超濾系統(tǒng)中的超濾(Ultra-filtration, UF)是一種能將溶液進(jìn)行凈化和分離的膜分離技術(shù)。
超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過濾介質(zhì)，膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)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）、無機(jī)鹽及小分子有機(jī)物透過，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物。
工藝設(shè)計
一般工藝流程為：
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透設(shè)備-中間水箱-中間水泵-離子交換器-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-用水點 (2000版中國藥典傳統(tǒng)工藝)。
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-級反滲透-PH調(diào)節(jié)-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器- 微孔過濾器-巴氏消毒—用水點 (2005版中國藥典目前流行工藝)。
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透機(jī)-脫氣膜-中間水箱-中間水泵-EDI系統(tǒng)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點 (2005版中國藥典新工藝 )。
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-級反滲透 -PH調(diào)節(jié)-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-RO水箱-RO水泵-TOC分解器-EDI系統(tǒng)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點 (中國藥典用水、歐盟和美國藥典推薦工藝)。
原液－儲罐－加壓泵－精密過濾器－中空超濾設(shè)備－儲液罐－反洗水箱－反洗泵。
設(shè)備特點
1、超濾膜元件采用世界膜公司產(chǎn)品，確保了客戶得到目前世界上質(zhì)的有機(jī)膜元件，從而確保截留性能和膜通量。
2、系統(tǒng)回收率高，所得產(chǎn)品品良，可實現(xiàn)物料的分離、純化及高倍數(shù)濃縮。
3、處理過程無相變，對物料中組成成分無任何不良影響，且分離、純化、濃縮過程中始終處于常溫狀態(tài)，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，完全避免了高溫對生物活性物質(zhì)破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質(zhì)及營養(yǎng)成分。
4、系統(tǒng)能耗低，生產(chǎn)周期短，與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
5、系統(tǒng)工藝設(shè)計，集成化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，操作與維護(hù)簡便，工人勞動強(qiáng)度低。
6、系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級管閥，現(xiàn)場清潔衛(wèi)生，滿足GMP或FDA生產(chǎn)規(guī)范要求。
7、控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進(jìn)行個性化設(shè)計，結(jié)合的控制軟件，現(xiàn)場在線集中重要工藝操作參數(shù)，避免人工誤操作，多方位確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。
技術(shù)參數(shù)
使用狀態(tài)：錯流過濾或全量過濾,反向沖洗與快速沖洗
反沖洗壓力：小于0.1MPa
反沖洗：200L/m2/hr
反沖洗頻率：隨進(jìn)水水質(zhì)而變化15～60min
反沖洗時間：30-60sec
化學(xué)沖洗：隨膜材質(zhì)及膜污染情況而定
滅菌處理：NaClO沖洗每周一次至每月一次
特點：可以顯著提高沖洗強(qiáng)度有利于膜的再生

反滲透純凈水設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成
反滲透純凈水處理系統(tǒng)一般包括預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透裝置、后處理系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等。預(yù)處理系統(tǒng)一般包括原水泵、加藥裝置、石英砂過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器等。其主要作用是降低原水的污染指數(shù)和余氯等其他雜質(zhì)，達(dá)到反滲透的進(jìn)水要求。 　反滲透裝置主要包括多級高壓泵、反滲透膜元件、膜殼（壓力容器）、支架等組成。其主要作用是去除水中的雜質(zhì)，使出水滿足使用要求。
