超滤膜短流程净水工艺-

超滤膜短流程净水工艺汇报人：周艳妮工艺介绍目录短流程系统布置超滤膜单元设计工程应用

净水技术发展现状于20世纪初研发出来的“混凝-沉淀-过滤-氯消毒”的净水工艺，被称为市政净水的“常规工艺”或“传统工艺”，随着目前原水水质的不断恶化和出水水质标准的逐步提高，第一代水处理工艺已经无法适应新的生活饮用水处理要求。为第一代的延伸，即在第一代净水工艺后面增加臭氧、颗粒活性炭的工艺，该工艺产生于20世纪70年代，主要针对饮用水的化学安全性问题，它是由饮用水中可能存在的多种对人体有毒有害的有机物和氯化消毒副产物造成的。但活性炭的投加使出水生物稳定性降低，出水中细菌等微生物含量时有增加。李圭白院士提出第三代净水处理工艺是以压力推动膜过滤技术为核心的处理工艺，“以超滤为核心技术的组合工艺，将成为第三代城市饮用水净化工艺的主要特征，它将是饮用水净化工艺一个新的发展方向。”第一代净水工艺第二代净水工艺第三代净水工艺13245简介工艺运行机理工艺流程图工艺特点与常规工艺的比较工艺介绍

超滤膜短流程净水工艺

市政净水行业超滤膜工艺的应用，按其流程不同一般可分为长流程超滤膜工艺和短流程超滤膜工艺；所谓“长流程”，一般是指在常规混凝、沉淀甚至是过滤工艺之后接入超滤膜工艺；“短流程”一般指原水经过适当预处理（例如氧化、吸附、生化、絮凝）之后直接进入浸没式超滤膜进行膜过滤，同时在膜池内完成浓水回收和污泥浓缩，滤后水加入少量消毒剂（避免二次污染）进入清水池。与传统工艺流程相比，短流程工艺弱化了沉淀功能，处理工艺明显缩短，占地面积明显缩小，方便了净水厂的运行管理。简介

超滤膜短流程净水工艺工艺流程图

超滤膜短流程净水工艺

通过试验和实践证明，絮凝水的絮体具有活性，即使浊度较高，只要充分反应(形成的絮体不一定很大)，超滤过程中具有一定透水性的絮体全部被截留在膜的表面形成滤饼层。保持一定活性的滤饼层可以吸附后续的絮体，形成更为厚重的滤饼。这种后期滤膜“富集浓缩絮体”的过程与传统絮凝过程必须通过颗粒相互碰撞使絮体不断成长的机理是不一样的，它保证了清洗下来的滤饼颗粒“大而重”，具有良好沉降特性。整个系统排除的泥量相当于原水进入膜池的泥量(悬浮颗粒总量)，从而完成了在膜系统内进出泥量的平衡，不会因膜单元的反复进行物理清洗并自行消纳回收物理清洗水的情况下出现“浓水”。工艺运行机理

超滤膜短流程净水工艺净水效果好富集浓缩变通量运行超滤膜承担了过滤和在膜表面富集浓缩絮体的双重功能，在一定条件下替代了常规工艺中的沉淀和砂滤，大大提高了出水水质的生物安全性；絮凝水直接进行超滤，絮凝阶段只要有清晰界面的絮体即可，絮体的成长则通过膜表面的富集浓缩，使之形成较原有絮体更大的滤饼，清洗后在重力作用下沉降；同一池内的膜分单元并列运行，类似于移动冲洗罩滤池分成多格的运行方式。它将所有膜单元置于同一跨膜压差之下，均分冲洗周期，形成在同一跨膜压差之下的变通量运行。随着时间的推移膜表面泥饼层增厚阻力加大，通量逐步下降，是一个典型的变通量运行方式，有利于减轻膜的深层污染。工艺特点

超滤膜短流程净水工艺产水率高节约占地节约能耗回收物理清洗废水——通过运行中的膜单元加以回收，即被正在运行的膜单元消纳。由于其他膜单元的膜表面已经形成了一个由絮凝绒体形成的泥饼层，具有一定的化学和物理活性，所以并不会加重膜的深层污染。实现了在自身工艺系统框架内自行回收冲洗水，不需要另外设置回收反洗水的装置。短流程缩短了工艺流程，节省了建设和改造费用，省却了常规工艺中的砂滤池，节省了占地。浸没式超滤膜运行所需跨膜压差较低，一般在0.02~0.07MPa之间，无需额外增设提升泵，节约能耗，更适用于对原有水厂净水工艺的改造。如对原有水厂工艺采用超滤技术进行改造时，可以充分利用沉淀池与清水池之间的水位差（一般情况下在3.0m左右)。大多数情况下可实现重力产水，能耗低。工艺特点

