膜过滤原理、设计、操作手册
中水
依据《建筑中水设计规范》（GB50336-2002），中水水源按水质从优到低按以下排序: 1、冷凝冷却水；2、沐浴排水（卫生间、公共室的浴盆、淋浴等）；3、盥洗排水；4、空调循环冷却系统排水；5、游泳池排水；6、洗衣排水；7、厨房排水；8、厕所排水。
回用方式
1、全集流全回用方式。即建筑物排放的污水全部集流，经处理达到水质标准后全部回用。这种方式节省管道，但因为水质污染浓度高，处理费用高，目前这种方式的工程实例不多；
2、部分集流和部分回用方式。即优先集流不含厕所污水或不含厕所和厨房污水的集流方式，经过处理后加以回用。这种方式需要两套室内、外排水管道（杂排水管道、粪便污水管道）和两套配水管道（给水管道、中水管道），基建投资大，但中水水源水质较好，水处理费用低，管理简单，工程实例较多。一般按照回用范围又分为三种：1）建筑物自身处理回收利用方式；2）集中的楼群小区集中处理回收利用方式；3）城市地区性的回收利用方式。
3、全集流、部分处理和回用方式。这种方式是把建筑物污水全部集流，但分批、分期修建回用工程。这种方式适合已有建筑物为合流制排水系统而增建或扩建中水工程。我国已有这方面的工程实例。
处理工艺
中水处理系统一般由污水收集、调节、预处理单元、处理单元、深度处理单元、中水储存、中水输配等部分组成。预处理单元一般包括格栅、毛发去除、预曝气等；处理单元分为生物处理和物化处理两大类型，生物处理单元如生物接触氧化、生物转盘、曝气生物滤池、土地处理等，物化处理单元如混凝沉淀、混凝气浮、微絮凝等；深度处理单元如过滤、活性炭吸附、膜分离、氧化消毒等。
3.1 膜分离法membrane separation
以压力为驱动力，以膜为过滤介质，实现溶剂与溶质分离的方法。
3.2膜降解membrane degradation
指膜被氧化或水解造成膜性能下降的过程。
3.3膜堵塞membrane fouling
指膜因有机污染物、微生物及其代谢产物的沉积造成膜性能下降的过程。
3.4 膜结垢membrane scaling
指盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀。
设计卷式膜微滤、超滤系统进水时，可参照表3的规定
微滤的驱动压差为70kPa，自来水压力即可满足要求。
超滤的驱动压差为0.1～0.7Mpa。
纳滤的驱动压差为0.35～1.6Mpa，使用专用的泵压滤。
反渗透用于淡水和微咸水脱盐时，驱动压差为1.2Mpa以上；用于海水淡化时，驱动压差应达7Mpa，需专用的高压泵。
5.1.1 为防止膜降解和膜堵塞，须对进水中的悬浮固体、尖锐颗粒、微溶盐、微生物、氧化剂、有机物、油脂等污染物进行预处理。
5.1.2 预处理的深度应根据膜材料、膜组件的结构、原水水质、产水的质量要求及回收率确定。
5.1.3 进水温度范围：当pH值2～10时，运行温度5℃～45℃；当pH值大于10时，运行温度应小于35℃。
5.2微滤、超滤系统的预处理
5.2.1去除进水中悬浮颗粒物和胶体物，可采取混凝－沉淀－过滤工艺。可加入有利于提高膜通量，并与膜材料有兼容性的絮凝剂。
5.2.2微滤、超滤系统之前宜安装细格栅及盘式过滤器。在内压式膜系统之前，盘式过滤器过滤精度应小于100μm；在外压式膜系统之前，盘式过滤器过滤精度应小于300μm。
5.2.3当进水含矿物油超过表1数值或动植物油超过50mg/L时，应增加除油工艺。
5.3 纳滤、反渗透系统的预处理
5.3.1 防止膜化学氧化损伤，可采用活性炭吸附或在进水中添加还原剂(如亚硫酸氢钠)去除余氯或其它氧化剂，控制余氯含量小于等于0.1mg/L。
5.3.2 预防铁、铝腐蚀物形成的胶体、粘泥和颗粒污堵，可采用以无烟煤和石英砂为过滤介质的双介质过滤器去除。
5.3.3预防微生物污染，可对进水进行物理法或化学法杀菌消毒处理。
5.3.4控制结垢，加酸可有效控制碳酸盐结垢；投加阻垢剂或强酸阳离子树脂软化，可有效控制硫酸盐结垢。
