潮汐之变常常会导致海水水质在短期内剧烈变化，特别是悬浮物浓度，能从平时的几毫克/升上升到涨潮时的数千毫克/升，这常常会引起反渗透（RO）海水淡化系统产水水质的波动。超滤（UF）已被广泛用于RO海水淡化的预处理，其较高的过滤精度可使海水淡化系统即使在涨潮时也能保持产水水质稳定。本文旨在通过介绍旭化成加压式UF膜在海水淡化系统中的应用，使读者充分了解旭化成聚偏氟乙烯（PVDF）UF膜的性能与品质。

我国是水资源短缺的国家，特别是一些沿海城市的经济发展严重受制于淡水资源的缺乏。地球上的水资源总量，淡水占2.5%，海水占97.5%，因此如果能将海水加以淡化，将可有效缓解水资源短缺的危机。目前，海水淡化技术主要分为蒸馏法和膜法，蒸馏法以多级闪蒸（MSF）为主，膜法以反渗透为主（SWRO）。反渗透淡化技术是上世纪60年代发展起来的，近些年来，其制膜技术日趋成熟、并且相应的成本也在不断的降低，因此海水淡化反渗透（SWRO）膜法集成技术以其投资低、能耗省、建造周期短等优势已在海水淡化领域中广泛应用。但海水中的盐度、硬度、总固溶物及其他杂质的含量均较高，易造成反渗透膜的结垢和污染等问题，要保证SWRO系统的稳定运行，就必须进行有效的预处理。超滤膜系统是近年来发展起来的一项高效的反渗透预处理工艺，它克服了反渗透传统预处理工艺出水水质不稳定、胶体和溶解性有机物去除效果差、自动化程度低等诸多缺点和不足，在SWRO市场中独占鳌头。

旭化成用于海水和苦咸水淡化的超滤膜产品主要为MicrozaUNA，它采用了旭化成特有的热致相分离（TIPS）制备技术，具有化学稳定性好、机械强度高、产水水质稳定等优良特征，目前在国内外也已有众多业绩，其中在国内的总处理量达276800t/d。本篇文章主要介绍旭化成MicrozaUNA膜组件及其在国内海水淡化领域的应用实例。

旭化成Microza膜组件特征

PVDF膜丝的特长

采用特有热法制膜技术制备的Microza膜丝不仅具有物理性能和化学稳定性强的优势，并且孔径分布也非常窄。图1和图2为采用特有热法制膜技术的Microza PVDF中空纤维膜的表面照片，图1可以看出旭化成Microza膜为均质网状构造，孔径分布均匀，开孔率高；图2则显示了Microza PVDF膜丝的强亲水性。

旭化成热致相分离法制备的Microza PVDF膜，具有物理强度高、耐药性强等优点。即使浸泡在5000 ppm NaClO和4%NaOH混合溶液中40天以上，拉伸保持率仍为90%左右。如果以碱洗频率为半年一次、碱洗时间为8h计算，那么膜丝正常使用10年的药品浸泡时间相当于在5000ppm NaClO和1wt.%NaOH的混合溶液中浸泡7天；即使碱洗频率为一个月一次，膜丝正常使用10年的药品浸泡时间也仅相当于在5000ppm NaClO和1wt.%NaOH的混合溶液中浸泡40天，因此，采用特有热法制备的Microza PVDF膜丝至少拥有10年左右的耐药性，在不影响寿命的情况下，还可承受高浓度长时间的药洗过程，保证了膜通量的高恢复率。

图3为Microza UNA-620A膜组件在美国圣弗兰西斯科自来水厂项目，该项目一期日处理量为30000m3/d，于2000年1月正式运行，至2007年仅有12根膜丝出现了破损，相应的断丝率每年为0.00009%，可见膜丝的强度和韧性是非常优异的。

UNA-620A膜组件性能参数

UNA加压式膜组件，通常用于工业用水和海水淡化RO预处理、市政污水和工业废水三级处理及回用、饮用水生产等工艺中。不仅设计通量高、抗药性强、寿命长、产水水质稳定，而且安装和检测也很方便，其性能参数见表1。

