怎样有效地利用有限的淡水资源已经成为全世界面临的重大问题，其中利用膜分离技术进行水资源的循环再生利用及海水淡化已经成为电力行业节水用水的主 要发展方向。采用先进的海水淡化膜进行海水淡化可以为沿海地区提供源源不断的淡水。膜集成技术不仅可以有效降低系统投资及运行成本，提高经济效益，减小环 境危害，该技术还具有高效、低能耗、清洁、少污染、操作管理方便等特点。

水回用的内容十分广泛，工艺方法相对复杂，尤其是工业废水，水质千变万化，污水水质与回用指标也不尽相同，任何单元技术都难以达到回用指标。因此， 水回用工艺应根据实际污水水质状况与回用指标组合集成各种单元工艺技术。但无论工业废水还是生活污水回用，主要去除对象是悬浮颗粒物（SS）、有机物 （COD/BOD）、氮磷化合物（N/P）、阴/阳离子、盐类和细菌病毒等五大类污染物质，目前普遍采用的单元处理技术方法主要有物化和生化两类三种方法 组合集成，即混凝（气浮）沉淀单元技术、生物滤池（氧化）法和过滤消毒单元技术，其他一些方法和技术则根据待处理水质状况与回用水质标准而加以应用。

传统的污水处理厂主要是以活性污泥法和沉淀池进行污水处理，并在世界范围内被广泛应用。然而，此类污水处理工艺的问题在于出水水质的SS偏高，并且 易发生污泥膨胀，不能保证出水水质的稳定。由于国家对污水处理回用的水质有严格的标准，生物处理过的污水不能被直接再利用，同时还存在维护困难和占地面积 较大的问题。因此为了改善和提高污水处理的功效，利用膜生物反应器技术将污水生物处理技术与膜分离技术相结合，先用生化技术降解水中的有机物，然后利用膜 技术过滤悬浮物和溶解性大分子物质，去除细菌和病毒，降低浊度，达到排放或回用标准。

超滤/微滤（UF/MF）膜与抗污染反渗透（RO）膜组合

东丽公司将传统的污水处理厂活性污泥生物法处理过的二沉池出水，通过UF/MF膜去除悬浮固体，再利用反渗透膜去除溶解性有机物和离子，达到回用水质标准。

UF/MF膜技术

UF技术能够分离溶解性的高分子物质，MF技术能够分离悬浮微粒。在污水处理过程中，UF/MF膜都用以去除污水中的悬浮固体、细菌和病毒等。超UF/MF过程也可以单独作为三级处理，生产高质量的回用中水。

由于原水水质恶劣，为了去除水体中病原体和微粒物质，UF/MF膜必须经受高流速水的冲击，以及频繁的物理和化学清洗。这就要求UF/MF膜必须具 有较高的物理强度和良好的抗化学侵蚀能力。为了达到这些要求，东丽公司不断进行新型膜的研究与开发，采用热致相分离（TIPS）的纺丝方法，成功开发生产 了新型聚偏二氟乙烯（PVDF）中空纤维UF膜和MF膜。这种膜的抗化学腐蚀性强，尤其对酸、氟和氧化物的侵蚀都有很好的抵抗能力，而且具有更高的水通 量，更强的抗阻塞能力以及更好的物理强度。

为了防止膜污染，东丽公司通过研究膜渗透性和膜表面孔径分布的设计，开发出一系列具有独特抗污染性的复合中空纤维膜。这些复合中空纤维膜是由高强度 支持层和决定膜表面的孔径大小的活性层组成。在此技术的基础上，东丽研发出三种中空纤维膜组件，净水厂可以根据不同的进水水质而选择合适的膜组件。

抗污染RO膜

经过长期的研究和设计，东丽公司开发了TML系列抗污染RO膜，这种膜具有更高的抗污染性和更长的使用寿命，广泛应用于城市污水资源化、工业废水再 生利用和微污染地表水处理等领域。TML系列抗污染RO膜在使用过程中表现出良好的水渗透性，同时具有很强的抗化学污染和生物污染性能。在利用一种非离子 表面活性剂水溶性测定膜的污染性，测试结果表明，这种膜具有较小的透水率降低幅度，与最初的纯水透过水通量相比，其比率仅为27%。并且运行稳定，在化学 清洗后，膜元件表现出很强的透水率恢复性。

为了测定膜的抗菌性能，我们进行了膜对疏水细菌和其他亲水细菌的吸附性测试。通常RO膜因疏水细菌被大量吸附在膜表面，导致膜的生物污染。在对TML系列抗污染RO膜的测试中，疏水细菌的吸附率低于普通RO膜的10%。