5.3.5微滤或超滤能除去所有的悬浮物、胶体粒子及部分有机物，出水达到淤泥密度指数（SDI）小于等于3，浊度小于等于1NTU，可有效预防胶体和颗粒物污染和堵塞膜组件。
6.1.2 采用接触过滤工艺处理低浊度污水时，投药点与过滤器入口应有1.0m距离。
6.1.3采用活性炭吸附工艺时，活性炭过滤器的进口处应投加杀菌剂。
6.1.4还原剂和/或阻垢剂，应投加在保安（过滤精度小于等于5μm）过滤器之前。保安过滤器须安装压力表。
6.1.5 为防止预处理加酸、加氯造成管道及设备的腐蚀，在纳滤、反渗透系统的低压侧，应采用PVC管材及连接件，在高压侧应采用不锈钢管材及连接件。
6.1.6膜分离系统浓水，应处理后达标排放。
6.1.7一级多段纳滤、反渗透系统压力容器排列比，宜为2：1或3：2或4:2:1或按比例增加。
膜分离过程中主要的性能水平表征参数
（1）两组分过膜的透速比：两个不同组分透过膜体时的速率之比。
（2）透过组分过膜的透速率：透过组分透过膜体时的绝对速率。
（3）透过组分与截留组分的分辨率：被分离两组分间粒径、分子量、化合价、离子分类等分辨指标的接近程度，分辨指标越接近，分辨率就越高。
（4）对于多个膜品种构成的膜分离体系，衡量体系完整性的指标是该体系分离范围的广谱性。
膜分离的分类
（1）按提取物分类：提纯（水处理等以透过物为产物的膜分离过程）、浓缩（以截留物为产物的膜分离过程）、分离（将透过物与截留物均作为产物的膜分离过程）、提取（运用两个不同截留精度的膜分离组合过程，可得到被分离物中两个截留精度之间的物质成分，以该物质为产物的分离过程）
（2）膜材料分类：有机膜（聚砜、聚丙烯、聚丙烯晴、聚偏氟乙烯、聚醚砜、醋酸纤维素、磺化聚砜、芳香聚酰胺——制备工艺简单、膜元件容积率高、价格低廉、工作压力低、化学稳定性差、耐温性差、机械强度差、耐清洗能力差）；无机膜（金属、金属氧化物、陶瓷、玻璃——制备工艺复杂、膜元件容积率低、价格高、工作压力高、化学稳定性好、耐温性好、机械强度高、耐清洗能力强）
（3）处理精度分类：精滤（采用熔喷工艺成型的聚丙烯滤膜，也称为无纺布，截留悬浮物粒径5～50μm，工作压力0.05～0.10Mpa。）、微滤、超滤、纳滤、电渗析、反渗透、电渗析。
（4）膜体结构分类：依据膜体有孔与无孔结构形式的区别，半透膜分为多孔膜与致密膜，多孔膜中有过膜的大量透孔，致密膜则不存在透孔。依据膜体结构均匀与否，多孔膜与致密膜又各自分为均质膜（膜体结构在膜表面垂直方向上均匀一致）与非均质膜（膜体结构在膜表面垂直方向上不均匀）。一般情况下致密膜的处理精度要高于多孔膜，同样处理精度的多孔非均质膜较多孔均质膜的透速率高。同样透速比下的非均质致密膜较均质致密膜的透速率高。
微滤膜多为多孔的均质膜，膜孔在透过膜体时的孔径无规律性变化，过滤效率主要依靠平均孔径与孔隙率指标决定。
超滤膜多为多孔的非均质膜，膜体的给水侧具有一个致密层致使给水侧孔径较小，净水侧孔径较大。
电渗析的离子交换膜为致密均质膜，透水率有限，而正离子或负离子的透过率极高。
反渗透用芳香聚酰胺复合膜为非均质致密膜，在高透速率的较厚支撑多孔膜上复合一层高透速比的极薄复合层，同时实现复合结构膜的高透速率与高透速比，致密均质膜的膜结构在各方向上均匀一致并具有高透速比，但由于透速率过低一般不独立成膜，而用为复合膜的致密层。
（5）元件结构分类：板式膜、折叠膜、管式膜、中空膜、卷式膜
膜过程的机理
（1）多孔膜的筛分机理：孔径小于膜孔的颗粒可以透过膜孔，粒径等于膜孔的颗粒可以堵塞膜孔，粒径大于膜孔的颗粒被膜体截留。带电颗粒在膜表面及膜孔中的吸附截留，小于孔径的颗粒在孔口处的架桥截留作用。衡量多孔膜的性质有孔隙率（膜面中各孔面积之和与整个膜面积之比，孔隙率的高低决定着透速率的高低，为保证高的透速率要尽可能有高的孔隙率，但为了一定的机械强度，孔隙率是受到限制的）、截留孔径（膜孔径的均值也是重要指标，但过滤工艺更关心的是透过粒径的最大值和截留粒径的最小值。将截留率达到95%的物质粒径称为膜的截留粒径，透过率达到5%的物质粒径称为膜的透过粒径。多孔膜用于提纯工艺时应考虑透过物的最大粒径，用于浓缩工艺时考虑截留物的标称最小粒径）、孔径方差（材料和工艺的限制使得膜孔径不可能完全一致，必成某种数学分布，膜孔分布的均方差大小反映着孔径分布的集中与否，决定透过粒径与截留粒径的分辨率）三大指标。
