随着当前环境污染问题的日益严重，传统给水厂处理的饮用水已经无法满足人们的生活需要，因此在传统的处理工艺后，进一步的深度处理就成了一种必然的发展趋势。
膜分离技术就是饮用水深度处理技术当中的一个重要的组成部分，其开发和应用也就显得尤为重要。超滤作为一种膜分离技术，是目前世界水处理领域研究的热点之一。超滤对去除水中微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，符合了饮用水水质不断提高的要求和工业给水预处理的要求。
1超滤技术原理概述
超滤是一种压力驱动的膜分离过程，主要由筛除机理去除水中杂质，在压力作用下，水从高压侧透过膜到低压侧，水中大分子及微粒组分被膜阻挡,水逐渐浓缩后以浓缩液的形式排出。超滤适用于分离大分子物质、胶体、蛋白质，所分离溶质的分子量下限为几千，所分离组分孔径范围1nm~0.05μm，有效地去除了水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，是替代活性炭过滤器和多介质过滤器的新一代预处理产品。
超滤膜的类型
主要有平板超滤膜、管式超滤膜、毛细式超滤膜、中空纤维超滤膜和多孔超滤膜。
超滤膜的材料又可以分为有机高分子材料和无机材料两大类，
“有机高分子材料主要有醋酸纤维素、聚丙烯、聚酰胺和聚砜，也可采用聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。
无机材料主要有陶瓷、金属、玻璃、硅酸盐以及碳纤维。
超滤技术的操作压力低，设备投资费用和运行费用低，无相变，能耗低，可有效分离水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，但对金属离子没有任何的去除能力，对小分子量有机物的去除能力较低。
2超滤在给水处理工程中的应用
2.1工程应用实例
无锡中桥水厂
无锡中桥水厂是无锡市自来水总公司下辖的最大的净水厂之一，主要供应市中心及城南地区用水，原处理工艺为常规的混凝/沉淀/消毒处理工艺，建设规模为60×104m³/d，分两期建设，一期工程于1992年6月建成投产，二期工程于1996年6月建成投产。
2008年11月，中桥水厂初步确立了以粉末活性炭/超滤膜处理工艺为主的深度处理改造方案并选用西门子公司的外压式超滤处理系统，该超滤膜净水系统主要由以下几部分构成:膜进水泵单元、自清洗过滤器预处理单元、超滤装置单元、膜擦洗系统、压缩空气系统、在线化学清洗系统、自动化控制仪器仪表系统。其他辅助系统包括化学清洗加热系统、反洗排水系统、中和系统。在运行过程中，中桥水厂共设置10套超滤装置，其中一套备用，系统中每个系列单元能够单独运行，也可同时运行，一个膜装置由两个膜堆组成，每个膜堆包括114个组件，共可安装228个组件，并预留12个膜组件位置备用。
系统运行后，出水水质全面达到且部分优于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求，浊度的平均值由改造前的0.31NTU降至0.04NTU，TOC的平均值由改造前的2,17mg/L降至1.98mg/L，藻类个数的平均值由改造前的47个/L降至0个/L，极大地提高饮用水的安全性。
天津杨柳青水厂
天津杨柳青水厂是天津自来水集团有限公司在2008年建成投产的膜处理示范工程，供水规模为5000m³/d。原水为滦河水，存在季节性藻类高发和低温低浊现象，具有明显的水质分期。
该水厂采用混凝-超滤短流程处理技术，超滤膜为国产内压式柱式超滤膜，并采用浸入式膜回收装置对柱式膜的反冲洗水进行回收。工艺特点是在处理过程中加入了氯氧化预处理，并在高温高藻期的膜系统中导入EFM（EnhancedFluxMaintenance），大大缓解了膜污染，延长化学清洗周期。用超滤反冲洗水回收装置对膜反冲洗进行回收处理，出水消毒后可直接进入清水池，每年可减少废水排放量22万m³。
