1、預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)是指原液在進入超濾裝置之前去除各種有害雜質(zhì)的工藝過程及設(shè)備。預(yù)處理工藝是根據(jù)原液情況及處理的要求來確定的，沒有固定模式，但下述選擇原則可供參考。
    （1）地下水及含懸浮物、膠體物質(zhì)小于50mg/l時宜采用直接過濾或者在管道中加入絮凝劑過濾；
    （2）地面水及含懸浮物、膠體物質(zhì)大于50mg/l應(yīng)采用混凝沉淀、過濾工藝；
    （3）原水中含有細(xì)菌、藻類及其他微生物較多時，必須先行殺菌，然后再按常規(guī)程序處理，滅菌劑有氯、次氯酸鈉、臭氧等，而過氧化氫、高錳酸鉀等多用清洗組件時用來殺菌，因為預(yù)處理用量大，不經(jīng)濟；
    （4）原水經(jīng)殺菌劑處理后，如果水中含有較多的余氯或其他強氧化劑，可加入亞硫酸鈉等還原劑或者用活性碳吸附去除。

    上述為常規(guī)的傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝，在膜集成工藝中，中空纖維超濾膜常作為其他膜處理的預(yù)處理。如在反滲透脫鹽工藝中，超濾本身即屬預(yù)處理工藝，在電滲析脫鹽工藝中亦可以超濾作為電滲析脫鹽預(yù)處理，以補充電滲析脫鹽工藝的不足。此外，在礦泉水制備工藝中以超濾作為主要的處理工藝，化學(xué)藥劑的加入，會使礦泉水水質(zhì)受到污染，因此在礦泉水處理工藝中，不適宜用化學(xué)藥劑作為預(yù)處理措施。

    在某種情況下，例如以城市自來水為水源進行深度凈化，或以地下水為水源，水質(zhì)較好時，過多的常規(guī)預(yù)處理，可能帶來二次污染。超濾的預(yù)處理可以極為簡化，僅采用粗過濾以避免大顆粒懸浮物進入超濾系統(tǒng)損害超濾膜，即可直接用超濾去除少量細(xì)菌微生物、膠體、懸浮物。采用加強反沖洗，快速沖洗以及增加濃縮水排量（回流）等措施防止超濾膜的堵塞。

2、運行前的準(zhǔn)備工作

    （1）進水水質(zhì)的檢查，重點是檢查進水的濁度或SDI值、PH值和細(xì)菌、微生物、余氯等項目，應(yīng)達到設(shè)計要求的進水指標(biāo)后方可輸入超濾系統(tǒng)，一般中空纖維超濾膜要求原水的PH值并無嚴(yán)格要求。在PH=2～11范圍內(nèi)均可使用，但用于工業(yè)濃縮時，原液的PH值必須嚴(yán)格根據(jù)膜材料的要求。超濾膜對余氯要求也無嚴(yán)格規(guī)定，一般情況下，要求含有一定余氯以保證細(xì)菌不超標(biāo)。當(dāng)后續(xù)工藝對余氯有要求時，可在超濾工藝之后用活性碳去除，效果更佳。

   （2）清洗設(shè)備及管道，超濾系統(tǒng)組裝完成后，在啟動之前還必須對系統(tǒng)中所有過流部分進行清洗，一方面清洗掉設(shè)備及管道中的碎屑及其他有害雜質(zhì)，一方面對系統(tǒng)進行嚴(yán)格的滅菌作用，以免殘留的細(xì)菌、微生物在管道及超濾膜組件中滋長。一般常采用分段清洗法，即按照工藝流程路線由前往后、按設(shè)備和管路分段清洗，以保證設(shè)備安全運行。

   （3）管路系統(tǒng)檢查，操作人員必須掌握工藝流程路線，檢查各有關(guān)設(shè)備和管是否有誤接的地方，同時還要檢查進、出口閥門的啟閉情況，特別是要注意濃縮水出口閥門不能全部關(guān)閉及進口閥門不能開啟，以防止系統(tǒng)在封閉狀態(tài)下，突然啟動引起系統(tǒng)內(nèi)壓力過高以及水流沖擊作用而損壞設(shè)備。

3、啟動

    當(dāng)做完上述各項準(zhǔn)備工作后，可先進行試啟動，即接通電源，打開進水閥門，開動泵后立即停止，觀察水泵葉輪轉(zhuǎn)動方向是否正確，檢查水泵在啟動時有無反常的噪音產(chǎn)生，以判斷水泵是否能正常運行。

    對于全自動的控制裝置必須預(yù)先設(shè)置操作程序，以便啟動后進入正常順序運行。
 
4、運行

    a、升壓

    水泵轉(zhuǎn)動后，逐漸打開超濾系統(tǒng)的進水閥門，相應(yīng)調(diào)節(jié)濃縮水出口閥門使系統(tǒng)升壓及保持濃縮水的流動，通常情況下，應(yīng)當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動閥門，大約在1min左右時間內(nèi)升至所需的工作壓力，有利于對設(shè)備及膜的保護。

    b、監(jiān)控及記錄

    注意超濾設(shè)備進出口壓力差的變化，進口壓力應(yīng)按設(shè)計值操作，但隨著運行時間延長，出口處壓力會逐漸降低，即壓力差會逐漸增大，當(dāng)這一壓力差高于安裝始值0.05Mpa時說明水路有阻塞現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，即采取物理或化學(xué)方法進行清洗。