（2）致密膜溶解-扩散理论：溶质与溶剂在膜表面的溶解速率不同，融入膜体后在膜体内的扩散速率也不同。溶剂的溶解与扩散速率远大于溶质的溶解与扩散速率时，溶质在原液侧富集，溶剂在透过液侧富集，实现了溶质与溶剂的相对分离，但不可能实现二者的绝对分离。
错流过滤技术
膜法水处理工艺根据被处理料液的径流方式不同分为全量（开流/死端）过滤与错流过滤。决定膜系全量或错流运行的重要因素是截留物与膜结构的可清洗性。多孔的超滤膜可采用错流也可采用全量过滤方式。反渗透膜系统只能采用错流运行方式。
中空超滤系统的内压式双向流运行方式，内压式中空纤维超滤系统错流工艺本已具有一定的自清洗能力，但由于超滤工作压力在0.1Mpa，错流运行方式下给水侧与排水侧的压差较大，给水侧的产水流量与污染速度远大于排水侧，可间歇转换中空膜的给水与排水流向，减缓给水侧的污染程度、充分利用排水侧的冲洗效应。
（1）全量过滤：工艺简单、回收率高、间歇工作方式。回收率恒等于1。透过流垂直透过膜体，截留物滞留在原液侧，特别是聚集在原液侧膜表面形成对膜体的污染。清洗周期短
（2）错流过滤：工艺复杂、回收率低、连续工作方式。回收率恒小于1。透过液垂直透过膜体，浓液与膜体形成切向径流，对聚集膜表面的截留污染物起到冲洗作用，具有自清洗功能，可减缓膜污染速度。清洗周期长。错流速率与透流速率的比值即错流比。比值过低时不能形成有效地切向冲洗径流，并因雷诺系数低而不能形成有效湍流，浓差极化严重，错流效果差。比值过高会造成水源的浪费和能耗的增高，卷式膜元件浓淡水径流之比高于5:1。
膜的清洗
一定意义上讲，膜元件的寿命取决于清洗的有效程度。以压力为动力源的膜污染，主要包括无机物污染、有机物污染、微生物污染。多孔膜的污染以有机物与微生物污染为主，辅以无机物污染。致密膜的污染以无机物污染为主，以有机物和微生物污染为辅。膜元件的清洗包括水力冲洗与化学清洗，每一分支又可分为正洗与反洗，超滤膜工艺中还可用加压气洗。全量过滤下超滤系统的频繁正反冲洗是不可或缺的，负荷反渗透膜系统不允许反冲洗。
水力冲洗是停止系统的产水过程，以较低压力与较大流量对膜面进行正洗及膜孔进行反洗形成高速径流，消除浓差极化层，破坏不牢固的各类垢层。水力冲洗工艺中存在冲洗的频率、时间、压力、流量等冲洗工艺参数。正冲洗工艺简单但效果差，反冲洗工艺复杂但效果好。正冲洗流量是主要参数，反冲洗压力是主要参数。正冲洗用水即是给水水源、反冲洗用水是系统产水。错流方式的冲洗水可以回用，全量过滤的冲洗水一般排放。冲洗时间与冲洗效果直接影响着系统的工作效率，决定冲洗频率的是给水水质、运行方式和运行参数。
清除有机物用碱，清除无机物用酸，清除微生物用氧化剂，且采用多种药液轮换的清洗方式。化学清洗的径流形式与水力冲洗基本一致，但清洗液流量的作用趋弱，药剂成分、浓度、温度、清洗时间、浸泡时间、表面活性剂浓度等因素上升为主要地位。陌生系统的清洗前要进行给水水质的检验或打开膜容器检查元件表面残留的污染物。在线清洗周期短、工艺简单、效果欠佳；离线清洗的周期长，工艺复杂，但效果好。长流反渗透系统中，前部元件基本为有机物污染，后部元件基本为无机物污染。
严格遵循预处理、膜处理、后处理的分级处理原则，合理设计各级膜与非膜处理工艺及其先后次序。分级处理实质是由不同过滤精度的不同过滤工艺，分段截留全部截留物谱系中的特定粒径区段。高过滤精度工艺的设备及运行成本一般高于低过率精度工艺成本，过滤工艺精度最优设臵的基本原则为：
（1）低成本工艺在前，高成本工艺在后
（2）低成本工艺重载，高成本工艺轻载
