一、超濾技術概述

    超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜分離技術，能夠將溶液進行凈化、分離或者濃縮，屬于純物理的凈水方式。超濾膜系統是以超濾膜絲為過濾介質，膜兩側的壓力差為驅動力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑（如水分子）、溶解性無機鹽及小分子有機物透過，而對水中的懸浮物、藻類、膠體、細菌、病毒、兩蟲等污染物能得到有效的截留，保證出水的微生物安全性。具有綠色、高效、節能、工藝簡便、過程易控制等優點，是新一代飲用水凈化工藝的較佳選擇，適用于原水藻類含量較高、濁度波動較大的地區。

    超濾膜的形式可以分為板式和管式兩種,管式超濾膜根據其管徑的不同又分為中空纖維、毛細管和管式。凈水廠一期中試驗設備的超濾膜即為中空纖維膜PVC復合材料。其中空纖維膜具有親水性強、低壓大通量、抗污性強、化學耐受性好的特點。

將超濾膜絲組合成可與超濾系統連接的組件稱為超濾膜組件，超濾膜組件分為外壓式和浸沒式兩種。外壓式工藝管道復雜，能耗高，超濾膜壽命相對較短，抗污能力差和系統占地面積大的特點適合4000-8000m3/d的中、小型水廠；而浸沒式超濾膜過濾精度要求較低，只作簡單預處理即可，另外浸沒式采用開放式系統設計，更適合對老水廠的升級改造，浸沒式相比外壓式在中、大型水廠的新建和改造中更有優勢。

二、超濾膜技術在我國的應用情況

    國家對水質安全、飲用水衛生標準要求越來越高，并己于2007年7月1日起全面實施新版《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）。同時我國目前大部分地區源水水質不斷惡化，人們對飲用水要求不斷提高，現有常規工藝己很難保證出廠水滿足新國標，有必要對現有工藝升級改造，自從2009年山東東營南郊水廠10萬m3/d浸沒式超濾膜技術應用于給水廠升級改造以來，國內多個城市膜處理技術水廠如雨后春筍般地不斷興起，隨后，江蘇南通蘆涇水廠以浸入式超濾膜技術為核心的短流程凈水工藝的“完美結合”， 即滿足了出廠水質要求又在工藝設計上科學合理，降低運行成本，再到2012年12月，以超濾膜為主導多種先進工藝組合的上海清浦水廠，其去污能力和出廠水質達到國內同行領先水平。如此看來，超濾膜在凈水行業的快速發展較之前常規工藝有著明顯的優勢。

三、超濾工藝針對目前水質的優勢

    超濾是目前自來水廠最有應用前景的水處理技術，應用于自來水廠時具有如下突出優勢：

1.出水水質優良、水質穩定。超濾膜出水水質好，能保證出水濁度低于0.1NTU，而一般臭氧-活性炭的出水濁度在0.2-0.3NTU左右。而且超濾膜出水水質不受進水水質波動的影響，當進水水質出現季節性波動或者突發性水質惡化的情況下，依然能保證出水濁度低于0.1NTU。

2.出水微生物安全性高。采用超濾可完全截留水體中的大腸桿菌、紅蟲、賈第蟲和隱孢子蟲等致病菌，保證出水的微生物安全性，不存在任何微生物泄露的安全隱患。

3.能有效去除藻類。超濾膜對藻類具有良好的去除效果，能完全去除水中的藻類物質，有效解決水中的藻類問題。

4.化學安全性高。超濾膜技術是一種純物理性凈水技術，凈水過程中無需添加任何化學藥劑，不存在氧化、還原等化學反應，化學安全性高。某些微污染水源（黃如河水）中溴離子濃度很高，采用臭氧氧化工藝將面臨溴酸鹽過量生成的嚴重限制，隨著臭氧投加量的增加，溴酸鹽生成量也逐漸增加。

5.降低消毒副產物生成量。由于超濾膜本身能有效截留水體中的細菌、病毒、兩蟲的微生物污染物，因此能減少消毒劑的投加量，進而降低消毒副產物的生成量。

四.唐山水司目前原水水質狀況和凈水廠一期工藝現狀

1.原水水質情況

據相關處室提供的陡河水庫原水近三年水質監測數據，水體水質大多數符合GB3838-2002《地表水環境質量標準》中Ⅰ類、Ⅱ類標準，但是化學需氧量（COD）、總P、汞達到GB3838-2002《地表水環境質量標準》中Ⅲ類標準；總氮指標為劣Ⅴ類標準?？侾、總N的超標預示著水體富營養化的趨勢嚴重。原水經過長時間的水庫存放，泥沙含量較小，濁度較低，冬季低溫低濁，夏季還會有藻類、劍水蚤增多的情況。

2.凈水廠一期工藝現狀

    凈水廠一期自1987年運行至今，工藝陳舊、設備老化現象嚴重，經多年來運行觀察，一期生產工藝存在著一些問題。絮凝和沉淀效果差，靜態混合器、網格反應池靠水力條件完成混合和絮凝，沉淀池采用斜管沉淀等對原水水量、水質突變等適應性差；虹吸濾池工藝老舊落后對cod、氨氮等去除效果有限，自動化程度低、水質易受人為因素影響，伴隨著夏季藻類、劍水蚤、搖蚊的增多，普通濾池會有微生物穿透的危險。

    綜合以上對原水水質和凈水廠一期工藝現狀的分析，從新國標對水質的要求來看，凈水廠一期工藝以難以解決水質不斷惡化的趨勢，因此必然要面臨升級改造。

五.選用超濾技術作為凈水廠升級改造的可行性

1.超濾膜的應用提高對原水的適應能力。超濾膜出水水質對進水適應性較常規過濾工藝高很多，例如當發生上游開閘放水或暴雨導致濁度突然升高時，或者水力絮凝條件不好導致沉淀效果差，還有沉淀池負荷大造成水質不好等情況，一期工藝將很難適應這樣的突然變化，而如果采用超濾膜工藝其依然能穩定地保證出水濁度≤0.1NTU。

2.超濾膜的應用提高供水安全性。超濾膜過濾作為純物理方式過濾，對藻類、病毒、兩蟲等有害微生物能高效去除，因此降低了原水和出廠水消毒劑的投加量，間接的減少了消毒副產物的產生，提高了出水安全性。

3.超濾膜組件可模塊化生產，老水廠技術升級改造簡單。膜裝置的標準化、模塊化與相對集約化，使傳統水廠的施工周期縮短。超濾水廠供水規模靈活，僅需要增減超濾膜組件即可，適用于任何規模供水量的凈化處理，容易改擴建；超濾水廠的工藝簡單，運行維護方便，占地面積小，施工周期短。在老水廠改造中，可以將膜直接放在沉淀池或者砂濾池里面，過濾后的水直接進入到清水池中，水質即可達到飲用水標準。該改造方式不僅提高了水質，而且由于中空纖維膜過濾面積大的特點能夠將產水量提高一倍，優勢明顯。

4.運行壓力低，運行成本有降低的可能。如果在過濾水頭損失允許的條件下，超濾膜在溫度適中時，水通過自身重力流經膜，即可透過膜壁，生產出優質凈化水，并實現很好的膜通量。水溫較低時才需加壓過濾以增加產水量，該運行方式可大大降低運行成本，電耗基本與傳統工藝相當。

5.超濾膜價格已降至可接受的水平，最適于城市水廠大規模應用。由于超濾膜工藝在國內水處理行業應用越來越普及，同時國內膜生產企業的技術不斷進步，使得膜的價格較國外低，并降至可接受水平，為水廠大規模應用提供了條件。