    運行中定時分析供水水質(zhì)和超濾水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有突然變化現(xiàn)象，應(yīng)立即采取措施。當(dāng)進水水質(zhì)不合格時，應(yīng)加強預(yù)處理工藝。透過水不合格時，則應(yīng)當(dāng)進行清洗再生，處理后仍不見效果，則應(yīng)考慮更換新的膜組件。

    c、回收比及其調(diào)節(jié)

    運行中觀察濃縮水的排放量及透水量，始終保持在允許的回收比范圍內(nèi)運行。回收比過大或過小，于超濾膜的正常運行都是不利的。因為回收比過大，極易產(chǎn)生膜的濃度極化現(xiàn)象，影響產(chǎn)水質(zhì)量，而回收比過小，則流速過大，也會促進膜的衰退，壓力降增大影響產(chǎn)水量。

    回收比的具體調(diào)節(jié)方法如下：

   （1）濃縮水排放量偏小（即回收比偏大）可微微開啟濃縮水出口閥。如果因此而導(dǎo)致工作壓力下降或產(chǎn)水量不足，則需適當(dāng)開啟進水閥門，即增加泵的供水量。

   （2）若濃縮水排放量偏大（即回收比偏小），可微微半閉濃縮水出口閥。如果由此而引起工作壓力上升，則應(yīng)該適當(dāng)關(guān)小進水閥門，即降低泵的供水量。

    d、膜的清洗

    判斷超濾膜是否需要清洗的原則如下：

   （1）根據(jù)超濾裝置進出口壓力降的變化，多數(shù)情況下，壓力降超過初始值0.05MPa 時，說明流體阻力已經(jīng)明顯增大，作為日常管理可采用等壓大流量沖洗法沖洗，如無效，再選用化學(xué)清洗法；

   （2）根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化，當(dāng)超濾系統(tǒng)的透過水量或透水質(zhì)量下降到不可接受程度時，說明透過水流路被阻，或者因濃度極化現(xiàn)象而影響了膜的分離性能，此種情況，多采用物理——化學(xué)相結(jié)合清洗法，即進行物理方法快速沖洗去大量污染物質(zhì)，然后再用化學(xué)方法清洗，以節(jié)約化學(xué)藥品。

   （3）定時清洗，運行中的超濾系統(tǒng)根據(jù)膜被污染的規(guī)律，可采用周期性的定時清洗。可以是手動清洗，對于工業(yè)大型裝置，則宜通過自動控制系統(tǒng)按順序設(shè)定時間定時清洗。

    e、滅菌

    細(xì)菌與其他微生物被膜截留，不但繁殖速度極快，而這些原生物及其代謝物質(zhì)形成一種粘滑的污染物質(zhì)緊緊粘附于膜表面上，直接影響到膜的透水能力和透過水質(zhì)量。一般采用定期滅菌的方法，滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定，對于城市普通自來水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作為供給水源時，滅菌周期更短。滅菌藥品可用500～1000mg/l次氯酸鈉溶液或1%過氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時即可。

    在礦泉水生產(chǎn)中，由于車間的密封性，通風(fēng)不良，室內(nèi)濕度增高，給霉菌生長提供了良好的條件，成為礦泉水生產(chǎn)過程中霉菌的長期污染源，尤其是生產(chǎn)管道一經(jīng)霉菌污染，清除和消毒十分困難。一般紫外線、臭氧對霉菌的殺滅效果不太理想，使礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌集合體，因而必須定期對周轉(zhuǎn)環(huán)境進行相應(yīng)的滅菌措施防止對系統(tǒng)的污染。

    f、停機

   （1）先降壓后停機，當(dāng)完成運行任務(wù)或者由于其他原因需要停機時，可慢慢開啟濃縮水出口閥門，使系統(tǒng)壓力徐徐下降到最低點再切斷電源。因為在工作狀態(tài)下如果突然停泵，容易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象而傷害超濾膜，降壓速度約在1min內(nèi)完成。

   （2）用純水或超濾后的凈水沖洗膜表面，利用運轉(zhuǎn)水泵或者輔助的清洗水泵，采用大流量沖洗3～5min，以清除掉沉積于膜表面上的大量污垢，在沖洗過程中，系統(tǒng)內(nèi)不升壓，不引出透過水；

   （3）停機期間需進行維護與保養(yǎng)，如果停機時間僅2～3天，可每天運行30～60min，用新鮮水置換出裝置內(nèi)存留的水。如果停機時間較長，應(yīng)向裝置內(nèi)注入保護液，如0.5%～1.0%甲醛水溶液，以防止細(xì)菌繁殖。