（3）低成本工艺较高成本工艺清洗频率高
（4）低成本工艺较高成本工艺换膜周期短
按上述原则进行优化设计，形成过滤精度梯度与过滤成本梯度。膜及非膜系列水处理工艺中的优化配臵多级截留工艺概念，以及特殊物质定点清除工艺概念，构成了贯穿膜法系统系列工艺设计的基本思想。
理想半透膜
开放式容器内放臵隔膜，膜两侧分别放入浓度不等的溶液。当为全透膜时，高浓度溶液中的溶质及低浓度溶液中的溶剂将会透过隔膜分别向对方溶液扩散，膜两侧溶液浓度相等时扩散过程结束，膜两侧溶液液位相等。当放臵只透过溶剂而不透过溶质的半透膜时，低浓度溶液中的容积透过膜体像高浓度溶液中扩散。半透膜对溶质扩散的阻断及对溶剂扩散的传递现象称为渗透。渗透过程膜两侧液位差会不断增加，形成了渗透过程的阻力；水位差阻力和扩散动力完全抵消时达到渗透平衡。平衡时浓淡溶液两侧的水位差称为两侧溶液的渗透压差。低浓度溶液为纯溶剂时，平衡状态下水位差即为高浓度溶液的渗透压。高浓度溶液侧施加一低于渗透压的压力，渗透将中止，压力达到渗透压差时不会发生渗透现象，高于渗透压差时，高浓度溶液中的溶剂将向低浓度溶液中反向渗透，称为反渗透或逆渗透。半透膜对溶质具有100%截留效率时，为理想半透膜。
膜的透水通量正比于膜两侧水力压差与渗透压差的差值，该差值为纯驱动压NDP。膜的透盐通量正比于膜两侧盐浓度的差值。针对给定的膜元件及给水/浓水流道条件，浓水流量是影响浓差极化的重要因素。只有浓水流量达到一定水平，给水/浓水流道中径流的雷诺系数达到一定数值时，才可能产生有效的湍流层，减小层流层厚度，从而减小浓差极化度。一般对膜元件浓水流量具有最低数值要求。层流层的厚度还与浓淡水流量的比例相关。浓淡水比例高时层流层变窄，，浓差极化度低，比例低时则层流宽，浓差极化度高。一般膜元件的浓差极化度应保持在1.2水平下，浓淡水流量比例5:1运行要求是粗略的限制量。
透盐率
脱盐率
盐通量与水通量之比即为产出淡水的含盐量
微滤、超滤Microfilter,Ultrafilter 超滤工艺臵于预处理系统的前级，可有效降低炭滤器、软化器等后级工艺的清洗周期。（1）分臵式超滤工艺结构：超滤膜组件与原水容器的分臵，加压泵将原水从容器中抽取，并向超滤提供工作压力，结构是给水深加工领域常用的超滤工艺结构。新型的混凝-超滤工艺取代传统的混凝-砂滤工艺，并以20～100μm精度的叠片过滤（盘过滤）或以5～20μm精度的纤维过滤器作为超滤工艺预处理。为加强超滤或者纤维过滤器的效果，在盘滤或纤维过滤前投加混凝剂。
（2）浸没式超滤工艺结构：超滤膜组件浸没于生化反应池中，由真空泵产生的负压提供超滤装臵的工作压力。污水处理领域常用的工艺结构。中空超滤膜组件的帘式结构横臵运行方式，有利于曝气进行膜清洗，但膜丝易于机械损伤而折断。中空帘式结构立臵运行方式清洗效果差，但机械损失较小。板式超微滤结构的机械强度最高，不存在断丝问题，但容积率低，设备效率低。
超滤膜材料及结构分类
水处理领域常用的有机超滤膜主要由聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚丙烯晴、聚偏氟乙烯等多种有机材料构成，截留分子量一般在50～200KDa。
内压膜膜丝内径一般0.6～1.2mm，外径一般1.0～1.6mm。内压膜的内表面孔径较小，形成致密层用于分离，膜体内形成较大直径穿透型孔道用于导水井并提供机械支撑。多通道膜丝外径与单通道膜丝外径基本一致，通道内径较小，但总的膜面积有较大扩展，可有效提高中空膜的机械强度与容积面积。
中空超滤膜组件用环氧树脂将中空丝束封在筒形容器中，浇注的树脂在筒形容器的两端被固化及切割，形成如管式换热器的结构。该结构的两端各加装一个封帽即可形成超滤组件，进水口与浓水口一般在组件两端的封帽上，产水口在筒壁上的称为径向产水结构，在封帽上的称为轴向产水结构。
