9.12 中空纤维微滤、超滤膜过滤

9.12.1 在饮用水处理领域，压力式或浸没式中空纤维微滤、超滤膜过滤是目前国内外普遍采用和得到广泛认同的过滤方式。故规定应采用这两种工艺形式。
    由于没有统一的中空纤维膜产品标准且成膜材料和工艺的差异较大，即使在相同水质条件下，不同膜材料或产品的水处理性能往往有较大差异。而相同膜材料或产品在水质和水温变化的条件下其水处理性能同样会有较大变化，膜处理系统的主要工艺设计参数较难标准化。因此其主要设计参数应经过试验或者参照相似条件下的工程经验确定。
9.12.2 用于饮用水处理的膜满足涉水卫生要求是最基本的要求。为使膜在使用过程中经受住压力、流速、温度和水质等变化和氧化剂与酸碱剂的定期清洗对材料所带来不利影响，成膜材料应有良好的机械强度和耐化学腐蚀性，才能使膜具有合理的耐久性和生命周期。经调查，目前在国际上应用较广的为聚偏氟乙烯、聚醚砜和聚砜等成膜材料，在国内则以聚氯乙烯和聚偏氟乙烯为主。
    我国现行生活饮用水卫生标准的微生物控制指标中未对病毒提出控制要求，但对化学消毒很难灭活的“两虫”做了控制规定。虽然理论上全部膜孔径小于3μm的微滤或超滤膜均能实现对“两虫”的有效截留，但考虑到各种膜的孔径分布不尽相同，平均孔径不能代表最大孔径，故结合国内外已运行案例的应用情况规定膜平均孔径不宜大于0.1μm。由于饮用水中已知病毒的最小尺寸不小于0.02μm，因此如果对出水可能存在的潜在病毒风险有较严格控制要求时，膜平均孔径也可按不大于0.02μm来控制。
9.12.3 在相同压力条件下，由于单位面积的中空纤维膜产水量随水温的下降会有非常明显的下降。因此与传统的砂滤设计产水量不需要考虑水温的影响不同，膜处理系统必须确定设计水温，才能使工程设计既满足工程实际需求，又能做到经济合理。本条规定的正常设计水温和最低设计水温是基于我国不同地域不同季节的水温差异而提出的。设计中允许结合当地条件和工程需求做一定调整。对于夏季和冬季供水量变化不大的地区，也可将最低设计水温作为正常设计水温。
9.12.4 通常夏季水厂供水量大于冬季，从节约工程投资考虑，允许采用膜处理工艺的水厂在不同水温时有不同的产水量，即夏季应满足水厂正常设计规模要求，冬季在满足实际供水量要求下可酌情降低产水量，故仅规定了正常设计水温的产水量要求。
9.12.5 相对于传统的砂滤，膜处理系统运行时物理清洗的频率和消耗的冲洗水量较高，水回收率一般在90％左右，故从节约工程投资和节省水资源角度出发做出本条规定。
9.12.6 由于聚丙烯酰胺具有胶水特性，一旦进到膜表面堵塞膜孔而引起膜通量的下降，且很难通过清洗恢复其膜通量，故做出本条规定。
9.12.7 对膜处理工艺系统中的过滤系统的基本组成、能力和配置数量做了规定。因膜组或膜池的功能与运行方式类似于滤池中的单格滤池，其最少数量的规定在参考了滤池分格数要求的基础上结合膜过滤的特性(水温、膜通量和跨膜压差的限制)而确定。
9.12.8 调查了国内外多个膜品牌供应商所提供的不同水质条件下气冲洗强度和水冲洗强度等情况，发现差异很大，故规定宜按供应商建议值选用。
    冲洗水泵和鼓风机采用变频调速，主要是可根据膜污染程度不同调整冲洗强度和减缓鼓风机频繁启动所导致的能耗过大现象，同时也可有效降低水泵全速启闭时对膜系统产生的水锤压力，延长系统寿命。此外，考虑到物理清洗的频度很高，故应设置冲洗备用泵和鼓风机。
    由于膜孔极易被水中细小的颗粒物堵塞，因此物理清洗用水应采用经过膜滤的产水。
9.12.9 低浓度化学清洗过程较为简单且所需时间不长，一般药剂浓度较低且不需加热药剂，清洗时通过药剂在膜系统中的几次循环来实现对膜系统的日常维护和保养，常用药剂为次氯酸钠。高浓度化学清洗过程则相对复杂且所需时间较长，一般荮剂浓度较高且有时需要加热药剂，清洗时通过药剂在膜系统中的多次循环，甚至浸泡来实现对膜系统的强化清洗，以尽量恢复膜通量，常用药剂有次氯酸钠、盐酸、柠檬酸和氢氧化钠等。经调查，各种药剂的不同清洗步骤具有各自特点和效果，且存在较大的差异，故不对清洗周期和步骤做规定。