超滤膜短流程净水工艺比较项目常规工艺短流程工艺工艺流程若增加超滤会更长紧凑微污染水处理需进行深度处理需进行预处理沉淀处理根据原水水质设置膜表面富集絮体，清洗时滤饼在重力作用下沉降过滤处理砂滤截留除小分子有机物、溶解性物质以外的其他颗粒消毒处理必须防止二次污染，滤后投加消毒剂保持一定的余氯出水水质可以达到0.1NTU左右浊度低，保持在0.05NTU以下，提高了生物安全性构筑物根据工艺分别独立设置系统可以集中在一个构筑物内布置与常规工艺的比较

超滤膜短流程净水工艺比较项目常规工艺短流程工艺回收反冲洗水需另行设置回收设施采用多膜单元均分周期运行，系统内自行消纳回收占地大小建设费用增加超滤，造价更高综合经济技术比较，与常规工艺相当或略省运行费用增加超滤，运行费用较高略高，包括了按膜使用寿命更换膜的分摊费用与常规工艺的比较混凝剂的选择絮凝效果絮凝后过渡区的设置絮凝预处理对超滤膜的影响

超滤膜短流程净水工艺短流程系统布置

总体布置进水除污格栅短流程进水优化工作水头

超滤膜短流程净水工艺总体布置采取低流速进水，同一跨膜压差下分膜单元运行，并将膜单元进行相对独立分格，以便实现分格的在线维护性化学清洗和恢复性清洗，减少离线化学清洗拆卸超滤组件（单元）的工作量。所谓分格，即将若干个膜单元分成分成不小于4格相对独立的单体，每格内设置相同数量的膜单元，其进水则与其他分格相通，相互连接的进水渠（槽或管）必须以低流速（0.1m/s左右，以不破碎絮体为准）进水，这是为了实现膜单元物理清洗短时间上升的流量（清洗时该单元自身的流量加上反冲洗的水量）能够通过渠（槽或管）均匀分配到其他分格的膜单元。分格进水设小阻力提板阀，关闭后可对该分格内的膜单元进行在线维护性化学清洗或恢复性化学清洗。底部设排泥装置，根据原水浊度定时排泥。

超滤膜短流程净水工艺进水除污格栅为防止原水中的漂浮物进入膜单元，应在进水前端设置除污格栅，格栅的孔眼大小应以不破坏絮体颗粒为佳短流程进水水应从膜组件上方或上方侧向进入膜单元，这样有利于膜表面泥饼层脱落后的沉降。当水从上方进入膜组件，向下的水流速度将有利于提高膜丝之间污泥下沉速度。随着超滤运行，沿程出水膜丝间水流的速度将逐步降低，膜间的水流速度趋于0；若进水从膜单元下方进入，所产生的上升流速将导致泥饼脱落后下沉受阻，甚至当膜丝间水流向上的流速大于污泥沉淀速度时，会出现污泥悬浮或者上浮的现象，致使污泥在膜间富集，跨膜压差增长较快，影响超滤膜的正常运行。

超滤膜短流程净水工艺优化工作水头根据超滤运行的特点，优化系统高差，以节省能耗：当改造净水厂时必须充分利用原有的工艺条件，在选取超滤膜运行的最大跨膜压差时，不得超过原有工作水头，并留有一定的富余量。否则应增设水泵来提高工作水头；城市净水厂不同季节供水负荷有着较大变化，可以取其时令季节的平均日变化系数来调整超滤膜系统在那个季节的运行通量，既能适应当时需水量的要求，又可充分利用相对富余的跨膜压差，节省能耗；在设计清水池时可适当增加水池的深度，正常水温下超滤膜跨膜压差低，清水池可在高水位下运行，从而降低出厂二级泵的电耗；低水温跨膜压差增大时，可采用降低清水池水位来保证超滤膜在设计负荷下运行。

超滤膜短流程净水工艺短流程系统布置超滤膜单元设计膜通量及跨膜压差的选择膜单元数量膜单元的基本构造管路系统及附件布置超滤膜单元布置污泥浓缩排泥区

超滤膜短流程净水工艺膜通量及跨膜压差的选择膜通量选择短流程采用低通量、低跨膜压差的设计理念，以减轻膜的深层污染，减少运行能耗。为保证在低温条件下能够正常运行，应充分考虑水粘度增加膜通量下降的因素，在不得已的情况下才需增设超滤抽吸泵；一般情况下为了适应水厂改造，充分利用原工作水头，超滤膜的运行通量控制在30L/（㎡·h）左右；某膜单元反冲洗时将引起其他膜单元通量的瞬时上升，此时的瞬时膜通量为：

超滤膜短流程净水工艺膜通量及跨膜压差的选择考虑到超滤膜有可能在最不利（低水温、可能出现的最大通量等）的条件下运行，应计算出最大跨膜压差。膜单元的基本构造膜单元由膜组件组成。应根据膜厂商提供的膜组件技术参数和外形尺寸，结合处理水量、运行方式和安装、维护的要求进行设计。可以根据产水量由多个组件构成单元。

