饮用水处理超滤膜工程设计关键技术

超滤膜技术作为饮用水处理的一个独立工艺，是水处理领域近20年来重要技术突破，其出水水质优良，微生物安全性高。近年来随着制膜工艺的进步，膜产品价格的降低，促使超滤膜技术在净水厂中的应用规模化。
在国外，特别是美国和欧洲，选择超滤膜用于净水厂呈加速发展趋势，成功的运行案例很多，国外在超滤膜系统设计和建设上有较多实际经验，逐步形成完善的技术理论和设计规范。而在我国，市政净水厂超滤膜技术的规模化应用才刚刚起步，虽然其处理饮用水的理论研究已趋于成熟，但其规模化设计建造的工程经验和技术总结很少，尚无成熟设计规范。结合我院多年相关工程经验，在研究国
内外成功案例和技术规范的基础上，初步总结净水厂超滤膜系统设计的关键技术，为今后国内超滤膜水厂的设计应用提供参考。
1超滤膜系统设计关键步骤
1．1超滤膜系统的构成与分类
国内外有较多专门从事膜技术研发和生产的技术公司，各家产品不完全相同，仅超滤膜材质就有PVDF(聚偏氟乙烯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、H§(聚醚砜)、PS(聚苯乙烯)和CA(醋酸纤维素)等。在工程实际应用中，超滤膜组件分为柱状膜和浸没式膜两种形态，其中柱状膜可为内压式，也可为外压式，浸没式膜为外压式。应用上可分为柱状膜错流过滤、柱状膜

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以浸没式超滤膜为核心的短流程净水工艺的应用与思考

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中华人民共和国环境保护行业标准
环境保护产品技术要求
超滤装置
Specifications for environmental protection product
Ultrafiltration equipment


2006－07－28发布　　2006－09－15实施
国家环境保护总局 发布

HJ
HJ/T 271-2006
代替HCRJ 066-1999


HJ/T271-2006《超滤装置》

目次

前言………………………………………………………………………………………………Ⅱ
1 适用范围……………………………………………………………………………………… 1
2 规范性引用文件……………………………………………………………………………… 1
3 术语和定义…………………………………………………………………………………… 1
4 命名…………………………………………………………………………………………… 1
5 要求…………………………………………………………………………………………… 3
6 试验方法……………………………………………………………………………………… 3
7 检验规则……………………………………………………………………………………… 3
8 标志、包装和储存…………………………………………………………………………… 4
附录A(规范性附录) 截留率的测定　聚乙二醇法…………………………………………… 6
附录B(规范性附录) 截留率的测定　蛋白质法……………………………………………… 8
附录C(规范性附录) 纯水透过量的测定…………………………………………………… 10


前言

　　为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》，保障污染治理设施质量，制定本标准。
　　本标准规定了超滤装置的技术要求，试验方法和检验规则。
　　本标准由国家环境保护总局科技标准司提出。
　　本标准起草单位：中国环境保护产业协会（水污染治理技术委员会）。
　　本标准国家环境保护总局2006年7月28日批准。
　　本标准自2006年9月15日起实施，自实施之日起代替《超滤装置》(HCRJ 066-1999)。
　　本标准由国家环境保护总局解释。

超滤装置

1 适用范围
　　本标准规定了超滤装置的分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装和储存。
　　本标准适用于受污染水（含工业废水）和水溶液处理中使用的超滤装置。
2 规范性引用文件
　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，其最新版本适用于本标准。
　　GB/T 191 包装储运图示标志
　　GB/T 14048.1 低压开关设备和控制设备 总则
　　GB/T 10894 分离机械 噪声测试方法
　　GB/T 13306 标牌
　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件
　　GB/T 13922.1 水处理设备性能试验 总则
　　JB/T 2932 水处理设备 技术条件
3 术语和定义
　　下列术语和定义适用于本标准。
3.1 超滤
　　指在一定压力差的作用下，溶液中颗粒粒径在1.2×10-3μm～10μm范围内的溶质被具有特定孔径的多孔膜截留的过滤操作。
3.2 超滤膜
　　指在超滤中使用的具有特定孔径的多孔膜材料。
3.3 纯水透过量
　　指在规定的温度和运行压力差下，以纯水为介质，单位时间内透过超滤膜的纯水体积，单位为m3/h。
3.4 截留分子量
　　指在常温和规定的压力差下，超滤膜对某一已知分子量物质的截留率不少于90%时，把该物质的分子量值作为该膜的截留分子量，单位为万道尔顿。
3.5 截留率
　　指溶液经超滤处理后，被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。
4 命名
4.1 超滤装置（以下简称装置）的分类按装置的纯水透过量（m3/h）分为1、2、5、10、20
等规格。
4.2 型号
　　装置的型号由汉语拼音字母、代号和阿拉伯数字按下列规则排列组成。
4.2.1 膜组件代号应符合表1的规定。