    由于用于膜化学清洗的次氯酸钠不需要连续使用，故其保存期不宜过长，否则其有效浓度会下降很多而造成浪费。
9.12.10 因膜过滤系统最常用的药剂具有氧化和酸碱腐蚀性，从安全使用角度考虑，化学药剂间应独立设置，药剂应分开储存、配置和投加。从方便使用角度考虑，药剂间宜靠近膜组或膜池。设置防护设备、洗眼设施和荮剂泄漏收集槽均是出于保护工作人员和设施的目的。设置通风设备则是为保持室内环境空气质量。
9.12.11 膜系统完整性检测通常有压力衰减测试、泄漏测试和声呐测试等方法，其中压力衰减测试和泄漏测试由于方法简单和结果准确而被普遍采用。
    过低的用气压力无法有效测出3μm的膜破损而可能导致“两虫”的泄露，从而使完整性检测失去作用。而过高的用气压力虽然能测出小于3μm的膜破损，甚至更细微的膜破损，但可能会导致膜的损伤。通过对国内外多个膜品牌的综合调查分析，由于膜材料、结构及使用条件的不同，用气压力范围及幅度变化较大，最低可至30kPa，最高可达200kPa，故未规定具体数值。
    完整性检测的用气若含有油珠，极易堵塞膜孔，因此应采用无油螺杆式空压机或带除油装置的空压机作为完整性检测的供气装置。
9.12.13 本条给出的主要设计参数是通过对国内外多个膜产品技术性能的综合分析，结合国内大部分已建成通水工程的设计和运行参数，并参照了现行行业标准《城镇给水膜处理技术规程》CJJ/T 251的有关规定而确定。冲洗强度和冲洗方式因差异太大而未做规定，设计时可按选定的膜产品供应商的建议值或通过试验确定。由于压力式膜处理工艺釆用泵压进水方式，驱动力相对真空驱动高，相同条件下其通量和跨膜压差的选样可高于浸没式膜处理工艺。
9.12.14 压力式膜处理工艺因其膜组件装填在封闭的壳体内且通量相对较高，发生污堵可能性和洗脱污堵的难度相对较高，某些情况下(进水悬浮物浓度高)采用死端过滤的方式将使上述不良状况加剧。同时由于其泵压进水的方式和组件的结构特点，采用内压力式中空纤维膜时，可实现防污性能较好的错流过滤方式。
9.12.16 供水泵采用变频调速是为了适应运行过程中过膜流量和压差的变化，并节能降耗。同时也可有效降低了水泵启闭时对膜系统产生的水锤压力，延长系统寿命。
9.12.18 对于内压力式中空纤维膜，预过滤器的过滤精度一般不超过200μm。对于外压力式中空纤维膜，预过滤器的过滤精度一般不超过500μm。
9.12.19 通常压力式膜处理工艺系统产水直接进入水厂清水库池，当清水库池进行水量调节水位变化时会使膜产水侧的背压发生波动而影响膜系统的稳定运行，因此其出水总管上应设置稳定背压的堰或其他措施。
9.12.20 有压排水容易导致排水不畅和可能产生逆向污染，故做出本条规定。
9.12.21 压力式膜处理系统内有众多的检测控制设备，且膜组件和管道大部分采用塑性材料，因此不应处在日晒雨淋的室外环境或室内阳光直射的环境。
    各个膜组间的配水均匀是保障膜处理系统内所有膜组负荷均等和系统稳定运行的关键条件。每个膜组上膜组件连接数量越少，各膜组件间的配水均匀度越高，但会导致工程建设的经济性下降，同样连接数量越多则配水均匀度将下降。因此应通过精确计算并辅以仿真分析的手段来科学确定连接数量。
9.12.22 膜组周边设置一定的空间的通道是为了便于日常巡检、维护和设备大修或更换时的交通畅通。山于膜组是由许多零件现场组装而成，维修保养时也不允许起吊整个膜组，车间内没有大型起吊件，故膜车间可不设起重设备。
9.12.23 化学药剂一旦进入产水侧将会引起严重的水质事故，因此应设置自动安全隔离设施，通常在化学清洗系统与膜产水侧连接处采取设双自动隔离阀的措施。
9.12.24 本条所规定的设计参数是基于对国内外多个膜品牌的膜产品技术性能综合分析，结合国内大部分已建成通水工程的设计和运行参数，并参照了现行行业标准《城镇给水膜处理技术规程》CJJ/T 251的有关规定而确定的。冲洗强度和冲洗方式因差异太大而未做规定，设计时可按选定的膜产品供应商的建议值或通过试验确定。专门规定冲洗强度的计算方法是基于浸没式膜的布置特性和行业的共性做法而得出。