超滤膜组件的安装可分为平卧与直立两种方式。平卧安装方式的膜堆集成度高、占地面积小、适用于大型或超大型规模系统，污染物易于在下半部膜表面沉积，不宜于膜组件清洗。直立方式虽占地面积较大，但由于易清洗、抗污染、应用广泛。平卧方式是以运行成本换取空间
成本，直立方式是以空间成本换取运行成本。
超滤膜组件的系统排列也存在串联与并联两类排列方式。水处理中单支超滤膜组件的产水流量大、回收率高、膜组件压降大，多支的串联结构将造成后段组件产水率的大幅下降，均采用多支膜组件简单并联结构。这是水处理超滤工艺与反渗透工艺在系统结构方面的重要差异。由于超滤系统短流程特征，无论是直立式或平卧式安装，水处理超滤膜系统的实际流程仅为单支膜长，一般在1.5m以内。
立式超滤膜组件一般存在下进上出、下进下出、上进上出、上进下出四种方向组合。无论进水方向如何，膜内外侧下端与上端之间均存在一个正值的重力压差。为减小超滤膜组件运行时上下端产水通量的差异，应保持膜内外两侧的径流压差方向一致，即采用下进上出或者下进上出的径流方向。加压泵出口偏低，采用上进方式的管路压力损失较高。为防止停泵时产水贮箱水位对膜组件的反压，超滤产水均从贮箱上端注入，采用下出方式的管路压力损失较高。综合膜组件产水通量平衡以及膜组件外部系统环境因素，超滤系统应采用下进上出径流方向。
超滤膜污染主要由于悬浮物污染、有机物污染、微生物污染甚至少量的无机物污染。膜污染不仅以吸附、堵塞、截留等形式出现，膜表面还将形成凝胶层和滤饼层，甚至产生微生物的大量繁殖。缓减膜污染的外部措施包括分散超滤工艺负荷的超滤前处理工艺、增大污染物粒径的混凝工艺和抑制膜内微生物滋生的杀菌剂投放工艺。内部措施主要包括减弱浓差极化的错流工艺、具有自清洗功能的双向流工艺与防止深度污染的频繁清洗工艺。错流工艺将1%～10%的进水里那个以浓水形式排放，形成对膜表面污染的切向冲洗，减少浓差极化减轻膜污染。过量的浓水排放将使系统回收率降低，且1%～10%的错流量不能产生较好的紊流效果，对膜表面的冲洗功能有限。尽管全量过滤工艺需要的频繁水力冲洗也将消耗一定原水，但所耗水量可使膜组件得到有效清洗，所以一些膜厂商会推荐全量过滤加频繁冲洗工艺。
顶部反洗是将反洗水经C口压入，从顶部B口排出；底部反洗是将反洗水经C口压入，从顶部A口排出；分别进行顶部与底部的反洗，可在反洗的同时分别加强对相应端部膜内壁的正洗
效果。超滤膜的工作环境较反渗透恶劣的多，但寿命要求更长主要是超滤装臵不但可以正冲洗而且可以反冲洗；不但可以采取酸碱清洗而且可以进行氧化剂杀菌。超滤膜的水源适应性强及运行寿命期长的优势、超滤膜的过度清洗也会产生断丝、严重缩短其寿命。
超滤系统设计导则
超滤系统的设计特征为:
（1）不同进水类型及浊度，对应不同的化学清洗药剂、清洗频率与清洗时间
（2）不同进水类型及浊度，对应不同的运行通量、设计通量、运行周期和回收率
（3）对于相同进水浊度、不同进水类型，存在着不同的运行参数与清洗参数
超滤系统运行特征
不同进水水质、不同超滤膜组件及不同运行参数下的系统产水指标特性。
（1）膜组件产水特征
超滤膜产水指标包括产水水质和产水通量。超滤系统的产水水质主要取决于膜丝的截留分子量，基本不随运行工况的变化。水通量决定于系统工况，运行时间及污染程度密切相关。超滤膜的运行特性主要集中于超滤的膜通量特性。膜通量不仅取决于膜的品种、跨膜压差及进水温度，还取决于进水浊度、运行时间和清洗效果等诸多因素。特定膜污染的运行特性因污染分为洁净膜特性和污染膜特性。洁净膜特性是指系统运行初期的通量-压力特性、
通量-温度特性、通量-水质特性。污染膜特性反映膜组件在污染过程中的通量衰减过程，包括通量-时间特性、通量-水力冲洗特性、通量-化学清洗特性。超滤运行时重要参数是超滤膜组件的跨膜压差P，它是超滤膜组件进水侧压力P f与浓水侧压力P c的均值与膜透水侧压力P p
的差值。工程上常用跨膜压差表征膜组件的期望工作压差。
（2）洁净膜组件特性：特定进水温度与浊度条件下，超滤膜通量随跨膜压差增长而上升；
