超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术不会引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。由于上述优点超滤技术广泛应用于饮用水净化、纯水超纯水前处理、市政污水及工业废水回用、特殊溶液分离等行业。
一、超滤膜的过滤原理
超滤过程可以理解为与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进水侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化，分离和浓缩的目的。
二、中空纤维超滤膜过滤方式
中空纤维超滤膜的过滤方式主要分为全量过滤和错流过滤两种：
全量过滤方式是指原液中的水分子全部渗透过超滤膜，没有浓缩液流出。而错流过滤方式则是在过滤的过程中有一部分的浓缩液体从超滤膜的另一端排掉。参见下列示意图：
三、超滤膜在矿泉水设备中的应用
矿泉水是雨水涌入地层后溶解了多种矿物质的地下水，在矿泉水积聚的过程中，即溶解了大量对人体健康有益的矿物质，也往往同时混进了一些悬浮物，有机物，细菌和大肠杆菌等有害物质，因此一般不提倡直接饮用，而使用超滤膜来处理矿泉水则是一种比较理想的方法，因为只允许纯水和矿物质透过，而阻止其它大分子的物质通过，由于水中的可见杂质已被除去，透明度明显提高，而那些有利于人体健康的矿物质则全部保留，因此超滤膜应是处理矿泉水的理想组件。
1、矿泉水工艺流程图
2、超滤设备使用要求
预处理 | 进水浊度小于5时可不用预处理 |
正常工作压力 | 0.2MPa |
PH值范围 | 2-13 |
连续余氯浓度可耐受 | 5ppm |
间歇余氯浓度可耐受 | 200ppm |
运行方式 | 错流过滤或全量过滤 |
最高耐压 | 0.6MPa |
最高运行温度 | 45℃ |
20℃时透膜压差 | 0.03—0.1MPa |
最大透膜压差 | 0.2MPa |
3、超滤膜运行方式
3.1正常过滤状态
过滤方式分为全量过滤和错流过滤，在全量过滤方式中，排放阀完全关闭，原水从进水阀进入超滤膜后全部都透过中空膜丝净化后，从出水阀处排出。此时反洗阀也处于关闭状态。
当原水中含有较大的颗粒等浊度较高时（＞15NTU）应使用错流过滤方式，将排放阀打开一部分，使小部分的浓水在过滤的同时从排放阀内排走，这股浓水沿切线方向从超滤膜表面流过，从而可将膜表面截留下来堵塞物随之冲走。
3.2反洗状态
随着超滤膜的长期使用，原水��被截留下来的各种胶体，悬浮物，微生物等杂质会依附于超滤膜的表面，一些细小的微粒会渗入到膜孔中堵塞膜孔，使超滤膜的分离能力和产水量逐渐下降。尤其是原水水质污染严重时，更易引起超滤膜的堵塞。因此必须对超滤膜进行短时间的清洗或反洗，以恢复膜的性能，反洗状态又分为以下几步：
3.2.1顺向直冲洗：快速地频繁开关排放阀，使膜丝内的水流快速沿切向方向冲过膜内壁，或者使用高压大流量的水流从进水阀直冲到排放阀，将膜内壁上截留的污染物冲去，顺向直冲洗只能洗去依附在膜壁上的污染物，无法清除堵塞在膜孔中的微小颗粒，因此还必须进行反冲洗。
3.2.2反洗：打开反洗阀和排放阀，关闭进水阀，让水流反向从膜丝外部向内渗透，则可以将堵塞在膜孔中的细小颗粒冲去，反洗水流方向是从反洗阀进入，从排放阀排出。
3.3杀菌状态：
在使用过程中，截留的污染物吸附在膜表面上如不能及时去除便容易滋生细菌，因此必须每星期对超滤膜进行一次杀菌处理。
（1）加药杀菌反冲洗：在对超滤膜反冲洗水中加入15ppm（mg/L）的次氯酸钠或30ppm（mg/L）的过氧化氢，可有效的杀灭超滤膜内滋生的细菌，平均每星期进行一次加药杀菌反冲洗，每次加药反冲洗后都应再顺向直冲一次，将超滤膜内的药液冲洗干净。
（2）加氯杀菌反冲洗：川一企业建议在每次反冲洗过程中都加氯，尤其是处理地表水时，可在反冲洗水中投加10-15ppm（mg/L）的余氯。由于水中含有一定量的微生物、有机物等其它还原性化合物会消耗掉一定的氯，称为水的需氯量，因此投氯量必须超过水的需氯量，超过部分称为余氯，氯通常液态保存在氯气钢瓶内，每次加氯反冲洗后，都应使用超滤水再顺向直冲洗一次，将超滤膜内的余氯冲干净。
4、设备运行前检查事项
4.1多介质过滤器已经反冲洗及清洗干净，出水合格。
4.2超滤上游安装了新滤芯。
4.3确认仪表进行了校正。
4.4紧固了所有的接头。
4.5所有电气已正确安装，并有良好的接地。
5、首次启动顺序
在系统进入启动程序前，应该完成预处理的调试、仪表的校正和其它系统的检查，常规启动顺序如下：