　　　　　　　表1　膜组件代号
　　　　　　名称　　　　　　　代号
　　　中空纤维型膜组件　　　　　Z
　　　　　卷式膜组件　　　　　　J
　　　　　管式膜组件　　　　　　G
　　　　　板式膜组件　　　　　　B

4.2.2 膜材料代号应符合表2的规定。

　　　　　　　表2　膜材料代号
　　　　　　膜材料　　　　　　代号
　　　　　　　聚砜　　　　　　PS
　　　　　　醋酸纤维素　　　　CA
　　　　　　再生纤维素　　　　RC
　　　　　　聚丙烯腈　　　　　PAN
　　　　　　聚偏氟乙烯　　　　PVDF
　　　　　　聚丙烯　　　　　　PP
　　　　　　聚乙烯　　　　　　PE
　　　　　　聚醚砜　　　　　　PES
　　　　　　芳香聚酰胺　　　　APA
　　　　　　聚砜酰胺　　　　　PSA
　　　　　　聚乙烯醇　　　　　PVA

　　示列1：CLZ－10×2－PS指中空纤维膜组件，纯水透过量为10m3/h，截留分子量为2万道尔顿，膜材质为聚砜的超滤装置。
　　示列2：CLJ－1×0.6－PAN指卷式膜组件，纯水透过量为1m3/h，截止留分子量为0.6万道尔顿，膜材质为聚丙烯腈的超滤装置。
5 要求
5.1 基本要求
5.1.1 装置应符合本标准的规定，并按照经规定程序批准的图纸和技术文件制造。
5.1.2 装置的制造应符合JB/T 2932的规定。
5.1.3 超滤膜组件
5.1.3.1 超滤膜组件外表面应光洁平整，无毛刺，划伤，污染，裂痕等明显缺陷。
5.1.3.2 超滤膜组件内部无变质发霉和异味。
5.1.3.3 在正常工况条件下，超滤膜组件的设计使用寿命应不小于25000h。
5.1.4 装置的管路可采用硬聚氯乙烯（UPVC）或丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）
和不锈钢等材料。
5.1.5 衬胶或有表面涂覆层的部件，其胶层、涂覆层与主体金属表面应贴合紧密、牢固。
5.2 技术要求
5.2.1 装置的防腐性能，防渗漏性能和耐压性能应符合GB/T 13922.1的规定。
5.2.2 装置的纯水透过量在额定的压力下应不小于设计的额定值。
5.2.3 设计截留分子量应达到装置的额定值。
5.2.4 装置的电控设备性能应符合GB/T 14048.1的规定。
5.2.5 装置中的控制系统的动作应正确、可靠、灵敏。
5.2.6 装置运行噪声不大于80dB(A)。
6 试验方法
6.1 装置的防腐，防渗漏性能试验按GB/T 13922.1进行。
6.2 装置截留率的测定按附录A或附录B进行，纯水透过量的测定按附附录C进行。
6.3 膜组件使用寿命采取随机抽取三个用户，通过现场调查确定。
6.4 耐压试验
6.4.1 耐压试验前，超滤装置上的安全装置，阀类，压力表，液面计，流量计等附件应装配齐全，并经检查合格。
6.4.2 所用液体应为纯水，水温不得低于15℃。
6.4.3 试验方法按GB/T 13922.1规定进行。
6.5 装置噪声的测定按GB/T 10894的规定进行。
7 检验规则
7.1 装置的检验分为出厂检验和型式检验。
7.2 出厂检验
7.2.1 每台产品均应经厂质量检验部门检验合格并签发合格证后方可出厂。
7.2.2 出厂检验项目按5.1、5.2.1和5.2.3规定的项目和要求进行。
7.3 型式检验
7.3.1 当有下列情况之一时，应进行型式检验：
　　a) 新产品定型；
　　b) 因材料或生产工艺有较大改变，有可能影响产品性能；
　　c) 正常生产，每三年一次；
　　d) 产品停产两年以上，恢复生产；
　　e) 国家质量监督部门提出型式检验要求。
7.3.2 检验项目应符合本标准第5章的要求。
7.3.3 型式检验的样品应从出厂检验合格的产品中随机抽取，抽样数为5%，但不少于两台.
7.4 判定规则
7.4.1 出厂检验和型式检验结果应符合本标准第5章的相应规定。
7.4.2 任一检验项目不符合规定，应加倍抽样复验，若仍不合格，则判定为不合格。
8 标志、包装和储存
8.1 标志
8.1.1 产品铭牌应设置在装置的明显部位上。铭牌应符合GB/T 13306的规定，并标明如下
项目：
　　a) 产品名称和型号；
　　b) 制造厂名称；
　　c) 装置的截留率，截留分子量，纯水透过量；
　　d) 出厂日期和编号。
8.1.2 产品包装储运图示标志应符合GB/T 191的规定。
8.2 包装
8.2.1 装置的包装应符合GB/T 13384的规定。
8.2.2 每台装置随机文件和附件如下：
　　a) 装箱单；
　　b) 产品合格证；
　　c) 产品使用说明书；
　　d) 必备的随机附件。
8.3 储存
8.3.1 装置应放置在通风，干燥，有遮蔽，干净，无腐蚀性气体的场所。
8.3.2 装置的膜组件应放置在5℃～40℃的通风干燥，远离火源的地方。
8.3.3 膜组件在装箱前应灌入足够量的防腐剂。