旭化成MicrozaUNA膜组件在海水淡化领域的应用实例

浙江某海水淡化项目

该项目超滤处理规模为48000m3/d，

流程如图4所示，原水为海水，经絮凝沉淀、盘式过滤器后，直接进入UNA-620A系统，超滤膜产水经两级RO处理后，产水作为锅炉补给水和生活用水。该项目于2007年开始运行，图5为现场照片。该项目设计预处理添加3~5ppm NaClO；EFM碱洗每天进行一次，采用900ppm NaClO；EFM酸洗每两月进行一次，采用2wt.%柠檬酸；CIP清洗每半年至一年进行一次，采用5000ppm NaClO+2wt.%NaOH（碱洗）、2wt.%柠檬酸（酸洗）。

海水水质随着季节的变化会产生一些波动，因此超滤膜进水水质也会有一定的变化，通常Mn的COD在1~11mg/L之间，浊度在4~30NTU之间，TDS在20340~34400ppm之间，但UNA膜组件实际产水SDI和浊度可分别保持在3和0.1NTU以下，后续RO系统运行非常稳定。截止目前，超滤系统已运行近6年，且通量并未出现衰减，产水量仍可达到当初的设计水平。但现场实际并不需要超滤48000t/d的产水量，所以根据实际情况设置了各套阀门单元间歇运行，图6为1#阀门单元2011年的运行情况，可以看出，系统非常稳定，TMP在20~70kPa之间，平均为34kPa，在间歇运行的半年内，系统一直以非常低的TMP运行，进一步节省了电耗。此外，定期对超滤膜系统进行完整性检测后，发现共有13根膜丝发生破损，相应的断丝率每年为0.0001%，可见膜丝强度和韧性是非常优异的。

广东某海水淡化项目

本项目于2010年4月运行，超滤系统产水量为48000t/d，处理工艺为海水→混凝沉淀→UF→两级RO，UF系统前设置100μm自清洗过滤器。图7为现场照片，可以看出，超滤系统设计得非常美观。

该项目运行至今已3年，除了安装调试之外，我司技术人员还前后回访了现场多次，以检查超滤系统的运行情况，并指导业主进行CIP清洗及完整性检测等，截止2012年3月，完整性检测共发现1根膜丝断丝，业主对我司的售后服务及产品质量都非常满意。图8为我司技术人员2012年3月份回访时获得的运行数据，可以看出，系统运行得非常稳定，校正后的TMP（20deg.C）在20~60kPa；膜系统进水浊度最高为6NTU，但产水浊度始终在0.1NTU以下，确保了后续RO系统的稳定运行。项目初始设计了每天一次的低浓度化学清洗（EFM），但现场并未实施，而是连续过滤，每1到2个月采用3000ppm NaClO+1wt.%NaOH及2wt.%柠檬酸进行CIP清洗，清洗后通量恢复率接近100%。

广东某苦咸水淡化项目

本项目原水为河水，但枯水季节时（每年中约半年），会发生海水倒灌的现象，导致进水TDS变高，大约在12000mg/L左右。项目共分为四期，一期超滤产水量为40000t/d，于2005年6月投运；二期超滤产水量为52000t/d，于2011年9月投运；三期超滤产水量为45000t/d，于2008年初投运；四期超滤产水量为43800t/d，于2011年9月投运。其中，二期为改造项目，之前采用的是某国外品牌膜，后被替换成旭化成膜。目前旭化成超滤总产水量为180800t/d，图9为现场照片。

本项目的处理工艺为苦咸水→絮凝沉淀→砂滤→UF→RO，原水的取水点位于河流的下游，有机物含量较高，且水质波动也较大，CODcr在40~80mg/L，但各超滤及后续的RO系统运行得都很稳定，尤其是一期和三期，已分别运行了8年和5年，可见膜的品质是非常优异的。

小结

超滤作为海水淡化反渗透（SWRO）预处理工艺已在业界内得到认可，但超滤膜市场品种繁多，质量参差不齐，因此如何做出正确的判断，选择合适的产品至关重要。旭化成Microza膜组件在上世纪90年代就在国外得到了应用，目前在国内外处理量已超过700万t/d，综合多年积累的经验，旭化成建议客户在选择超滤膜产品时，要从整个系统的水质水量确保维护管理的方便性、初始投资成本、运行电耗和药耗、膜组件寿命及更换成本等多方面因素。海水淡化反渗透（SWRO）项目通常处理量都比较大，更应考虑以上因素。