10.4 超(微)滤

10.4.1 超滤和微滤的这两种膜分离过程尽管在制膜方法、分离范围、应用领域有些区别，在实际应用中，设计、操作、运行、管理有很多相同之处，故将超滤和微滤合并作为一节，统称为“超(微)滤”。超滤技术目前已广泛应用于化工污水处理方面，已有含油污水、乳化液污水、氯碱污水、腈纶污水、综合化工污水处理成功的实例。微滤、超滤都可以用于石化行业的回用水处理领域，不仅可以单独应用，如果作为反渗透的预处理单元，可以保证反渗透的水质和延长使用寿命。超(微)滤用于化工污水的处理，当进水浊度大于100NTU时，应考虑增设澄清等设施，降低进水浊度。浸没式超(微)滤装置一般对进水浊度无要求，仅要求水中无大颗粒杂质。
10.4.2 由于化工污水回用的水质的复杂性，超(微)滤膜的设计通量需要通过中试确定，中试规模以不小于2t/h处理量为宜。由于大多超(微)滤膜为高分子聚合物制造而成，采用不同工艺方法形成所需孔径。在压力操作条件下，膜慢慢产生“压密”现象，逐渐稳定，达到最佳过滤效果。这个压密过程随膜材质不同所需时间也不同。同时为保证得到真实的设计通量，需要长时间运行，考验膜对于被过滤介质的分离性，尤其是超滤膜。但实际工业应用又不允许中试时间太长，时间太短又没有指导意义，所以规定中试时间不宜小于2000h(约3个月)。
10.4.3 外压式超(微)滤膜使用高抗污染性能的膜材料，不易污染且容易清洗，尤其是聚偏氟乙烯(PVDF)等膜材料可以采用常用氧化性清洗药剂。PVDF膜的优点：一是pH耐受范围宽，可以达到1～13；二是抗氧化能力最突出，可以经受苛刻的氧化清洗条件；三是耐绝大多数化学溶剂；四是耐生物降解。PVDF另一个突出的优点是耐有机溶剂的性能优于其他材料。外压式超(微)滤膜既可用于膜生物反应器，也可以作回用处理，对前处理要求不高，缺点是通量比内压式超(微)滤膜低。一般情况外压式膜组件的设计通量不宜超过50L/(m²·h)。
    内压式超(微)滤膜组件大多选用聚醚砜(PES)或聚砜(PS)材质产品，其特点是：①pH耐受范围宽，可以达到1～13；②可以制成多孔径的膜，从1nm到0.2μm；③耐多数化学溶剂性能较好，但不耐芳烃、酮、醚、酯等。缺点：①耐压性能不好；②易于污堵；③耐氧化性能一般，长期或者高浓度的氧化性清洗剂会对膜材料造成一定的破坏。根据膜材质特性，膜组件的设计通量可随进水浊度不同，适当增减。如无实际经验和厂商提供的数据，又来不及中试，可参照本条给出的膜通量设计。本条的设计通量为经验值，对于不同水质会略有偏差，选用时尽量不要超出规定值。
10.4.4 超(微)滤装置设计应考虑保证系统出力的连续性，因此系统的超(微)滤装置不能少于2套。为清洗维护方便，每套装置间距不宜小于1.2m，其他通道宽度净距离不应小于0.8m。由于超(微)滤装置膜组件的外壳以及管路系统均为工程塑料，需要防晒、防冻，所以应布置在室内。
10.4.5 跨膜压差是指超(微)滤膜前后的压力差，实际运行中可以通过设定的压力差来启动反冲系统，当压差达到0.1MPa时，需要进行化学清洗。
10.4.6 超(微)滤装置的进、出口装设浊度仪、差压表及取样接口，以便监测进出水质。超(微)滤装置如作为反渗透装置的前处理系统，出口宜设SDI仪的接口。
10.4.7 为减少滤膜污堵，延长滤膜使用寿命，一般在装置进水处设置预过滤器，大多为盘式滤器或自清洗滤器，精度为50μm～100μm。
10.4.8 超(微)滤膜是采用表面过滤原理，每周期截污容量很小，需要频繁的反洗和化学清洗。反洗和化学清洗效果的好坏，是超(微)滤膜能否可靠、长期使用的关键因素。一般每20min～60min反洗一次，反洗流量为产水流量的2倍～5倍，反洗历时30s～60s。反洗流量越大，时间越长，反洗效果越好，但水的回收率要降低。因此，实际运行中应按具体情况选择合理的反洗参数。为防止细菌对超(微)滤膜的污染，需要定期杀菌，其杀菌频率与水质有关，需要通过试验或调试来确定。反洗和杀菌还不能清除膜表面所有污物，当污物积累到一定程度后，就需要用化学清洗的方法来清除。通常用跨膜压差来确定是否需要化学清洗，如当压差达到0.1MPa时，需要进行化学清洗。
10.4.9 完整性检测是指检测超(微)滤膜以及整个装置是否发生破损和泄漏的试验。在运行过程中，超(微)滤膜有时会破损，组件也因断丝等多种原因会泄漏。完整性检测包括压力衰减试验法和气泡观察法。超(微)滤系统的滤膜完整性自动检测装置，只是需要较少的测试设备就可以在线监测到超(微)滤膜的破损情况，预知故障的发生，监测结果准确，从而能够保证系统出水水质。