某市Z水厂于2009年建成15万吨/日的超滤净水系统，至今该系统已稳定运行多年。文章以历来膜系统运行管理中遇到的工艺、设备问题为线索，就膜泄漏、膜污染、膜清洗和主要设备的维护等关注重点进行深入探讨，从而提出对系统优化、设备维护的合理建议。
1 超滤工艺运行中的问题
超滤技术虽日趋成熟，但在实际运行过程中超滤膜分离技术依然面临各种问题，其中最突出的是运行维护成本高。造成膜分离过程中运行维护成本高的重要原因有以下三点：①膜寿命的缩短;②膜污染而引起的通量下降;③辅助设备的维护。
2 膜泄漏分析
目前压力式的超滤膜及膜组件已经完成了产业化、商品化的推广，但在实际使用过程中还存在一些问题，需要从各个角度去优化、提升。其中膜泄漏就是超滤系统日常应用中急需面对和解决的一项关键问题，这也是造成膜寿命缩短的最主要原因。膜是否泄漏主要通过完整性测试(PDT)来判断。通常造成膜泄漏主要原因有以下几个：(1)膜丝破损;(2)膜两端封胶开裂;(3)连接件的密封失效。
图1 断丝
图2 断丝的修补
Z水厂膜泄漏主要原因是膜柱上端封胶开裂，下端较少，此开裂现象多呈无规律的分布在各组，一般集中出现在夏季高温期结束后。其无规律性也揭示了封胶开裂问题为整套膜系统普遍存在的共性问题，同时反映了工艺运行中可能存在某些不合理因素需要优化改进。
图3 O型圈上附着的砂性颗粒
图4 膜架变形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水厂在膜前端建成臭氧-生物活性炭工艺，此后膜的各项污染指数均有所下降，针对湖泊原水水质情况，分析对膜造成污染的物质主要有以下几种：无机污染(金属物质)、藻类以及微生物。通过电镜分析得无机污染来源于湖泊水中固有的Si和Al;每年夏季的高藻对膜也会产生的污染;膜微孔中附着的微生物等，一般这几种污染物质可通过维护性清洗和化学清洗得以较好去除。
图5 原水藻类与2-MIB的对应关系
图6 高藻期间膜组污染曲线图
膜的物理和化学清洗方式较多，制膜厂家会根据膜的材质、制备方式、原水水质条件以及膜污染的主要形式等，采用适宜的清洗方式和清洗药剂。Z水厂膜的清洗方式主要有三种：反洗、维护性清洗和化学清洗，其主要参数和作用见表1。
表1 膜系统的主要清洗方式
表2 酸洗药剂更换前后R值恢复率比较
表3 浸泡不同时间膜R值的恢复率
图7 2#膜浸泡12小时R值恢复效果
图8 3#膜浸泡18小时R值恢复效果
表4 酸剂pH值对清洗效果的影响
4 主要设备的维护
4.1 核心设备
作为一个系统工程，超滤膜是其核心，而其他辅助单元与配套设备的稳定也极为关键，只有当系统中的每个子单元都正常运行，才能保证超滤膜正常使用，任一细小环节的故障都将影响整体运行。
Z水厂膜系统共有200多个阀门其中约80%的阀门为气动阀，通过这些阀门的快速切换实现膜的自动化控制。其中一些共用阀门，其启闭十分频繁，因此在该子系统中气动阀门稳定就显得尤为关键。
图9 空压机出气管路改造图
图10 气动执行器内部磨损痕迹
4.2 其他辅助设备的维护要点
4.2.1 进水单元
进水单元主要由4台进水泵(变频控制)和一套真空引水系统组成。在该子单元中需重点关注真空引水系统，该系统经常出现的问题如：循环冷却水箱、气水分离器的材质问题(铸铁)，长期使用后会生锈腐蚀，冷却水箱内的腐蚀颗粒物随补充的工作液进入真空泵，造成叶轮和泵体的磨损;而气水分离器会因腐蚀逐渐堵塞，无法正常排气和回流部分工作液。若是真空引水系统无法工作直接导致水泵无法满足气动液位要求，影响水泵供水，最终造成膜系统的停运。
4.2.2 自清洗过滤器的维护
自清洗过滤器又称保安过滤器，其内有200um的滤网，起预过滤、降低膜损伤风险。关于自清洗过滤器的安装是否必要在国内净水行业说法不一，但笔者认为Z水厂膜断丝率较低是因为自清洗过滤器起保护作用，尤其在工程调试阶段，可有效防止造成膜丝损伤。
4.2.3 加药清洗系统的维护
加药间内主要设备包括用于投加化学清洗药剂(次氯酸钠、柠檬酸、磷酸、无水亚硫酸氢钠和氢氧化钠)的计量泵各两台，若干储液罐，用于提供膜清洗循环水的加热水箱一座和清洗循环泵两台，以及屋顶抽风系统一套。
5 总结
Z水厂超滤膜系统运行至今已进行一系列系统优化和完善工作，在此过程中积累了关于膜系统突发状况的处理方法和对进口设备稳定运行的维护保养经验。值得一提的是，超滤处理是个系统工程，其生产和设备管理应该跳出单单关注膜本身而忽视其他配套的模式：即在超滤系统日常运行中核心膜组件固然重要，而辅助子单元与配套设备的有效、稳定也不容忽视;在核心膜组件中，除了关注膜丝本身的质量之外还需重视其零配件的配置和完好情况。只有当所有子单元有效组合，稳定运行，定期维保，才能保障超滤系统的正常出水，发挥其良好的过滤截留作用。
本文完整内容见《中国给水排水》杂志“运行与管理”栏目2015年第24期，作者为无锡市自来水有限公司邹琳，李臻，笪跃武，周圣东，戎文磊。