海水淡化RO膜

东丽海水淡化RO膜品种齐全，包括大通量、高脱盐、特高压等型号，应用广泛。最近，东丽开发了的高脱硼高产水量的海水淡化膜元件TM820S- 400、TM820V-400，并于2009年9月获得位于阿尔及利亚全世界最大的海水淡化系统（500?000m3/d）RO膜元件订单。东丽公司提供 给Magtaa海水淡化工厂的RO膜元件具有更高的脱硼率以及节能高产水量。特别是为了降低脱硼难度，在设计过程中使RO膜孔径极小，同时应用分子设计技 术在纳米水平下控制分子孔径，使之能够达到很好的脱硼目的，此技术可以使Magtaa海水淡化工厂在最优的操作条件下运行。

MF膜＋抗污染RO膜的处理工艺

由于新型的MF膜和低污染RO膜组件的优越性能，使其在微污染水源水的净化和城市污水回用处理项目上得到广泛的应用。在某污水厂的试验运行期间，采 用絮凝+膜过滤工艺，原水的浊度为1.61~10.93NTU，投加的絮凝剂聚铝为5mg/L，MF出水浊度为0~0.45NTU，平均浊度仅为 0.05NTU。在装置运行的大部分时间里，出水浊度接近于０。这是由于MF膜的孔径较小（仅为0.02μm），在投加少量絮凝剂情况下，MF膜即可截留 水中几乎全部的胶体和悬浮颗粒物。后续的RO膜系统运行非常稳定，化学清洗周期控制在3个月以上。

浸没式平板膜生物反应器（MBR）和抗污染RO膜组合

采用东丽公司的MBR污水回用系统，除能维持高浓度活性污泥的特点外，还具有运行压力低，抗污堵能力强，处理水质能满足各种中水回用的要求，是社会 发展所急需的水资源再生应用技术。该MBR和抗污染RO膜相结合的污水回用系统，利用生物反应和新型平板MF膜分离技术，去除水中微小有机颗粒，并利用 RO 膜进一步去除溶解的有机物和离子，达到污水再生回用标准。

浸没式平板MBR

选用PVDF作膜材质，采用PET作为基层复合膜构造，具有较高物理强度和良好的抗化学侵蚀能力。MBR微滤膜的平均孔径为0.08μm，可截留水 中大于0.1μm的颗粒，达到更好的出水水质。通过膜的孔径大小及分布特性测试，膜表面孔径细小而均匀，使其不仅能生产高质量再生水，而且可以有效地防止 细孔的污堵，获得更高的产水通量。

MBR可将活性污泥完全截留在反应器内，提高污泥浓度，加快反应速率，增强了系统的耐冲击力，减少污泥产生量；实现了SRT（泥龄）和HRT（水力 停留时间）的分别控制，有利于自动化控制，提高污染物停留时间，一些难降解的大分子化合物也能被膜截留下来；使生长时间较长的细菌数量增加，脱氮除磷效果 比传统活性污泥法大为增强。

浸没式平板MBR＋抗污染RO膜的处理工艺

东丽MBR+RO处理工艺的性能测试是在一家城市污水厂进行的。该系统在实际运行期间，MBR槽中的污泥浓度约为10000mg/L，废水中COD 浓度为236~812mg/L，MBR出水的COD浓度为24~40mg/L，COD去除率达到90%以上。所以，东丽MBR系统对COD具有较好的去处 效果。

RO出水水质非常稳定，COD去除率稳定在92%以上。因此，东丽低污染RO膜对于水中的有机物具有良好的去除作用。

宝钢电厂中的应用

宝钢电厂锅炉补给水BWRO系统三期设备于1999年1月15日正式投入使用，系统共分为2列，单列设计产水90m3/h，单列系统排列为 16-8，采用6芯装压力容器，最初膜元件型号为SU-720F。2003年4月更换了B列BWRO第一段的96支膜元件，所换下的膜元件替换2列系统第 二段的所有膜元件。2005年9月更换了2列系统第二段所有膜元件（以上所更换的膜元件型号均为TML20-370抗污染膜元件）。从初始投运到2005 年9月，A列BWRO第一段膜元件尚未更换过。其工艺流程如下：

原水为长江水，其水质波动受季节影响较大。原水中含有大量有机物、胶体、微生物等，其造成膜系统的污染不可小视。宝钢公司RO系统清洗周期为6个 月，化学清洗药剂主要为柠檬酸、NaOH及十二烷基磺酸钠、杀菌剂。化学清洗采用分段清洗方法，一般先进行柠檬酸酸清洗、再进行碱洗，最后用杀菌剂进行冲 击性杀菌。进行酸洗后，系统进水压力及压差可以降低30％以上。进行碱洗及冲击性杀菌后，微生物及有机物污染得到进一步遏制，系统进水压力及压差也得到一 定程度的降低。图3、4分别说明了在长时间运行过程中，系统表观脱盐率及标准化脱盐率结果。