    浸没式膜处理工艺因为采用真空负压出水方式，其驱动压力为不变的环境大气压。因此相同条件下其通量和跨膜压差的选择应低于压力式膜处理工艺。
9.12.25 由于浸没式膜处理工艺采用产水侧负压驱动出水，相同条件下膜通量较压力式低，膜表面的污堵相对容易洗脱，且膜组件上所有膜丝外壁完全裸露并直接与膜池内的待滤水接触。因此其出水驱动方式、运行状况和膜组件结构决定了其只能采用外压力式中空纤维膜和死端过滤方式。
9.12.26 每个膜池进水设堰可保证各膜池的进水流量的均匀。
9.12.27 在膜产水侧形成负压驱动出水是浸没式膜处理工艺的最主要特点。通常是采用膜产水侧通过水泵抽吸形成负压驱动出水并为出水流至下游设施提供克服管道阻力的动力。当膜池内的水位与下游设施进水水位高差足以克服过膜阻力(最大跨膜压差)和出水流至下游设施的所有管道阻力时，也可采用虹吸自流出水方式。当膜系统日常运行流量变幅较大时，也可采用泵吸与自流相结合的方式，即流量大时采用泵吸出水，流量小时切换成自流出水以节约水泵运行能耗。
9.12.28 出水泵具有较小的必需汽蚀余量有利于快速、有效和稳定地形成真空。采用变频调速是为了适应运行过程中过膜流量和压差的变化，并节能降耗。同时也可有效降低水泵全速启闭时对膜系统产生的水锤压力，延长系统寿命。
9.12.29 真空控制装置的作用是真空形成、维持和破坏的指示以及真空泵与真空破坏阀启停的触发机构。
    由于浸没式膜处理工艺采用真空负压出水方式，其驱动压力为不变的环境大气压，为了适应运行过程中过膜流量和压差的变化，需要通过其产水侧的阀门施加阻力来实现，故应设置可调节型的控制阀门。而在集水总管出口设置水封堰是防止产水侧真空破坏的必要措施。
    真空控制装置设在集水系统的最高处可确保真空最不利点的真空度满足要求，避免出现假真空或未完全真空的不利现象，保障出水的稳定性。
9.12.30 设置排水管的主要作用是排除清洗废水或废液，同时具有排空膜池和排除池底积泥的功能。
9.12.31 由于膜池的水力过程与传统的砂滤池相似，故其排列的总体布局要求与砂滤池基本一致。膜池设在室内和室外设置加盖或加棚，主要是为了防止阳光直射膜组件和高温季节池壁滋生微生物。室内布置采取通风措施主要是考虑到膜在进行高浓度化学清洗时的化学药剂的挥发会在室内空气中积聚而对人员和设施造成伤害。
9.12.32 由于膜处理系统各功能要求及膜池的水力过程与传统的砂滤池相近，故其总体布局与砂滤池基本相似。
9.12.33 膜池内各个膜箱或膜组件间的配水、配气均匀是保障膜处理系统内所有膜箱或膜组件负荷均等和系统稳定运行的关键条件。
    由于膜丝直接裸露在池内，因此防止进水冲刷膜丝是保持膜系统完整性的有效措施。
    膜箱或膜组件布置紧凑将使膜池的面积利用率提高，减少无效空间和清洗时的水耗与药耗，节约土建工程投资和运行成本。
9.12.34 化学清洗池与膜池相邻并布置在每排膜池的一端将缩短进行异地高浓度化学清洗的膜箱或膜组件在膜池与化学清洗池之间的吊运距离，方便维护。在异地高浓度化学清洗的化学清洗池和就地高浓度化学清洗的膜池的池顶四周应设置围栏、警示标志、设防护设备及冲洗与洗眼设施是为了保护工作人员安全和不慎发生与化学平接触事故后的应急自救。
9.12.35 设置检修平台的目的是便于膜箱或膜组件的安装和维护；设接气点是为了在检修平台上对拆自膜池的有完整性缺陷的膜箱或膜组件进行具体破损点位置的确定性检测；设冲洗与排水设施是为了方便在检修平台上对拆自膜池的膜组件进行清洗，排除清洗废水和防止清洗废水进入膜池。
9.12.40 因化学处理池系膜处理系统专用设施，故宜邻近膜处理系统设置，以减少池深和管道距离。
9.12.41 当老厂改造场地受限制时，也可不分格。
9.12.42 为保证化学药剂处理的反应效果，应设置混合设备。通常可采用池内设潜水搅拌器或利用水泵进行循环混合。