对于特定跨膜压差，高进水温度或低进水浊度将产生更高膜通量；高进水浊度时，膜通量随跨膜压差的增长上升速度趋于饱和；进水浊度为0时通量-压力关系基本成线性关系。超滤系统应尽可能在较低的浊度范围内工作，对于高进水浊度工况则需纤维式过滤器前处理工艺。
（3）污染膜组件特性：特定进水温度、浊度及工作压力条件下，随运行时间延长、超滤膜通量持续衰减；高温低浊度及低跨膜压差条件下，超滤膜通量下降的速度减缓；
运行初期膜通量衰减速度较快，当膜污染达到一定程度时，通量衰减速率逐步放缓。（4）膜通量清洗特性：每次冲洗均不能使通量全部恢复，形成了通量冲洗特性曲线。经多次冲洗后的膜通量依然降至特定水平时需要进行膜的化学药剂清洗。通量清洗特性曲线的延伸过程，就是膜通量不可逆衰减过程。当过程达特定水平时，需进行膜组件的更换。
超滤的前处理工艺
超滤工艺对进水水质条件十分宽泛，恶劣水质对超滤系统将形成严重污染。解决超滤系统膜污染问题的方法是加强膜清洗与增加前处理两种方式。过多的前处理工艺，将增加系统工艺成本，降低系统的经济性。过弱的前处理工艺，将增加超滤膜清洗的频率与强度，降低系统的工作效率、增加了清洗剂消耗量与环境污染、降低了超滤膜的运行寿命，同样降低了系统的经济性。前处理应具有成本低廉、容污量大、便于清洗、产水水质好等特征。
（1）叠片过滤器：叠片式过滤器中的过滤部件是以颜色划分的具有不同沟槽精度的环形叠片。蓝、黄、红、黑、绿、灰分别代表聚丙烯材质叠片400 μm、200 μm、130 μm、100 μm、55 μm、20 μm六种过滤精度。一串相同精度的叠片放在一起并被弹簧压紧时，叠片之间的沟槽交叉形成具有多个过滤沟道的深层过滤单元，装入滤筒即可形成叠片式过滤器。过滤器进水由叠片单元外缘通过沟槽流向叠片单元内缘，水体流经由过滤沟道形成的每层18～32个过滤点形成深层过滤。内外缘压差达到一定水平时，过滤器转为反冲洗工序。水流方向的改变使得反冲洗水压拉开弹簧使得叠片间形成间距。滤筒壁上的三组喷嘴沿切线方向喷水可使叠片旋转并摩擦，冲洗掉截留在叠片上的污染物。反冲洗结束后，依靠弹簧的压力可自动恢复叠片的压紧状态并重新进入过滤工序。多个滤器组合成一个完整的叠片过滤器组时，可以在多数滤器运行时对某一滤器进行反洗，交叉反洗实现了滤器组的连续运行。一个滤器的反冲洗为7～20s，流量为10 m3/h，可以用滤器组的滤过水进行特定滤器的反洗，无需反洗水箱。系统设计时依据要气选择滤器直径及滤器组合个数，并多设一台滤器用于清洗。叠片过滤器对于大于过滤孔径的悬浮物有较好截留效果，对大颗粒悬浮物造成的浊度也有一定功效，但对小于截留孔径悬浮物造成的浊度几乎无作用，对COD 和色度全无效果。叠片式过滤器更适合高悬浮物且低COD水体的超滤前处理工艺。
（2）纤维式过滤器：典型的纤维式过滤器的中心导管外侧配有4层聚丙烯纤维，每层10
束，每束220股，每股200余根长丝。纤维丝在化学稳定性、耐酸碱能力、耐氧化能力、耐生物降解能力、机械强度等方面均具有良好性能。该结构相当于一个可拆装清洗的绕线式精滤滤芯。正常运行时。滤器的齿轮齿条回转机具有将各层纤维束紧固缠绕于中央导水管之上，形成约为50mm厚的深层过滤结构。运行时，进水径流通过纤维层压入中央导水管，截留物被截留于纤维层中，过滤纤维束的初始工作压差仅有15KPa，随截留物的积累，纤维间的缝隙逐步堵塞，纤维层内外压差增大。当压差达到50KPa或运行周期达4～6h时，可转入反洗状态。反洗时，回转机反向旋转，使纤维束松弛，每次反洗2～3min，反洗流量与产水水量相当，并配有800KPa气源供气水混合反洗。在反相清洗径流及底吹压缩空气的冲洗作用下，附着于纤维束上的截留物脱落并随反冲水排出。反冲洗结束后回转机具再次将各组纤维束紧固缠绕于中央导水管之上，重新进入运行状态。多台滤器并联运行时可实现轮流反洗系统成连续运行状态。不投加絮凝剂时过滤精度约为30 μm，投加适量絮凝剂则过滤精度可提高约5 μm。
6.2.1 工艺设计参数包括：
1) 处理水量，m3/d；
2) 处理水质；
3）膜通量，m3/m2·d；