附录A

（规范性附录）
截留率的测定 聚乙二醇法

A1 范围
　　本方法规定了超滤装置的截留率测定及计算方法。
A2 原理
　　聚乙二醇与碘化铋钾试剂（Dragendoff试剂）可以生成桔红色的络合物，用分光光度法测试溶液中聚乙二醇含量。将已知分子量的聚乙二醇溶于水中，使其通过超滤膜，测试料液与透过液中聚乙二醇溶液浓度，计算出超滤装置对该种分子量聚乙二醇的截留率。
A3 主要试剂和材料
　　1) 蒸馏水或同等纯度水；
　　2) 聚乙二醇：分子量6000、10000、20000 分析纯；
　　3) 次硝酸铋：4BiNO3(OH)2BiO(OH) 分析纯；
　　4) 冰乙酸：CH3COOH 分析纯；
　　5) 碘化钾：KI 分析纯；
　　6) 乙酸钠：CH3COONa 3H2O 分析纯。
A4 仪器设备
　　1) 光电分光光度计；
　　2) 分析天平；
　　3) 真空干燥箱；
　　4) 干燥器；
　　5) 容量瓶、吸管、烧杯等。
A5 测试程序
A5.1 试剂的配制和标准曲线的制作
A5.1.1 Dragendoff试剂的配制
　　A液：准确称取0.800g次硝酸铋置于50mL容量瓶中，加10mL冰乙酸，再加蒸馏水稀释至刻度。
　　B液：准确称取20.000g碘化钾置于50mL棕色容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度。
　　Dragendoff试剂：量取A液，B液各5mL置于100mL棕色容量瓶中，再加蒸馏水稀释至刻度，有效期为半年。
A5.1.2 乙酸—乙酸钠缓冲液的配制
　　量取0.2M乙酸钠溶液590mL及0.2M冰乙酸溶液410mL置于1000mL容量瓶中，配制成pH 4.8乙酸－乙酸钠缓冲液。
A5.1.3 标准溶液的配制
　　聚乙二醇放入真空干燥箱内，在温度60℃下，干燥4h以除去水分.准确称取聚乙二醇1.000g溶于1000mL容量瓶中，分别吸取聚乙二醇溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0（mL）稀释于100mL容量瓶中，配制成浓度0、5、10、15、20、25、30mg/L聚乙二醇标准溶液。
A5.1.4 标准曲线的制作
　　将A5.1.3中不同浓度的标准溶液各5mL分别放入10mL容量瓶中，分别加入1mL Dragendoff试剂及1mL乙酸－乙酸钠缓冲液，加蒸馏水稀释至刻度。放置15分钟后，于波长510nm下，用1cm比色皿，在光电分光光度计上测定光密度，蒸馏水为参比液。以聚乙二醇浓度为横座标，光密度为纵座标作图，制成标准曲线。
A5.2 样品的测试
A5.2.1 样品溶液的配制
　　选择某一分子量的聚乙二醇，配制成浓度为5000mg/L的聚乙二醇溶液，作为超滤装置性能评价的溶液样品使用。
A5.2.2 截留率的测定
　　配制好的样品溶液，在表压0.1MPa，常温条件下，通过超滤装置运转20分钟后，收取透过液。原液（稀释200倍）与透过液分别在波长510nm下，测定其光密度，从标准曲线上查得相应的浓度。
A5.2.3 截留率的计算
　　　　　　　　C1－C2
　　　　　Ru＝————×100%
　　　　　　　　　C1

