度平均值为0.155NTU），出水细菌总数几乎为零，远远低于国家标准。课题组根据世界各国关于饮用水标准的实施指定情况，并结合我国生活饮用水卫生标准（GB5479-2006）和饮用净水水质标准（CJ94-2005）等推广使用情况，研究报告推荐的世博直接饮水水质主要指标如下：检验项目标准感官性状色度5度浑浊度0.5NTU臭和味无异臭异味肉眼可见物无一般化学指标PH值6.5~8.5耗氧量（CODMn，以O2计）2mg/L细菌学指标菌落总数100cfu/ml总大肠菌群0cfu/100ml耐热大肠菌群0cfu/100ml细菌总数22摄氏度时，20cfu/ml；37摄氏度时，100cfu/ml2010年1月29日，立升公司正式收到上海世博会工程建设指挥部办公室关于世博园区直饮水设备排产的函件后，正式组建世博户外直饮水设备项目部，负责世博园区直饮水设备的开发、生产、运输以及安装调试工作。立升公司参照了《世博园区直饮水安全保障及优化布局研究》的结果，遵循该研究课题所采用的工艺、设备及操作条件，并结合公司多年的实践经验，进行合理设计，户外直饮水设备采用的主体净水工艺如下：如上图所示，户外直饮水设备采用活性炭—超滤—紫外线杀菌水处理工艺有机结合。通过发挥颗粒活性炭吸附小分子有机物的特点，超滤膜物理筛分的优势和紫外线杀菌作用的优点，为世博会游客提供优质、安全直接饮用水。其中，增加自动增压泵目的为原水水压不足时，提供增压，保证直饮龙头出水水量稳定；同时增加水表用于计量过水量，便于确定更换活性炭时间。该设备的核心处理元件为两套LU3-83C型内压式产水超滤膜组件和一套LU3-82C型内压式反冲洗用超滤膜组件。原水经碳罐后进入超滤膜组件内的毛细管式超滤膜（截留分子量5-10万道尔顿，截留孔径0.01um）内腔，通过超滤膜的过滤作用，原水中的细菌、藻类、悬浮物、胶体和其大分子有机物等则被超滤膜截留，净水从膜壁四周渗出并汇集成为超滤水。自来水直饮水排污口P-15P-16P-27E-8炭罐炭罐水表增压泵排污口排污口AV1AV2AV3AV4LU3-83C-1LU3-83C-2LU3-82CV-7V-8V-9AV5AV6I-3V-10P-40P-37P-41P-41E-10V-11球阀E-12P-43紫外线杀菌器超滤膜壁细菌，胶体等大分子物质膜壁上微孔原液浓缩液透过液水、水分子物质透过液为缓解超滤膜被以上图示截留物的污染，维持超滤组件产水量的稳定，该设备配套西门子的LOGO和六个电磁阀，以便在设备运转过程中，定时对LU3-83C型超滤膜组件超滤膜组件进行冲洗（顺冲+反洗）。也就是说，立升公司为世博园提供的户外直饮水装置就是《世博园区直饮水安全保障及优化布局研究》研究成果的推广应用。立升公司为世博园提供的户外直饮水装置在2010年3月份开始陆续进入世博园区内进行安装调试，并于4月中旬全部安装调试完毕，设备出水水质经过卫生监督部门检验，各项水质指标达到了国家《饮用水卫生标准》和《饮用净水水质标准》的要求，主要卫生指标优于欧盟标准。户外直饮水装置自2010年4月下旬开始投入使用以后，立升公司世博会直饮水工程项目部严格按照《世博会立升直饮水设备作业指导书》的相关规定，对直饮水设备进行日常维护、定期更换滤料、定期对龙头和设备管路进行消毒等作业，以保证直饮水装置的出水水质符合相关直饮水国家标准的要求。上海世博会是历史上第一次由主办方提供免费直饮水，立升直饮水装置在世博园区内的投入使用，使国人由陌生、新奇到坦然接受这一新鲜事物。同时，为创造良好的饮水环境，立升公司按要求组建了“立升水卫士”队伍，主要负责直饮台和现场秩序维护，“水卫士”们默默的传播世博文明，饮水环境得到根本性的改善，秩序良好，凸显世博文明传播的成效。时至2010年7月31日，世博游客已经达三千多万人次，园区内直饮水装置供水量已超过6万吨