后處理系統(tǒng)是在反滲透不能滿足出水要求的情況下增加的配置。主要包括陰床、陽床、混床、殺菌、超濾等其中的一種或者多種設(shè)備。
清洗系統(tǒng)主要有清洗水箱、清洗水泵、精密過濾器組成。當(dāng)反滲透系統(tǒng)受到污染出水指標(biāo)不能滿足要求時，需要對反滲透進(jìn)行清洗使之恢復(fù)。
電氣控制系統(tǒng)是用來控制整個反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行的。包括儀表盤、控制盤、各種電器保護(hù)、電氣控制柜等。
反滲透裝置的特點
1.反滲透膜為進(jìn)口卷式復(fù)合膜。膜材質(zhì)：芳香族聚酰。
2.透水量大，脫鹽率高。正常情況下≥98%
3.對有機(jī)物，膠體、微粒、、、熱源等有很高的截留去除作用。
4.能耗小，水利用率高，運(yùn)行費(fèi)用低于其它脫鹽設(shè)備。
5.分離過程沒有相變，具有可靠穩(wěn)定性。
6.設(shè)備體積小，操作簡單、容易維護(hù)，適應(yīng)性強(qiáng)，使用壽命長。
反滲透純凈水設(shè)備的設(shè)計特點
1、通過對水的壓力達(dá)到對水的深層過濾。反滲透純凈水設(shè)備除了包括一般的過濾器之外，還具有精細(xì)過濾器、顆?；钚蕴窟^濾器和壓縮活性炭過濾器。精細(xì)過濾器具有比一般過濾器更精細(xì)的過濾功能，能更好地過濾水中的雜質(zhì)。正如我們所知道的，活性炭具有良好地對異味、雜質(zhì)的吸附過濾功能，反滲透式純凈水設(shè)備運(yùn)用雙重活性炭過濾器實現(xiàn)了對原水的深層過濾加工，提高了設(shè)備的過濾效率。同時，通過增加水的壓力來增強(qiáng)過濾能力也是一種創(chuàng)新。
2、反滲透純凈水設(shè)備的核心是反滲透膜的應(yīng)用。反滲透膜是一種孔徑極小的過濾膜，利用這種膜可以實現(xiàn)對原水的超精細(xì)過濾，同時可以把水分成較高濃度和低濃度。較高濃度的水可以被循環(huán)再利用，低濃度水就是純凈水，可以供人使用。
主要用途
1、制取電子工業(yè)生產(chǎn)如顯像管玻殼、顯像管、液晶顯示器、線路板、計算機(jī)硬盤、集成電路芯片、單晶硅半導(dǎo)體等工藝所需的純水、高純水；
2、制取熱力、火力發(fā)電鍋爐，廠礦企業(yè)中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水；
3、制取工業(yè)所需的大輸液、劑、藥劑、生化制品純水、無菌水及透析用純水等；
4、制取飲料（含酒類）行業(yè)的飲用純凈水、蒸餾水、礦泉水，酒類釀造水和勾兌用純水；
5、海水、苦咸水制取生活用水及飲用水；
6、制取電鍍工藝用去離子水；電池（蓄電池）生產(chǎn)工藝的純水；汽車、家用電器、建材產(chǎn)品 　表面涂裝、清洗沌水；鍍膜玻璃用純水；紡織印染工藝所需的除硬除鹽水；
7、石油化工業(yè)如化工反應(yīng)冷卻水；化學(xué)藥劑、化肥及精細(xì)化工、化妝品制造過程用工藝純水；
8、賓館、樓宇、社區(qū)機(jī)場房產(chǎn)物業(yè)的供水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及游泳池水質(zhì)凈化；
9、線路板、電鍍、電子工業(yè)廢水處理及回用；
10、生活、、制革、印染、造紙工業(yè)廢水及垃圾滲瀝液的處理；

為什么要進(jìn)行反滲透膜清洗？
在正常運(yùn)行一段時間后，反滲透膜元件會受到在給水中可能存在的懸浮物質(zhì)或難溶物質(zhì)的污染，這些污染物中常見的為碳酸鈣垢、垢、金屬氧化物垢、硅沉積物及有機(jī)或生物沉積物。 污染物的性質(zhì)及污染速度與給水條件有關(guān)，污染是慢慢發(fā)展的，如果不在早期采取措施，污染將會在相對短的時間內(nèi)損壞膜元件的性能。
反滲透膜污染的清洗方法?
清洗反滲透膜時建議采用膜的清洗劑。確定清洗劑前對污染物進(jìn)行化學(xué)分析是十分重要的，對分析結(jié)果的詳細(xì)分析比較，可保證選擇的清洗劑及清洗方法，應(yīng)記錄每次清洗時清洗方法及獲得的清洗效果，為在特定給水條件下，找出的清洗方法提供依據(jù)。
清洗反滲透膜元件的一般步驟?
1.用泵將干凈、無游離氯的反滲透產(chǎn)品水從清洗箱（或相應(yīng)水源）打入壓力容器中并排放幾分鐘。
2.用干凈的產(chǎn)品水在清洗箱中配制清洗劑。
3.將清洗劑在壓力容器中循環(huán)1小時或預(yù)先設(shè)定的時間，對于8英寸或8.5英寸壓力容器時，流速為35到40加侖/分鐘（133到151升/分鐘），對于6英寸壓力容器流速為15到20加侖/分鐘（57到76升/分鐘），對于4英寸壓力容器流速為9到10加侖/分鐘（34到38升/分鐘）。
4.清洗完成以后，排凈清洗箱并進(jìn)行沖洗，然后向清洗箱中充滿干凈的產(chǎn)品水以備下一步?jīng)_洗。
5.用泵將干凈、無游離氯的產(chǎn)品水從清洗箱或相應(yīng)水源打入壓力容器中并排放幾分鐘。
