超滤系统操作维护手册
一、超滤技术介绍
1、超滤是什么
在膜分离领域，按照分离精度划分有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）四种分离过程。
其中，超滤（Ultrafiltration）：介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，使用压力通常为0.02~0.3MPa，膜孔径在0.002~0.1μm，截留分子量约为1000~500,000道尔顿左右，超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质。超滤膜可有效去除水中的悬浮物、胶体微粒、细菌和大部分病毒等，对有机物的去除率为20~60%，对小分子有机物和无机离子几乎不截留。目前在饮用水、工业用水处理、饮料、环保、化工、冶金、食品等已得到广泛应用。尤其在海水淡化、纯水、超纯水等生产中作为反渗透的预处理，确保反渗透及后续设备运行稳定。
2、超滤膜组件的结构形成
目前市场上超滤膜有平板式、卷式、管式和中空纤维式四种结构型式，特点如下：平板式，其比表面积小，处理能力偏低，不适合工程放大。
卷式，不可反洗，且预处理要求高。
管式，装填密度低、单位体积内膜面积小，且能耗大。
中空纤维式，装填密度高，能耗低，通量大，寿命长，且可以反洗，在工程实际中用得比较多。
表 1 各种结构形式膜组件之间
卷式中空管式平板式
的比较比较项目
填充密度（m2.m-3）200-800 1200 60 30-500
组件结构复杂复杂简单很复杂
膜更换方式组件组件膜或组件膜
膜更换成本较高较高中低
料液预处理高较高低低
抗污染性中等一般非常好中等
清洗效果一般至难易优良
工程放大难易中中易难
能耗低低高中
投资较低低高较高
内压式与外压式操作
内外压中空纤维超滤膜应用特点
中空纤维膜的操作形式分为内压式和外压式。内压式操作，即原液先进入中空纤维内部，经过压力驱动，沿径向由内向外透过中空纤维膜成为渗透液，而浓缩液则留在中空纤维的内部，由另外一端流出；外压式操作，原液在中空纤维外侧流动，原液在压力差作用下由外向内透过中空纤维膜进入纤维内侧成为透过液，而浓缩液则汇集在中空纤维的外部。
a、外压式中空纤维超滤膜
适用高浊度进水
较低的预处理要求，成本低
适用气擦洗，更容易清洗
b、内压式中空纤维超滤膜
无死角，不易结垢
对进水要求较高
中空纤维膜的操作形式分为内压式和外压式。内压式操作，即原液先进入中空纤维内部，经过压力驱动，沿径向由内向外透过中空纤维膜成为渗透液，而浓缩液则留在中空纤维的内部，由另外一端流出；外压式操作，原液在中空纤维外侧流动，原液在压力差作用下由外向内透过中空纤维膜进入纤维内侧成为透过液，而浓缩液则汇集在中空纤维的外部。
死端过滤和错流过滤
中空纤维膜的过滤模式分为死端过滤和错流过滤。
在死端过滤下（亦称“全流过滤”），料液中的溶剂、水分子、小于膜孔的溶质全部透过超滤膜，大于膜孔的颗粒被截留，没有浓缩液流出，而被截留的颗粒通常堆积在膜表面上，所以随运行时间增加，膜表面截留颗粒不断增加，造成过滤阻力增大，产水量下降、压力上升，此时需要停下来清洗膜表面的污染层或者更换膜。
当原液中被分离物质浓度很低时（通常固含量低于0.1%），为了降低能耗，通常采用死端过滤。
在错流过滤下，有一部分的浓缩液从超滤膜的另一端排放，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一
个较薄的水平，提高了膜的过滤性能、保持膜的通量持续稳定，以及延长膜的使用寿命，为降低用户的操作费用提供了可靠的保障。错流过滤适合于当原液中被截留的物质浓度很高时（针对固含量高于0.5%时多采用）。
超滤相关术语
不对称膜：即各向异性的膜，膜是由很薄的致密皮层和比皮层厚得多的由海绵状或指状微孔层构成的支撑底层共同形成具有分离功能的高分子膜，在膜的厚度方向
上呈现出不对称性。
孔隙率：过滤微孔总体积在膜丝总体积中所占的比例。
截留分子量：用来描述超滤膜孔径的大小。定义为膜具有90%以上截留的最小
分子量。
亲水性：亲水性膜材料对水有较强的亲合力，膜的表面很自然的具有润滑的特性。
疏水性：膜材料对水有排斥的特性，疏水性膜材料具有很低的吸水性能，因此在膜表面水常呈颗粒状。
膜组件：安装膜的最小单元被称为膜组件，该单元是将膜、固定膜的支撑体、间隔物或管式外壳等通过一定的黏合、组装而成，工艺上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、平板式等四种类型。
原水：进入超滤系统未经过处理的水。
产水：在压力驱动下，透过超滤膜的那部分水。
浓水：没有透过超滤膜的那部分水，它含有比原水浓度高的悬浮物、胶体细菌等杂质。膜通量：是指在25℃水温和0.1MPa水压下，单位时间内通过单位膜面积的滤过液体积，单位为LMH(为L/m2.h的缩写)。
膜比通量：单位压力，单位时间内透过单位膜面积的产水量，单位为L/m2.h.bar。
平均跨膜压差：产水侧和原水进出口压力平均值的差值。
产水压力系数：25℃下，产水流量与平均跨膜压差的比，单位为m3/h.bar.25℃。
即：）（平均跨膜压差℃）标准化产水流量（产水压力系数barTMP25 /h,m3=
产水压力系数常用来判断超滤组件污染程度及评价化学清洗效果。
全流过滤：又称死端过滤，指水全部透过超滤膜形成产品水的过滤方式，没有浓缩液排出。
错流过滤：只有一部分水透过超滤膜成为产品水，另外一部分水通过浓水从另外一端排出，这种过滤方式有助于冲刷膜表面的污染物。
浓差极化：在膜分离操作中，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，造成在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。通常提高膜丝表面液体的切向流速可以有效降低浓差极