超滤膜短流程净水工艺膜单元数量最小膜单元数最大膜单元数

超滤膜短流程净水工艺超滤膜单元布置平面布置对于膜单元的平面布置，应有利于均匀布水，方便膜组件的安装、拆卸，以减少维护、维修工作量。有条件的话，保持膜单元之间适当宽松，保证布水均匀和泥颗粒的下沉；竖向布置膜组件上方水深应不小于300mm，膜组件下方应考虑反冲洗出流和曝气时不会扰动已经下沉的污泥；管路系统及附件的布置膜出水管路的设计应注意管路简洁顺畅，采用较低流速（如0.5m/s),避免和减少不必要的水头损失；对于反冲洗管路（包括维护性清洗管路）需注意防止杂物通过管道进入超滤膜，必要时可增设过滤器总出水管（槽）应设有控制池内膜上水位的调节装置（可设调节阀或调节堰），以保证运行中根据进水量的大小来调整跨膜压差，防止超滤膜被暴露在空气中。

超滤膜短流程净水工艺管路系统及附件的布置管路系统的材质要求：如果短流程采用膜单元离线化学清洗，拆卸、吊装比较麻烦。因此尽可能选用在线清洗的方式。为此对整个管路系统的材质有着严格的耐酸碱要求，对管路系统和相应配件、阀门亦有防酸碱的要求。采用耐酸碱性良好、价格低廉的PCV-U管材、管件不失为价廉物美的选择。污泥浓缩排泥区高度设置：使有足够的空间使沉泥得已浓缩，并不受水流的扰动；刮泥设施的设置：根据池型决定采用何种适合的刮泥机品种和型号，若采用在线化学清洗，刮泥机械必须具有良好的抗腐蚀性能。否则，亦可采用构造简单的排泥槽或排泥斗。

超滤膜短流程净水工艺工程应用

超滤膜短流程净水工艺工程应用南通市芦泾水厂提标改造工程原水水质芦泾水厂原水取自长江南通段,根据2002～2007年《芦泾水厂水质检验月报表》的统计分析,芦泾水厂原水水质见表所示

。原有工艺芦泾水厂设有两组2.5万m³/d的净水构筑物，原净水工艺流程见下图：取水泵房双层回转隔板絮凝池斜管沉淀池虹吸滤池清水池原水出水混凝剂、消毒剂消毒剂

超滤膜短流程净水工艺工程应用存在的问题芦泾水厂最初是按出厂水不大于5NTU的标准设计的，2000以来，芦泾水厂全年满负荷甚至是超负荷的工作状态。2003年对沉淀池、虹吸滤池进行了恢复性大修，但净水工艺、运行参数未改变，斜管沉淀池跑矾花现象时有发生，沉后水浊度相对较高，而虹吸滤池存在着反冲洗强度不够，冲洗不彻底、初滤水不能外排的问题，出水水质仅能满足原国标3NTU的要求。改造方案的选择原有工艺主要存在的问题是出水浊度难以达到新国标的要求,而超滤膜技术与传统水处理工艺相比,能有效截留杂质、细菌和病原菌,从而降低后续消毒加氯量,减少消毒副产物的生成量。由于水厂无改造用地,需利用原有工艺构筑物,因此考虑采用以浸没式超滤膜为核心的改造工艺。因为可利用的水头有限(3.2～4mH2O),而且希望尽可能节约能耗、减轻膜污染,所以选择了低通量低跨膜压差的运行方式。采用以浸没式超滤膜为核心的工艺进行改造的方案有三种：混凝—超滤、混凝—沉淀—超滤、混凝—沉淀—砂滤—超滤，由于混凝—沉淀—砂滤—超滤的的改造方案需额外占地和二次提升，而水厂不能提供改造用地，因此第三种方案未作考虑。

超滤膜短流程净水工艺工程应用方案比选方案混凝—超滤混凝—沉淀—超滤改造方法利用斜管沉淀池改造利用虹吸滤池改造能耗沉淀池顶标高距清水池最高水位3.2m,即清水池最高水位时仍有3.2m的高差可供超滤膜利用，只需在极限低温下使用抽吸泵；滤池顶标高距清水池最高水位差为1.3m，即清水池最高水位时只有1.3m高差可供超滤膜利用，一年中大部分时间需使用抽吸泵；改造难度沉淀池改造可先将外部管道、设备全部安装到位后，短时间停水安装，同时底部空间较大，有利于絮体沉淀，原有刮泥机可利用虹吸滤池底部联通，中间廊道无法利用，底部空间不足，需另外增设排泥装置，改造工作量大，施工时间较长实验结果运行效果较好，膜污染程度较低运行效果较好，但膜污染程度相对较重

超滤膜短流程净水工艺改造后的净水工艺流程取水泵房双层回转隔板絮凝池浸没式超滤膜过滤（浓水回收、沉淀、污泥浓缩）清水池原水出水混凝剂、消毒剂消毒剂

超滤膜短流程净水工艺物理清洗系统采用气水反洗的物理清洗方式，清洗周期为1.5h，清洗历时为1~1.5min，水冲强度60~90L/（m2·h），曝气强度为60L/（m2·h）。

超滤膜短流程净水工艺工程应用化学清洗系统洗，即化学清洗时，将需要化学清洗的膜单元移至离线化学清洗池，用备用的膜单元替换进行产水，基本不影响正