　　式中：Ru——截留率，%；
　　　　　C1——原液中的聚乙二醇浓度，mg/L；
　　　　　C2——透过液中的聚乙二醇浓度，mg/L。
A6 试验结果
　　每个试样同时取两个样品进行平行试验，以其测试值的算术平均值作为测试结果。

附录B

（规范性附录）
截留率的测定 蛋白质法

B1 范围
　　本方法规定了超滤装置的截留率测定及计算方法。
B2 原理
　　配制不同分子量的蛋白质溶液，分别用紫外分光光度法测试料液与透过液中的蛋白质浓度，计算出超滤装置对不同分子量蛋白质的截留率。
B3 主要试剂和材料
　　1) 蒸馏水或同等纯度水；
　　2) 细胞色素C：分子量13000 冻干制剂；
　　3) 卵清蛋白：分子量45000 卵蛋白片；
　　4) 牛血清白蛋白：分子量67000 生化试剂。
B4 仪器设备
　　1) 紫外分光光度计；
　　2) 分析天平；
　　3) 真空干燥箱；
　　4) 干燥器；
　　5) 容量瓶、吸管、烧杯等。
B5 测试程序
B5.1 标准溶液的配制
　　牛血清白蛋白（bovine serum albumin）在温度105℃下真空干燥至恒重。精确称取牛血清白蛋白1.000g溶于1000mL容量瓶中，分别吸取牛血清白蛋白溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0（mL）置于10mL的容量瓶中加蒸馏水稀释至刻度，配制成浓度为20、40、60、80、100（mg/L）的牛血清白蛋白标准溶液。
B5.2 标准曲线的制作
　　将B5.1标准溶液于波长280nm下，用1cm比色皿，在紫外分光光度计上测定光密度，蒸馏水为参比液。以蛋白质浓度为横座标，光密度为纵座标作图，制出标准曲线。
B5.3 样品的测试
B5.3.1 样品溶液的配置
　　选择某一分子量的蛋白质，配制成浓度为1000mg/L～3000mg/L的蛋白质溶液（卵清蛋白离心或过滤后使用），做为超滤装置性能评价的样品溶液使用。
B5.3.2 截留率的测定
　　配制好的样品溶液，在0.1MPa，常温条件下，通过超滤装置运转20min后，收取透过液。原液与超滤液分别在280nm紫外光区测定光密度，从标准曲线上查得相应的浓度。
B5.3.3 截留率的计算
　　同本标准附录A5.2.3。
B6 试验结果
　　每个试样同时取二个样品进行平行试验，以其测试值的算术平均值作为测试结果。

附录C

（规范性附录）
纯水透过量的测定

C1 范围
　　本方法规定了超滤装置纯水透过量测定及计算方法。
C2 原理
　　在一定温度和跨膜压差下，膜对纯水有一定的透过能力。通过流量计（2.5级）测定装置的纯水透过量即为该装置的纯水透过量。
C3 试剂
　　以蒸馏水同等纯度的水做为纯水。
C4 仪器、设备
　　被测装置。
C5 试验程序
C5.1 将纯水注入装置的原料罐中，水温控制在25℃。
C5.2 以装置的超滤泵为动力源启动超滤泵，使纯水通过超滤组件，调节跨膜压差（浓缩液入口与透过液口间压力差）为0.1MPa时，透过液流量计显示的数值即为该装置的纯水透过量。