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诺瑞特超滤膜技术
在
20
世纪的最后
10
年，世界范围内水处理设施的拥有者开始出现了转变。
（可饮用）
的供水开始逐渐由大规模的，
政府控制运营的方式转变为私人拥有的，
多个国家共同参与的
事业，
并且也被视为本世
纪的下一个商业机会。
由于此种转换，
出现了对新的水处理技术
以
及降低水处理成本的需求。此种需求必然导致膜技术的兴起。从
60
年代开始，膜技术最早
起源于海水淡化的反渗透膜。
而后膜技术得到了非常迅速的发展，
并且被广泛应用于越来越
多的领域。
既脱盐反渗透后，
一系列更疏松的
渗透膜被开发出来，
包括从纳滤
（疏松反渗透）
，
到超滤（去除细菌和病毒）
，到微滤（去除悬浮固体
）
。并且任何一种应用都有其独特的，可
以特殊设计的膜来满足
要求。
在早期大部分膜过滤采用错流过滤的形式，
即液体沿与膜
面水
平的方向流动，
这样的过滤形式可以防止
< br>“膜垢”
的产生，但却仅有一小部分的液体真正能
够过滤
出来。
因此这种过滤形式导致非常高的能耗，
从而阻碍了膜在大
规模水处理设施上的
应用。
1
综述
对
于水处理，
尤其是大规模的水处理设施，
能耗已经成为一个非常
明显的重要指标。
如果
膜技术要成为大规模的水处理设施的主要
技术之一，
就一定要降低能耗。
因此，
许多膜制造
商开始开发低能耗的膜过滤系统，即所谓的死端过滤或半死端过滤。
此系统的工作原理类似咖啡过滤机，
水中的固体悬浮物沉降在膜的表
面。
这部分固体通
常被成为“污垢”
，
只要水中含有固体悬浮物，就必然会有“污垢”产生。为保证膜的产水
量保持不变，
膜过滤压力必然不断增加，
因此运行一段时间后需要从与过滤相反的
方向对膜
进行清洗，因此有时我们也称为“半死端过滤”
。沉积
在膜表面的固体被清洗排出，从而膜
又恢复了最初设计的性能。
虽然反冲洗能够去除系统中大部分的膜污染，
但有时仍然需要更
有效的办法对膜进行彻底清洗。因为许多物质黏附在膜表面，仅通过机械力无法将其去除。
这部分物质通常为有机物或微生物有机物，经过较长时间的运行，这部分物质会堵塞膜孔。
1
膜的堵塞问题应该被称为
“污垢”
，它是运行过程不希望发生的情况。堵塞物可以溶解（对
于一些小分子有机物）
并通过膜，
如果其对膜表面的黏附不是
非常强的情况下；
或者被膜截
留，对于一些微生物有机物，当它
们附着在膜表面后，还会进一步繁殖。这种膜污染的主要
通过化学清洗去除，
也是一种可逆污染。
膜污染真正的问题是那些无法去除的不可逆的污染。<
/p>
2
半死端超滤技术
近几年发展的发展的
全流过滤技术是
XIGA
TM
的核心技
术，
它是根据
8
寸全流过滤超滤
膜组件发展起来的。
XIGA
TM
的核心技术采用
8
寸压力容器，这是通常反渗透的
标准设计。
在每个压力容器中，可以放入多个膜组件。每个膜组件为
1.5
米长，毛细管式膜，膜丝内径
0.8
或
1.5mm
，每个膜组的膜面积为
< br>22
或
35m
2
。
图二
放入膜组件的压力容器的剖面图
过滤
采用内压式，如上图入水（深色）进入膜丝的内腔，保持在膜的内部。过滤后的出水收集到
一个中心集水管中（浅色）。
两
个泵交替提供压力，一个泵（
P01
）提供入水过滤时需要的压
力，另外一个泵（
P02
）用
于反洗和
化学加强反洗。
超滤出水同时用于反洗和化学加强反洗。
系统需
要一个或多个加药
泵（
P03
）在反洗
水中加入化学清洗剂进行化学加强反洗。另外系统还需配备自动控制阀，
来保证过滤、反
洗的不同水流向。因为采用了全流过滤的设计，所以运行能耗非常低，
通常
为
0.1kWh/m
3
。下
面给出了各种运行的图示。
2
过滤
在系统进行过滤时，
01
号和
02
号阀门打开，同时
03
号
04
号阀门关闭。
01
号泵启动，提供
过滤所需压力，并保持流速不变。膜两端装有压力测试仪表，
测定膜过滤压差（
TMP
）
。过
滤出水从
05
和
06
号阀门流出。
反洗
首先将过滤过程停止。然后，
01
和
02
号阀门
关闭，同时
03
、
04
、
07
号阀门开启。
02
号泵
启动，开始进行反洗。反洗能够部分去除沉积在膜表面的垢层。
3
<
/p>
化学加强反洗（
CEB
）
化学加强反洗进行时，即在正常反洗时开启
< br>03
号泵，加入化学清洗剂。然后安预定的
时间进行浸泡
最后将化学清洗剂冲净。化学加强反洗通常在进行数次反冲洗后，进行一次，
不必经常进
行。
成功应用全流过滤技术的关键，
是将过滤、反洗、化学加强反洗三个过程合理设计，
从
而使最终
用户获得最低的运行费用。
因此没有必要将单位膜面积的出水率总是保持在尽可能
大的水平上。因为反冲洗不必加入任何化学药剂，并且进行时间很短（通常为
< br>20
～
60
秒）
因此反冲洗的费用远远低于化学加强反洗，
我们认为反冲洗是去除膜表面沉积污
垢的首选方
法。
为了更清楚的解释这
个问题，下图表示系统运行过程中膜两端压力的变化。图中
A
段
表示过滤过程，
B
段表示反洗过程，<
/p>
C
短表示化学加强反洗过程（
CEB
）
。
0,5
0,4
B
T
r
a
n
s
M
e
m
b
r
a
n
e
< br>
P
r
e
s
s
u
r
e
(
B
a
r
)
A
C
A
B
0,3
B
A
0,2
A
A
0,1
0
0
10
20
30
40
50<
/p>
60
70
80
9
0
time (Minutes)
4