基于超濾膜技術的一體化產水系統在給水工程中的應用

魏旭東

（福建中閩水務建設工程有限公司）

1 超濾膜技術概述

超 濾（Ultra Filtration） 簡 稱UF，是利用超濾膜微透過和略透過的物理特性，過濾掉水體中的大分子溶質、雜質、藻類和細菌病毒等成分，只有水體溶液中的水分子、無機鹽分子和小分子量溶質可以通過膜的微孔到達膜的另一側，通過這種技術截流的分子量在500 ～50萬，對應的孔徑為0.002μm ～0.1μm[1]。

超濾膜具有以下技術特點：

①雜質去除率高，產水水質大大好于傳統水處理工藝；

②大量減少化學藥劑使用，減少二次污染；

③容易組合，并結合自動化技術成為一體化成套水處理系統，運維方便，可靠性高；

④化學穩定性高，耐強酸、堿且耐高溫140℃。可在較寬PH 值范圍內工作運行，可采用高溫消毒技術；

⑤過濾精度高，能有效濾除水中99.99%的膠體、細菌和懸浮物等有害物質，出水水質穩定且優良；

⑥組合靈活，根據不同產水量需求，靈活選擇不同數量的膜設備進行組合，形成一體化成套超濾膜設備，每套設備均可獨立過濾產出一定數量的凈水，多套一體化膜組設備并列運行，即可滿足一定數量的市政供水需求[2-3]。

2 研究背景及研究思路

福州XX 水廠工程設計日產水量5萬t/d。該項目地處XX 江畔，取水便捷，但項目場地面積較為有限，且項目地處于流域下游，原水水質一般且變化較大。另外該項目建設周期緊，需盡快建成以緩解周邊居民生產生活用水緊張的局面。

傳統的制水工藝流程為原水→加藥→絮凝反應→沉淀→濾池→清水→消毒→出水，需要建設一定規模的構筑物，建設周期長且建設成本高。

如果將超濾膜技術應用在制水工藝中沉淀后道的工藝環節，使用超濾膜組合成成套一體化標準設備，每套設備獨立完成過濾產水、氣水反沖洗、化洗EBF、化洗CIP 等工藝過程。每套設備都能獨立處理一定量的沉淀池后端出水，這樣采用一定數量的一體化超濾膜組成套設備就可以達到本工程5 萬t/d 每天的日產水量需求，簡化后道生產工序，縮短建設周期，節約建設成本。

3 工程實施設計

依據該思路，采用組合成套的超濾膜設備安裝在標準40 尺集裝箱高柜中，每臺柜內配置為44 支管式超濾膜，單支膜設計通量為50LMH，單套超濾膜組過濾產水能力為120m3/H，集裝箱高柜成套裝置帶有檢修門，同時滿足隔熱、通風、排水、照明要求，內置成套膜組設備的PLC 可編程邏輯控制系統柜，具有設備供電、控制、儀表數據采集，信號傳輸，遠程監控的功能。單套超濾膜組設備工藝流程系統圖見圖1。

圖1 單套超濾膜組設備工藝流程系統圖

圖2 超濾膜組設備陣列布置圖

依照本工程產水規模要求以及單套超濾膜組設備的生產能力指標，采用20套超濾膜高柜成套設備，組成5×4 產水設備陣列，原水經沉淀池增壓泵出水以后由總管引入超濾膜組設備陣列。經20套超濾膜組設備以后出水并入出水總管引出至清水池，再由送水增壓泵送出至市政管網進行供水。整個超濾膜組成水設備同時配備有EBF 化學清洗成套裝置以及CIP 化學清洗成套裝置，以滿足定期對超濾膜組設備進行化學清洗的需求。另外系統配置有2 套清水水箱用于儲存超濾膜組產出的清水。單套超濾膜組設備均采用PLC 進行自動化控制，整個工作流程為：

①產水，PLC 控制系統接收到進水增壓泵運行信號，打開超濾膜組進水電控閥與產水電控閥，設備進行產水工藝流程。

②設備汽水反沖洗，超濾膜組設備運行一段時間后，PLC 控制系統自動關閉進水電控閥以及產水電控閥，先后打開反沖洗水泵和鼓風機以及沖洗電控閥門進行單套超濾膜組汽水反沖洗，周期為2 次/h，汽水反洗持續時間為120s，定時吹掃結束后汽水反沖洗流程結束，關閉鼓風機、反沖洗水泵和電控閥門。

③除了汽水反沖洗，超濾膜組系統還需定期進行EBF 化學清洗以及CIP 化學清洗。EBF 化學清洗周期為每1 次/24h，CIP 化學清洗周期為每月1 次，化學清洗時均停止產水以及反沖洗流程。只打開化學清洗電控閥以及化學清洗回水閥，關閉其余閥門。

④單套模組設備配套有PLC 可編程邏輯系統控制柜，可以對產水，汽水反沖洗以及化洗等。

每一個工藝流程進行自動化控制，同時控制系統還采集本設備內配套的儀表的實時數據以及各個設備的運行工況，并存儲于系統控制柜內。每套PLC 系統控制柜具有網絡通信功能，可以通過光纖網絡實現多機聯網并列運行，由水廠中控室內的主控系統軟件平臺對每套設備的運行工況參數等進行實施監控，統一調配設備的生產運行。

工程超濾膜組設備陣列布置見圖2。

單支超濾膜組件可于工廠內組裝成套，在工程進入實施階段以后即可進行組合，便于規?；蜆藴驶a組裝，組合效率高、交期短，設備成套完畢即可單機調試完成，施工現場場地具備后即可進場安裝，只要按設計連接管路以及相關閥門即可，建設工期短、安裝簡易快捷，大量節約人工及材料費用，縮短建設周期，且可以適應不同供水規模的工程，產水水質穩定優良，組合靈活，同時設備可以配置有先進的自動化控制系統，可實現多機聯網并列運行，運行管理維護簡易方便，成本低。

4 結語

綜上所述，采用以上工程方案實施以后，由單支超濾膜組件組合起來的成套超濾膜產水系統設備在技術性和經濟性上可靠有效，先進易用并有極好的擴展性能，便于組合，可以適應不同供水規模的需求，快速組成一個具有現代化的管理水平的自動化供水系統，提升了整個供水工程集成度以及先進性，有利于節約工程項目的建設資金，避免材料浪費，縮短建設周期，造福人們的生產生活。