该系统出水水质良好，系统4个膜组总出水浊度主要集中在0.07-0.08NTU，并始终小于0.1NTU，粒径大于2μm的颗粒数稳定在10个/mL以下。有机物含量和传统工艺出厂水相近，但总体趋势要优于常规工艺出水。在藻类的去除方面，系统的处理效果非常好，在产出水中未检出藻类。运行成本方面，该系统为0.289元/m³，而规模为11000m³/d的传统处理工艺为0.295元/m³。
台湾拷潭高级净水厂
台湾拷潭高级净水厂位于高雄县大寮乡内坑村，占地面积约六公顷，创建于1972年。拷潭净水厂设计出水量22.5万m³/d，最大出水量27.0万m³/d。拷潭净水厂与相邻的翁公园净水厂合计最大出水量31.32万m³/d。改造前该水厂存在的主要问题为：原水受到工业废水污染，水质急速恶化，净水厂无法有效保障水质安全，存在的主要水质问题是浑浊度、嗅味、色度、口感差等。
为改善高雄地区的民生用水问题，台湾省自来水公司决定在拷潭净水厂进行增设深度处理工艺的改造工程。改造工程采用UF／LPRO(超滤膜和低压反渗透膜)整合系统双膜法处理技术。
在原有快滤池和清水池之间增设PVC超滤及RO工艺。超滤系统采用3700支海南立升净水科技实业有限公司生产的LH3-1060-V型PVC合金超滤膜组件。通过超滤去除水中悬浮固体(SS)、胶体物质、藻类、孢子、细菌、病毒等杂质。部分超滤出水经过低压反渗透去除大部分离子如硬度、农药等溶解性物质。然后，根据水质情况将超滤和反渗透出水勾兑成符合标准的出厂水。处理过程大幅减少了化学药剂用量同时减少了污泥产量，有效提高了出水水质，生产过程高度自动化，与传统臭氧-活性碳处理工艺相比，节地节能。超滤系统的建设与运行成本己接近或低于传统处理工艺。运行五年多以来，超滤系统非常稳定，并一直保持高通量的运行状态，运行压力仅为0.05~0.08MPa。化学清洗周期平均为4个月，每次化学清洗后都能恢复到原有水平。
2.2工程技术比较
在以上三家水厂的膜处理工艺中，无锡中桥水厂采用在常规处理后设置膜过滤工艺，即在原有的60万m³/d常规给水处理系统基础上，新增15万m³/d规模西门子外压式超滤系统。该系统的主要特点是不设反洗水泵，在反洗时采用压缩空气反向压出膜腔内滤液同时膜丝外表面用空气擦洗，使系统回收率达到97%以上。膜组件采用上下两端进水、两端出水设计，大大改善过滤和反洗过程的配水均匀性。膜装置布置紧凑合理、扩展性好。同时该系统采用模块化设计，大大缩短工程建设周期。
天津杨柳青水厂为新建水厂，所采用的“混凝-超滤”短流程处理技术相对于常规处理工艺及中桥水厂的“粉末活性炭/超滤膜”处理工艺在构筑物方面省略了平流沉淀池、普通快滤池及生物活性炭池，在絮凝池后直接设置膜处理装置，降低施工成本，简单的工艺流程大大提高了总产水能力。但该工艺所需的附加处理设备较多，与常规处理工艺及“粉末活性炭/超滤膜”处理工艺相比相对繁琐，增加了化学废液处理、反洗水处理等两道主要工序。
台湾拷潭水厂与中桥水厂的改造思路类似，即在传统“混凝一沉淀一过滤一消毒”净水工艺的基础上增加超滤处理技术。但拷潭水厂采用“UF／LPRO”双膜法处理技术。该技术和中桥水厂的“粉末活性炭/超滤膜”处理工艺相比，节地节能。超滤系统的建设与运行成本己接近或低于传统处理工艺。同杨柳青水厂的“混凝-超滤”短流程处理技术相比无需增设附加处理设备。
因此，对于既有水厂改造工程，适于采用“粉末活性炭/超滤膜”处理工艺及“UF／LPRO”双膜法处理技术。新建水厂则适合采用“混凝-超滤”短流程处理技术。在具体处理工艺选择方面，需根据原水水质确定合适的工艺流程，而膜的选择应该通过不同产品现场中试实测数据，经综合比较后确定。
原标题：3个实例帮你掌握：超滤技术在给水工程中的应用现状