6.在沖洗反滲透系統(tǒng)后，在產(chǎn)品水排放閥打開狀態(tài)下運(yùn)行反滲透系統(tǒng)，直到產(chǎn)品水清潔、無泡沫或無清洗劑（通常需15到30分鐘）。

目前市場上純凈水的供給主要以瓶裝和罐裝為主，雖然其具有便捷、運(yùn)輸方便等優(yōu)點，但從造價成本方面來考慮，管網(wǎng)供水不失為一種更經(jīng)濟(jì)、方便的供水方式。由于目前國內(nèi)還沒有關(guān)于純凈水管網(wǎng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，現(xiàn)綜合筆者對多個純凈水工程的設(shè)計經(jīng)驗和體會，針對純凈水管路設(shè)計總結(jié)了幾點看法，敬請同行提出寶貴意見和建議，共同交流。
1　管網(wǎng)布置
為避免形成管路二次污染及“死水”現(xiàn)象，整個供水管網(wǎng)應(yīng)布置成同程式循環(huán)管路，圖1是筆者常采用的幾種布置方式。圖1(a)適用于高度<50 m、立管數(shù)較少的建筑物。
(b)適用于高度>50 m、立管數(shù)較多的高層建筑。
(c)適用于單幢小高層或高層建筑。前者的循環(huán)泵既可放在屋頂，也可放在地面設(shè)備間;后者的循環(huán)泵應(yīng)放在地面，而且管路中要考慮減壓問題。
(d)適用于多幢多層或小區(qū)建筑。
(e)適用于高、多層的群體建筑。
無論采用哪種管網(wǎng)形式，都必須進(jìn)行管網(wǎng)平差，否則仍然有可能存在回水不暢、“死水”的問題。
3　供水方式
總的來說，管道純凈水的主要供水設(shè)備有循環(huán)泵、變頻泵、電磁閥等，供水方式也不外乎以上設(shè)備的幾種組合。
循環(huán)泵可根據(jù)建筑物的規(guī)模及具體情況而設(shè)置，這種方式要求循環(huán)泵定時循環(huán)且應(yīng)避開用水高峰以延長水泵的使用壽命。泵啟停次數(shù)不宜過繁，不要超過6次/h，循環(huán)按給水的80%計。此供水方式的優(yōu)點是既可保證水量、水壓的要求，又可節(jié)能。缺點是：制水設(shè)備只能放在屋頂，對建筑的要求很高而且給安裝維修、管理帶來不便。
②變頻供水
a.變頻泵+循環(huán)泵+電磁閥聯(lián)合供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天電磁閥關(guān)閉，變頻泵根據(jù)用戶用水情況自動變頻供水。夜間變頻泵停止工作，電磁閥打開，循環(huán)泵工作。循環(huán)水量可按給水量的計，循環(huán)時間一般為2 h，這樣既可保證白天水量的供應(yīng)又可節(jié)約電能，缺點是使用了變頻設(shè)備造價較高。
b.變頻泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，這樣供水系統(tǒng)中有兩臺變頻泵(一用一備)，互為備用。控制變頻泵的小為總用水量的40%為循環(huán)(A)，當(dāng)無用戶用水時，變頻泵的循環(huán)為A;當(dāng)用戶用水量A時，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變，變頻泵隨用戶水量的變化進(jìn)行變頻供水，此時回水管中循環(huán)回水為零。如果把變頻泵的小設(shè)定得很小的話，管路中循環(huán)流速就很小，效率低，節(jié)能不顯著;而若把變頻泵的小設(shè)定得>總用水量的40%，流速就會很大，水質(zhì)不能保證，因此把變頻泵的小控制在總用水量的40%為宜。與方法a相比，在用水量
c.變頻泵+循環(huán)泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，制水量定為用水量的1.5倍，不論有無用戶用水，循環(huán)回水都按制水量的1/3倍循環(huán)，變頻泵則根據(jù)用戶用水量的變化進(jìn)行變頻供水。與方法b相比，循環(huán)管路保持常循環(huán)狀態(tài)，但制水設(shè)備增加，投資，占地較大，耗電多。
4　供水管材
幾種常用的純凈水管材如下：
①不銹鋼管。優(yōu)點：抗高壓能力強(qiáng)、抗腐蝕、抗銹能力強(qiáng);缺點：造價高。
②硬聚氯乙烯管(UPVC)。優(yōu)點：抗銹、內(nèi)壁光滑、水力條件好、易于粘合、價廉;缺點：粘接接口易老化、承高壓能力較差。
③交聯(lián)聚乙烯管(PEX)。優(yōu)點：耐溫性好、耐壓，耐穩(wěn)定性和持久性好;缺點：只能用金屬連接件、價高。
④鋁塑復(fù)合管(PE—Al—PE，PEX—Al—PEX)。優(yōu)點：保留了聚乙烯管和鋁管的優(yōu)點，又避免了各自缺點，易彎曲、耐高壓、線性膨脹系數(shù)小;缺點：整體壁厚不均，影響管件連接質(zhì)量，采用銅接頭，價格較貴。
⑤聚丙烯管。優(yōu)點：耐溫、耐寒、耐高壓，價廉;缺點：易龜裂，同等壓力溫度小，管壁厚。
綜上可看出，各種管材各有優(yōu)缺點，用戶應(yīng)從實際出發(fā)合理選用，但必須保證所選管材不會給純凈水帶來管道的二次污染。從筆者做過的多個管道純凈水的管路設(shè)計來看，大部分運(yùn)行良好，沒有出現(xiàn)明顯的給、回水不暢，“死水”等問題。
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