一、超滤设计导则

一个完整的超滤水处理系统一般由预处理部分、超滤膜装置部分和辅助设备（如反洗、气擦洗和在线化学清洗等设备）三部分组成。超滤系统可以去除水中的悬浮物、胶体颗粒、细菌以及大部分病毒和大分子有机物等杂质，为了达到最终产水的水质要求，有时还需要采用后续处理步骤，比如采用纳滤和反渗透或者离子交换树脂进行除盐。

表征超滤系统的性能通常采用三个参数：产水通量或渗透通量、产水水质和跨膜压差。超滤系统设计者的主要职责是针对所需的产水量，使所设计的系统尽可能降低运行费用和膜组件的成本，同时尽可能提高系统的长期稳定性和回收率以及运行效率。

根据经验，超滤系统的通量设计一般可以按照下面设计导则（仅供参考，针对具体的项目，需要根据经验和中试试验结果进行优化）：

二、超滤系统设计操作条件：

三、超滤运行步序

四、超滤系统设计计算

为了保证超滤系统的稳定运行，一套超滤系统需包括：进水系统、反洗系统、压缩空气系统、化学加强反洗加药系统（可选用）及化学清洗系统。

①定通量

查询设计导则，根据经验或者中试试验确定通量。

②计算膜面积

膜面积：水量m3/d÷运行时间÷运行通量×1000 L/m3

膜面积：水量m3/d÷24h÷平均通量×1000 L/m3

③进水系统

• 普通离心泵

离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。

• 按照峰值通量选泵

根据膜运行实际峰值流量，并留一定的余量来选择合适的水泵。

•  确定进水泵数量

水泵数量一般与超滤机架数量匹配。

• 确定进水泵流量

每天产水总量÷运行时间

• 确定进水泵扬程

水泵扬程和管路材质、流速等都有密切关系，在前期情况不明的情况下可以暂时估算为25~30米左右，基本能够满足一般情况的要求。

•  保安过滤器

保安过滤器的精度一般为100~300μm，保安过滤器可选大通量过滤器、袋式过滤器、自清洗过滤器等，建议采用自清洗过滤器。

④反洗系统

反洗系统包括反洗水箱、反洗水泵和次氯酸钠加药装置。

• 反洗水箱

超滤反洗一般使用超滤产水，因而可以不单独设置反洗水箱，而采用超滤产水池或产水箱。

• 反洗水泵

1）确定反洗通量

超滤系统需要单独设置反洗水泵，反洗通量按80~120 L/m2·h选取。

2）确定反洗泵数量

反洗泵一般20~60min左右运行一次/套，一般反洗泵配备数量为1用1备。

3）确定反洗泵流量

总运行膜面积×反洗通量

4）确定反洗泵扬程

考虑管路损失，在满足反洗流量的要求下，反洗泵的扬程一般取20m，若反洗泵后设置保安过滤器，考虑到保安过滤器的压损，需适当增加扬程。

•  次氯酸钠加药装置

加药计量泵以反洗水中加入10~15 ppm的次氯酸钠量选取，加药箱建议贮存3天加药量。

如进水已加次氯酸钠，本装置可省略。

⑤压缩空气系统

超滤系统进行气洗的原理是利用压缩气体使组件内膜丝之间在水中形成震荡，使附着在膜表面的污染物剥落，并被冲洗水带走，从而达到强化冲洗效果和节约反洗耗水量的目的。

• 气洗量的确定

气源要求为无油压缩空气，单支组件反洗气量4~10Nm3/h

• 储气罐的选择

气洗系统一般选择空压机+储气罐的形式。储气罐内压力≥6bar，气洗压力最高按2bar估算，按照气体压力和体积的转换关系计算所需要的储气罐大小。

• 空压机的确定

空压机一般选择要求在5min内能够把储气罐注满。

气洗量÷5min×2注（系数）

注：因空压机为恒容进气，实际注满时间要大于根据气量计算的时间，即需要乘以系数2。空压机压力与储气罐安全压力相当，一般可选7~8bar。

⑥化学加强反洗加药系统

对于水质特殊或较差的原水，建议在系统运行过程中增加化学加强反洗加药系统，其主要包括：

• 酸加药装置

（1）加药箱：建议按3天以上的药品贮存量选取，加药箱配低液位开关，低液位报警并关停计量泵；

（2）计量泵：按加入反洗水中酸的浓度（0.5~1%草酸溶液、0.5~1%柠檬酸溶液或0.1% HCl溶液）确定计量泵的流量，压力大于0.3 MPa。

•  碱和次氯酸钠加药装置

（1）加药箱：建议按3天以上的药品贮存量选取，加药箱配低液位开关，低液位报警并关停计量泵；

（2）计量泵：按加入浸泡水中碱和氧化剂的浓度（0.05% NaOH +0.1% NaClO）确定计量泵的流量，压力大于0.3MPa。

⑦化学清洗系统

在流量、温度不变的情况下，超滤膜系统的跨膜压差比初始值上升0.08~0.10 MPa，且通过反复多次反洗、气洗或化学加强反洗后不能恢复到理想效果时，则需对超滤系统进行化学清洗。

化学清洗系统一般包括清洗水箱、清洗水泵及清洗过滤器。

• 清洗水箱

清洗水箱容积，按照膜组件水容积量计算出单套超滤装置的清洗液量，加上清洗管道及清洗过滤器内的清洗液量，再适当放一些余量。

• 清洗水泵

清洗泵流量：单套装置膜支数×清洗流量（1.0~2.0m3/h）

清洗水泵扬程一般取30 m，根据输送距离远近略有差异。

• 清洗过滤器

清洗过滤器流量可按清洗水泵的流量选取，过滤精度一般为5 μm。

• 其他配套

清洗系统除以上配套以外还需配备电加热器（加热清洗液促进清洗效果）、水射器（进药）等。

四、结语

工艺设计是超滤系统最重要的一个环节，一套合理的超滤工艺设计方案不仅能使超滤系统长期稳定运行，产水优质，还能有效降低运行费用和膜组件成本，真正达到提质增效。

本次介绍的超滤工艺设计板块就到这里结束啦，其他膜法水处理技术问题可以后期继续关注我们小艺讲堂，我们会定期更新不同主题的技术板块。