4）操作压力，MPa；
5）反洗周期，h；
6）每次反洗时间，min。
6.2.2 工艺流程：微滤、超滤系统的运行方式可分为间歇式和连续式；组件排列形式宜为一级一段，并联安装。推荐基本工艺流程如图1。
产水量按公式（1）计算
式中qs ——单支膜元件的稳定产水量，L/h；
q0 ——单支膜元件的初始产水量，L/h；
Cm ——组装系数，取值范围为0.90～0.96；
Sm ——稳定系数，取值范围为0.6～0.8。
设计温度25℃，实际温度的波动，可用公式（2）修正产水量的计算：
膜组件数按公式（3）计算
浓缩液的浓度、体积可按公式（4）计算
式中C ——浓缩液的浓度，mg/L；
C0 ——进料液的浓度，mg/L；
V ——浓缩液的体积，L；
V0 ——进料液的体积，L；
R ——污染物去除率。
纳滤、反渗透系统设计
一级一段系统工艺流程：进水一次通过纳滤或反渗透系统即达到产水要求。有一级一段批处理式、一级一段连续式。推荐基本工艺流程如图2、图3。
一级多段系统工艺流程：一次分离产水量达不到回收率要求时，可采用多段串联工艺，每段的有效横截面积递减，推荐基本工艺流程如图4、图5、图6。
多级系统工艺流程：当一级系统产水不能达到水质要求时，将一级系统的产水再送入另一个反渗透系统，继续分离直至得到合格产水。推荐基本工艺流程如图7。
膜组件的排列形式可分为串联式和并联式。
单支膜元件产水量
设计温度25℃时单支膜元件产水量，m3/h。应按温度修正系数进行修正。也可以25℃为设计温度，每升、降1℃，产水量增加或减少2.5%计算。
6.3.2.2膜元件数量按公式（5）计算
式中Qp ——设计产水量，m3/h；
qmax——膜元件最大产水量，m3/h；
0.8为设计安全系数。
6.3.2.3压力容器（膜壳）数量按公式（6）计算
式中Nv ——压力容器数，
Ne ——设计元件数，
n ——每个容器中的元件数。
6.3.3 管道设计
6.3.3.1产水量大于等于50m3/h的纳滤、反渗透系统,进水干管设计流量应等于每只压力容器进水设计流量的总和。
6.3.3.2产水支管和干管的流速宜小于等于1.0m/s。
6.3.3.3各段产水宜直接输入产水箱。如各段产水管应并联到一根总管时，则应在每段产水支管上安装止回阀。
6.3.4 加药系统，应设臵带有温度计的药液箱，将药剂配制成一定浓度的溶液。加药方式宜采用计量泵输送，也可使用安装在进水管道上的水射器投加。
6.3.5 自动控制系统和仪表
6.3.5.1自控系统的监控项目应包括：
1）进水压力，MPa；
2）进水电导率，μS/cm；
3）产水流量，m3/h；
4）产水电导率，μS/cm；
5）浓水流量，m3/h；
6）浓水压力，MPa。
6.3.5.2进水管应设臵余氯监测器，并与还原剂加药装臵联动运行。
6.3.5.3高压泵进水口应设臵低压保护开关；高压泵出水口应设臵高压保护开关。
6.3.5.4当加酸调节进水pH值时，应设臵pH上、下限值切断开关；如进水设有升温措施，
则应设臵高温切断开关。
污水处理过程产生的膜分离浓水可并入污水生化处理系统；亦可与化学清洗废水、介质过滤器和活性炭过滤器反冲洗废水一并进行收集处理。
7.1.2微滤、超滤系统调试
7.1.2.1系统启动时，应开启浓水排放管阀门和产水管阀门，用自来水冲洗膜组件内的保护液，
直到冲洗水无泡沫为止。
7.1.2.2进水压力0.1MPa～0.4MPa，工作温度为15℃～35℃。
7.1.2.3调试项目应包括：
1）进水压力，MPa；
2）进水流量，m3/h；
3）产水流量，m3/h；
4）浓水流量，m3/h；
5）浓水压力，MPa。
7.1.2.4系统每连续运行30分钟，应反冲洗一次，反冲洗时间宜为30秒。
7.2.2.1膜系统启动前，应彻底冲洗预处理设备和管道，清除杂质和污物。
