超滤培训教材
回收率 Recovery 滞留物 Retentate 滞留物排放 Retentate Bleed 交错流 Reversal Flow 上向流 Upward Flow 产水占总原水的百分比。 %回收率＝产水/原水×100 也称为浓缩物。进水中无法通过滤膜的部分，包括有 浓度高于其进水中含量的被截留固体物。 滞留物中自超滤单元排放掉的或再循环的部分。此排 放过程防止被截留固体物在膜过滤侧发生积累。 液体交错进入膜管内。 水从上进液管进入膜管内， 过 一段时间后改成从下进入，这样交错变化以改进膜内 流动条件 超滤膜组件的循环流向按照自组件底部向顶部的方向 流动。 第7页 共24页
超滤培训教材
3 超滤基本原理 3.1概述
超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离水中颗粒。超滤膜的孔径大约在0.002—0.1微米范围内（MWCO约为1，000-500，000）。溶解物质和比膜孔径小的物质能作为透过液透过滤膜，不能透过滤膜的物质将被截留下来浓缩于排放液中。因此产水（透过液）将含有水、离子和小分子物质，而胶体物质、颗粒、细菌、病毒和原生动物将被膜去除。
中空纤维超滤膜是一种很薄的聚合材料，由聚砜PS，聚醚砜PES，PVDF或聚丙烯腈（PAN）制成并带有非对称的微孔结构。不对称超滤膜拥有一层极光滑极薄（0.1微米）的孔径在0.002到0.1微米间的内表面，此内表面由孔径大到15微米的非对称结构海面体支撑结构支撑。这种小孔径光滑膜表面合较大孔径支撑材料的结合使得过滤微小颗粒的流动阻力很小并不易堵塞。
3.2基本原理
超滤是一个错流合切向流的过程，要过滤的液体沿膜表面流动。这样在中空纤维的内壁上形成流体剪切的条件，而使得污染物较难在膜表面形成。
第8页 共24页
超滤培训教材
要过滤的水经由超滤给水泵加压后输入膜组件中。由于膜内外的压力差，一部分水渗过滤膜，而水中的杂质则截留在剩余部分水中被过滤除去。
如果欲分离的杂质在膜上过多沉积，根据膜的类型不同，会导致难溶性盐沉积或形成部分覆盖层。所以要避免这一点，一部分水会成为浓缩液流出去掉，根据膜的类型和应用不同，这样的过程要持续进行或者在回流时进行。
下图是超滤膜过滤的基本原理图。
回流
浓缩液
入口
膜
泵
滤液
3.3超滤的特点
与传统的净化方式相比，超滤具有许多优点： ? 能完全去除微生物和微粒
对水中污染物去除率 组份 PM10
PM100
99.0%
胶体硅 99.8%
胶体铁 99.8% 99.0% 胶体铝 99.8% 99.0% 悬浮物 5 LRV 浊度 SDI
4 LRV
< 0.3 NTU (通常小于0.1 NTU) < 1.0 SDI
5 LRV 5 LRV
5 LRV 4 LRV
Giardia 6 LRV 原生动物 6 LRV 菌类 病毒
6 LRV 5 LRV
内病毒 4 LRV TOC
2 LRV
avg. 70% avg. 30%
第9页 共24页
超滤培训教材
? 过滤效果不受原水水质的影响 ? 能够去除耐氯的病菌
? 超滤的浓缩液中只含有原来水中含有的那些物质 ? 比起其它的传统方式，超滤中沉淀物的量明显较少
? 支架的紧凑结构提高了空间利用率，节省费用，也可在现有的厂房中，可以高
度灵活的增加装置配备。
? 超滤可以实现全自动化工业连续生产。
? 由于超滤几乎能完全滤去形成覆盖层的物质，所以可以在后续的膜净化步骤中
增加面积负荷，因而减小后续净化装置的规模。
第10页 共24页
超滤培训教材
4 流程模式
原水进入中空纤维内腔，由内向外通过纤维过滤。通常原水由膜件的一端进入，在30-40psi的压力驱动下流经整个长度的纤维。较高固含量的浓缩液自膜件的另一端排出。透过液经纤维膜壁的过滤流入膜件中心的透过液集水管中。透过液经集水管自每支膜件的中心流出。
超滤根据原水水质的不同一般有两种运行流程模式：死端过滤模式和循环过滤模式。
4.1 死端过滤模式
一般当原水中悬浮物和胶体含量较低时（如SS<5,浊度<5NTU）时采用。如下 图2：死端过滤示意图面图2所示，原水以较低的错流流速进入膜管，浓缩水以一定比例从膜管另一头排出。产水在膜管过滤液侧产出，水回收率通常是90%-99%，由原水水质决定。和循环模式相比，死端过滤的操作成本低，但回收率和系统的出水能力可能会受限制。这种模式通常需要定期快冲和反冲来维持系统出力，当污物积累到一定程度，就需要化学清洗来进行处理。
第11页 共24页
超滤培训教材
泵 膜
滤液
4.2 循环过滤模式
当原水中悬浮物含量较高及在大多数非水应用领域，就需要通过减少回收率来保持加膜管内部的高流速。这样就会造成大量的废水。如图3所示，为了避免浪费，排出的浓水就会被重新加压回流到膜管内。这样，虽然降低膜管的回收率，但对于整个系统，回收率仍然可以很高。在这种模式，进水连续的在膜表面循环。循环水的高速阻止了微粒在膜面积的堆积，并增加了通量。因为较少的进水成为产水，为了获得相同的产率，能耗就比死端过滤模式大。
回流
滤出物
入口
泵
膜
滤液
第12页 共24页
超滤培训教材
5 超滤膜的性能 5.1膜元件的操作范围
最高压力（水）：45psi（3.1bar） 最高压力（气）：15psi (1.0bar) 最高进水温度：104℉（40℃） 最低进水温度：32℉（0℃） 最大透膜压差：35psi (2.4bar) 最大反洗透膜压差：20psi (1.4bar)