系统表观脱盐率为96.5%~99.5%，大部分时间为98％左右，但是标准化系统脱盐率大部分时间为99%左右。而系统产水量长期稳定在90m3/h左右。

在大连庄河电厂中的应用

国电电力大连庄河电厂位于大连庄河市东南约18km的黑岛镇，南濒黄海。其海水淡化工程一级海水淡化RO水量为12?720m3/d，65％的产水 用于设备冷却用水，35％的产水则用于二级BWRO的进水。海水淡化系统原水分为海水以及距离工厂19km的地表水（地表水主要用来补充海水）。最初，地 表水主要用于一期锅炉补给水和调试设备用水，当整个电厂建设完成，系统进水水源则全部切换为海水。

SWRO系统工艺流程

工厂冷却塔使用海水作为冷却水，冬季水温较低，海水淡化系统原水为经过冷却塔热交换后的排出水，海水和地表水都进入混凝池处理，根据实际需要，可以 对原水水源进行切换。FeCl3和聚合FeSO4作为絮凝剂，阴离子聚合物用作助凝剂，0.3~1.0mg/L有效氯的NaClO投入沉淀池作为杀菌剂， 以控制微生物的繁殖。混凝沉淀池出水供给超滤系统，超滤作为RO的预处理。RO进水投加阻垢剂，同时投加NaHSO3还原氧化剂余氯等。一级SWRO系统 35％产水作为二级BWRO进水进入深度脱盐处理后再进入离子交换系统，其最终超纯水作为锅炉补给水。

海水淡化RO系统设计

海水淡化RO系统产水量设计为12?720m3/d，系统分为3列，单列系统产水量设计4240m3/d，单列系统使用308支TM820-400膜元件，3列SWRO共使用924支TM820-400膜元件。表1为SWRO主要设计参数一览表，图6为海水淡化装置图。

由于原水需在海水和地表水之间切换，海水与地表示含盐量的差异决定了其渗透压的巨大差异性。进行两种水源脱盐处理时的操作压力相差很大，因此运行地表水时慎重选择合理的操作参数非常重要。

在运行地表水时，必须选择合适的水通量，因为RO系统的产水通量与污染速度之间存在直接关系。低水通量减小了污染物在膜表面上的沉淀，从而降低了污 染速度。但是，过低的水通量，必须选择更低的系统回收率，否则膜元件浓水流量过低，就需要大量的预处理水，从而导致运行成本的上升；较高的水通量，其污染 速度会大幅度上升。从运行成本及技术合理方面选择适当的系统水通量后，需要关注膜元件首端进水流量及末端膜元件最小浓水流量或回收率。

其次，为了控制地表水RO系统中的污染，需要选择最佳膜面流速。给水和浓水在膜表面的流速越高，膜受污染速度就越低（当给水和浓水流经浓水隔网时， 高流速可增加湍流程度，从而减少颗粒物质在膜表面上的沉淀或在隔网空隙处的堆积）。较高的流速也提高了膜表面的高浓度盐分向主体溶液的扩散速度，从而减少 了难溶盐沉淀在膜表面上的趋势。设定最小的浓水流量以保证在压力容器末端的膜元件有足够的膜面流速，从而减少污染物在膜表面的沉淀，并且减少浓差极化对膜 表面的危害。

如果选择过低的回收率，在SWRO系统设计排列条件下，会导致首支膜元件给水流量过大。设定最大给水流量用来保护容器中的第一根反渗透元件，使其给水与浓水压力降不超过20psi，高压降会产生诸如“望远镜现象”，导致膜卷变形、格网冲出等，造成膜元件损坏。

在选择操作参数时，需考虑运行成本，过低的回收率及过低的水通量势必需要大量的预处理产水，同时，高的产水通量势必需要更高的进水压力（特别是利用 海水淡化膜处理地表水时）。根据以上分析，当运行地表水时，综合考虑运行成本及操作参数的合理性可以选择如下表2所示的操作参数。

海水淡化RO系统运行参数及水质情况

表3为SWRO运行参数及产水水质情况，从运行数据来看，SWRO自2008年3月投运以来，系统运行性能良好。水源切换过程中，需要不断变化操作参数，同时，必须合理地控制高压泵压力及流量，采用变频控制可以有效地解决这一问题。

结论

面对水资源的缺乏，利用膜法进行污水深度处理回用及海水淡化技术已经受到人们的广泛重视。东丽公司利用自行开发的中空丝UF/MF膜和平板MF膜去 除水中微小颗粒，并利用抗污染RO膜进一步去除溶解的有机物和离子。将中空丝UF/MF膜或平板MF膜与抗污染RO膜相结合，达到高质量的处理水质。利用 东丽高性能海水淡化RO膜进行脱盐处理，不仅可以降低运行成本，而且可以大大提高环境效益。