5、超濾系統(tǒng)常見故障及處理措施
    a、供水壓力低或供水量不足，有可能水泵轉(zhuǎn)動方向相反，或水泵進水管泄漏，此時水泵可能激烈震動；
    b、壓力降增大，系統(tǒng)內(nèi)受阻或流速過大，應(yīng)疏通水道或減少濃縮水排放量；
    c、透水量下降，可能膜被壓密或膜被污垢堵塞，前者停機松馳，一般不易恢復(fù)，后者則應(yīng)進行清洗；
    d、截留率下降，水質(zhì)惡化，有多種可能，濃差極化時應(yīng)用大流量沖洗，密封損壞應(yīng)更換或修補。中空纖維斷裂或破損，則應(yīng)更換膜組件。

6、中空纖維超濾膜的污染及清洗再生技術(shù)

    由于超濾膜的功能是去除原液中所含有的雜質(zhì)，性能優(yōu)良與截留分子量較低的中空纖維超濾膜，被雜質(zhì)污染堵塞可能更快，膜表面會被截留的各種有害雜質(zhì)所覆蓋，甚至膜孔也會被更為細(xì)小的雜質(zhì)堵塞而使其分離性能下降。原水預(yù)處理的有無，與處理質(zhì)量的好環(huán)，只能決定超濾膜被堵塞污染速度的快慢，而無法從根本上解決污染問題，即使預(yù)處理再徹底，水中極少量雜質(zhì)也會因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響。因此膜的堵塞是絕對的，一般超濾系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)建立清洗和再生技術(shù)。清洗膜的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。

    a、中空纖維超濾膜的物理清洗法：

    該方法是利用機械的力量來去除膜表面污染物。整個清洗過程不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。

    ①等壓水力沖洗法：對于中空纖維超濾膜等壓沖洗法是行之有效的方法之一。具體做法是關(guān)閉超濾液出口閥門，全開濃縮水出口閥門，此時中空纖維內(nèi)外兩側(cè)壓力逐漸趨于相等，因壓力差粘附于膜表面的污垢松動，籍增大的流量沖洗表面，這對去除膜表面上大量松軟雜質(zhì)有效；

    ②水氣混合清洗法：將凈化過的壓縮空氣與水流一道進入超濾膜內(nèi)，水——氣混液會在膜表面劇烈的攪運作用而去除比較堅實的雜質(zhì)。效果比較好，但應(yīng)注意壓縮空氣的壓力與流量；

    ③熱水及純水沖洗法：熱水（30℃～40℃）沖洗膜表面，對那些粘稠而又有熱溶性的雜質(zhì)去除效果明顯。純水溶解能力強。純水循環(huán)沖洗效果比較好；

    ④負(fù)壓反向沖洗法：是一種從膜的負(fù)面向正面進行沖洗方法，對內(nèi)外有致密層的中空纖維或毛細(xì)管超濾膜是比較適宜的。這是一種行之有效但常與風(fēng)險共存的方法，一旦操作失誤，很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維或毛細(xì)管與粘結(jié)劑的粘結(jié)面而形成泄漏。

    b、中空纖維超濾的化學(xué)清洗法：

    利用某種化學(xué)藥品與膜面有害物質(zhì)進行化學(xué)或溶解作用來達到清洗的目的。選擇化學(xué)藥品的原則，一是不能與膜及其他組件材質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或溶解作用，二是不能因為使用化學(xué)藥品而引起二次污染。

    ①酸洗法：常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等。配制后溶液的PH值因材質(zhì)類型而定。例如CA膜清洗液PH=3～4，其他PS、SPS、PAN、PVDF等膜PH=1～2。利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.5～1h，對去除無機雜質(zhì)效果好；

    ②堿洗法：常用的堿主要有氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉等。配制堿溶液的PH 值也因膜材質(zhì)類型而定，除CA膜要求PH=8左右以外，其他耐腐蝕PH=12，同樣利用水泵循環(huán)操作或者浸泡0.5～1h，對去除有機雜質(zhì)及油脂有效；

    ③氧化性清洗劑：利用1～3%H2O2，500～1000mg/LNaClO 等水溶液清洗超濾膜，既去除了污垢，又殺滅了細(xì)菌。H2O2 和NaClO是目前常用的殺菌劑。

    ④加酶洗滌劑清洗：加酶洗滌如0.5%～1.5%胃蛋白酶、胰蛋白酶。對去除蛋白質(zhì)、多糖、油脂污染物質(zhì)有效。

推薦下述一種清洗步驟，可資參考。
    （1）先用清水沖洗整個超濾系統(tǒng)。水溫最好采用膜組件所能承受的較高溫度。
    （2）選用合適的清洗劑進行循環(huán)清洗。清洗劑中可含EDTA或六偏磷酸鹽之類的絡(luò)合劑。
    （3）用清水沖洗，去除清洗劑。
    （4）在規(guī)定條件下校核膜的透水通量。如未能達到預(yù)期數(shù)值時，重復(fù)第二步、第三步清洗過程。
    （5）用0.5%的甲醛水溶液進行消毒貯存。