7.2.2.2膜系统进水管阀门和浓水管调节阀门须完全打开。用低压、低流量合格预处理出水赶走膜系统内空气，冲洗压力为0.2MPa～0.4MPa，Φ100mm压力容器冲洗流量为0.6m3/h～3.0m3/h，Φ200mm压力容器冲洗流量为2.4m3/h ～12.0m3/h。
7.2.2.3内有保护液的膜元件低压冲洗时间应不少于30分钟，干膜元件低压冲洗时间应不少于
6小时。在冲洗过程中，检查渗漏点，立即紧固。
7.2.2.4第一次启动高压泵，须将进水阀门调到接近全关状态，缓慢开大进水阀门，缓慢关小浓水排放管阀门，调节浓水流量和系统进水压力直至系统产水流量达到设计值。升压速率应低于每秒0.07MPa。
7.2.2.5系统连续运行24h～48h，记录运行参数作为系统性能基准数据。运行参数应包括：1）进水压力，MPa；
2）进水流量，m3/h；
3）进水电导率，μS/cm；
4）产水流量，m3/h；
5）产水电导率，μS/cm；
6）浓水压力，MPa；
7）浓水流量，m3/h；
8）系统回收率，％。
系统实际运行参数与系统设计参数比较。
7.2.2.6上述调节在手动操作模式下进行，待运行稳定后将系统切换到自动控制运行模式。
7.2.2.7系统运行第一周内，应定期检测系统性能，确保系统性能在运行初始阶段处于合适的范围内。
9 运行管理
9.1 启动
9.1.1检查进水水质是否符合要求；
9.1.2在低压和低流速下排除系统内空气；
9.1.3检查系统是否渗漏。
9.2 运行
9.2.1调节浓水管调节阀门，缓慢增加进水压力直至产水流量达到设计值；
9.2.2检查和试验所有在线监测仪器仪表，设定信号传输及报警；
9.2.3系统稳定运行后，记录操作条件和性能参数。
9.3 停机
9.3.1先降压后停机，当需要停机时，缓慢开大浓水管调节阀门，使系统压力下降至最低点再切断电源。
9.3.2停机时，应对膜系统进行冲洗，用预处理水大流量低压冲洗整个系统3min～5min。9.3.3膜分离系统停机后，其它辅助系统也应停机
膜元件污染与化学清洗
C.1 微滤/超滤系统污染与清洗
C.1.1 系统进水压力超过初始压力0.05MPa时，可采用等压大流量冲洗水冲洗，如无效，应进行化学清洗。
C.1.2 化学清洗剂的选择应根据污染物类型、污染程度、组件的构型和膜的物化性质等来确定。常用的化学清洗剂有：氢氧化钠、盐酸、1%～2%的柠檬酸溶液、加酶洗涤剂、双氧水水溶液、三聚磷酸钠、次氯酸钠溶液等。
C.1.3 杀菌消毒的常用药剂为：浓度1%～2%的过氧化氢或500mg/L～1000mg/L的次氯酸钠水溶液，浸泡30min，循环30min，再冲洗30min。
C.2 纳滤/反渗透系统污染与清洗
C.2.1 出现下列情形之一时，应进行化学清洗：
1）产水量下降10%；
2）压力降增加15%；
3）透盐率增加5%。
C.2.2 化学清洗剂的选择应根据污染物类型、污染程度和膜的物化性质等来确定。常用的化
学清洗剂有：氢氧化钠、盐酸、1%～2%的柠檬酸溶液、Na-EDTA、加酶洗涤剂等。
C.2.3 化学清洗液的最佳温度：碱洗液30℃，酸洗液40℃。
C.2.4 复合清洗时，应采用先碱洗再酸洗的方法。常用的碱洗液为0.1%（wt）NaOH（氢氧化钠）水溶液；常用的酸洗液为0.2%(wt)HCI(盐酸)水溶液。
C.2.5 废清洗液和清洗废水排入膜分离浓水收集池处理，应符合6.4的规定。
C.3 膜元件的保存方法
C.3.1短期存放(5天～30天) 操作：
1）清洗膜元件，排除内部气体；
2）用1％亚硫酸氢钠保护液冲洗膜元件，浓水出口处保护液浓度达标；
3）全部充满保护液后，关闭所有阀门，使保护液留在压力容器内；
4）每5天重复2)、3)步骤。
C.3.2长期存放操作：存放温度27℃以下时，每月重复2)、3) 步骤一次；存放温度27℃以上时，每5天重复2)、3) 步骤一次。
C.3.3恢复使用时，应先用低流量进水冲洗1小时，再用大流量进水（浓水管调节阀全开）冲洗10分钟。
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