5.1系统开机启动前，在确保原水不会进入超滤膜元件内的前提下，按开机前检查事项的内容逐项检查，彻底冲洗预处理部分，冲掉杂质和其它污染物，防止进入超滤膜元件。
5.2检查所有阀门并保证设置正确，系统产水排放阀、进水控制阀和浓水控制阀必须完全打开。
5.3用低压合格预处理出水冲洗膜原件，所有产水和浓水均应排放至下水道。
5.4在冲洗操作中，检查所有阀门和管道连接处是否有渗漏点，紧固或修补漏水点。
5.5系统至少冲洗30分钟之后调节浓水排放阀，使设备产水量和回收率符合设计规范。
5.6让系统连续运行1小时。产水合格后，先打开产水输送阀然后关闭产水排放阀，向后续设备供水。
注意事项：为了避免水锤现象的发生，在调节时应缓慢打开泵出口控制阀的同时，缓慢地关闭浓水控制阀，以维持系统设计规定的浓水排放流量，同时观察系统产水流量，直到产水流量达到系统设计值。
四、超滤膜性能及清洗消毒
1、海德能超滤膜性能参数
![]() 型号
参数 | HUF-90 | HUF-200 | HUF-250 |
膜材料 | 复合聚氯乙烯（PVC） |
节流分子量 | 80.000-100.00 |
中空丝内径/外径 | 0.9mm/1.5mm |
膜组件尺寸 | 90×936mm | 160×1420mm | 200×1470mm |
组件膜面积 | 3.85m2 | 15.8m2 | 31.6m2 |
纯水通量(L/H)① | 500 | 4500 | 75000 |
使用条件 |
预处理 | 50-150μm |
最大进水浊度① | ≤15NTU |
最大进水压力 | 0.5MPa |
20℃时透膜压差 | 28-150KPa |
最大透膜压差 | 0.3MPa |
使用PH值范围 | 2-12 |
使用温度 | 5℃-45℃ |
可耐受连续余氯浓度 | 100ppm |
反洗设计 |
反洗压力 | 0.25MPa |
反洗水流量 | 220-300L/H |
反洗频率 | 每隔30-60分钟一次 |
反洗时间 | 每次60秒 |
加药反洗频率 | 建议每天反洗自动加药 |
化学清洗设计 |
化学清洗频率 | 每隔1-3个月一次或压差超过0.15MPa时 |
化学清洗压力 | 0.15MPa |
化学清洗流量 | 200-250lmh |
化学清洗时间 | 每次120秒 |
酸洗药剂 | PH=2的溶液酸液 |
碱洗药剂 | 配成PH=12的NaOH溶液 |
注：1、纯水通量是在25℃，0.1MPa进水压力下用纯水进行测试所得的通量。 2、在使用地表水、河水、井水等其他水源时应增加前级处理，建议增加50- 150μm的精密过滤器。 |
2、化学清洗
药物清洗状态：
产水量、分离效果和透膜压差是恒量超滤膜性能的重要指标，透膜压差是指中空膜丝内侧平均的给水压力与透过液压力之间的差值，它能够准确的反映膜表面的污染程度，一个新的超滤膜，其透膜压差一般为0.02—0.05Mpa之间，随着污染物在膜表面上的不断累积，透膜压差会逐渐增大，反洗可以降低透膜压差。
当膜组件的透膜压差达到0.15Mpa时，或产水量下降50%便需要对膜进行药物清洗。
药物清洗方法：
使用RO水或超滤水，用柠檬酸将PH值调到2，经增压泵从超滤膜的进水阀处打入，自排放阀处循环回来柠檬酸液，调节排放阀将压力稳定在0.25MPa,循环清洗45分钟后，将柠檬酸液冲洗干净，再用NaOH和NaOCL配制PH值为12的碱性液，从进水阀处打入，在0.25Mpa下循环清洗45分钟后冲洗干净。
根据污染物的不同也可采用其它的药物，或者将药物打入超滤膜后将进水阀和排放阀全部关闭后，对超滤膜浸泡12小时以上。
3、超滤膜杀菌与保存
超滤膜成品制成后一般都会浸入保护液进行保存，防止湿态膜直接脱水后产生收缩，膜孔变小，使膜结构破坏，产水量下降。在首次使用前超滤膜一般需要密封保存，并在保护液中充入0.95%的亚硫酸氢钠和丙二醇10%保护液。
在使用过程中，截留的污染物吸附在膜表面上如不能及时去除便容易滋生细菌。因此必须对超滤膜定期进行杀菌处理。
3.1加药反洗：在对超滤膜反洗水中加入15ppm的次氯酸钠或30ppm的过氧化氢，平均每反洗3次进行一次加药反洗。
3.2加氯反洗：建议在每次反洗过程中都加氯，尤其是处理地表水时，可在反洗水中投加10-15ppm的游离氯。
注：如超滤膜用作RO机前置时，进行正常过滤状态前必须将余氯冲洗干将，否则会对RO膜造成不可修复的伤害。（RO膜进水余氯含量要求低于0.5ppm）。
3.3药物清洗液中加氯或H2O2进行杀菌，在配制低PH值2的柠檬酸溶液和高PH值的NaOH时加入50ppm的氯或H2O2也可对超滤膜有效灭菌。
超滤膜使用过程中停用时，必须使用加药反洗或加氯反洗后再将进水阀和排放阀关闭，保持超滤膜的密封和灭菌作用。
