前   言

      传统的“加药、混凝、沉淀、砂滤”等分离技术得到的水质与源水条件和其工艺操作条件有紧密关系，出水水质不稳定，如水温、季节、水源地点等变化时，加药量和絮凝效果则大大不同，出水水质相差很大。但是，膜过滤技术处理则不同，仅仅取决于所选用膜的截留尺寸，所以膜过滤是一种很严格的物理分离技术，可去除水中的泥沙、胶体微粒、细菌、病毒、大分子、小分子及离子等，具有出水水质稳定、可靠、占地小等明显优点。
      但各种膜的使用是有分工的，必须严格按使用功能、使用条件进行设计和管理。如，膜技术中的微滤（MF）和超滤（UF）主要用于去除水中泥沙、胶体微粒、细菌、病毒、热源物质、大分子有机物；纳滤（NF）和反渗透（RO）主要用于去除水中小分子有机物、无机物和离子；RO膜在使用时，必须严格地做好预处理，一般都需要设置超滤（UF）作为预处理单元，先将水中大分子以上的污染物去除后，才能进入RO膜系统中，否则会很快造成RO的堵塞和不可修复的损伤！另外，以往的各种膜技术还存在如下问题：
●易堵塞、不易清洗恢复。造成膜堵塞的关键原因是跨膜压差大，污染物在膜表面被挤压压实，不易清洗。
●设备投资和运行成本较高。随着膜材料成本的下降、制膜技术的成熟和大规模化，膜技术的设备投资和能耗无疑会越来越低。目前的发展趋势也表明，膜技术在水处理中的应用正越来越多！可以预见的是，膜技术无疑是今后水处理技术发展的主流！
      由军事医学科学院卫生学环境医学研究所，历经多年研发出的纳米高渗超低压膜成套技术（MTR）已取得新的突破，有效地克服了超滤膜技术上存在的上述问题。该技术是国家重点科技攻关项目，被列入国家“863”重大产业化项目，属国内领先水平，被誉为“21世纪的水处理技术”。
一、MTR创新点

      本技术采用军事医学科学院自主创新的超低压中空纤维超滤膜及膜组件。该膜是一种特殊工艺制备的新型高分子复合材料，比普通微滤膜提高过滤精度数十倍，属超滤级，但操作压力只有以往超滤膜的1/5左右，通过重力落差即可制水，易清洗恢复、寿命长，属专有军工技术，通过了军队鉴定，获得了国家专利及军队科技进步二等奖。

二、MTR用途
1. 单独用于自来水、雨水、井水、水窖水、江河湖水、水库水、溪流水、鱼塘水等污染水体的处理，处理后的水可直接饮用。
2. 用于苦咸水、海水、含氟水、含砷水等水处理工艺的前处理，为后续水处理工艺配套。
3. 用于各种污水处理工艺的后处理，处理后的水可回用或排放。最适合中小城镇污水的污水处理与回用，尤其是办公楼、住宅小区、宾馆、学校、风景区、高速公路服务区等点源污染的污水的处理与回用。适合洗车、洗浴、家禽畜养殖、屠宰、煤矿、钢铁、制药、造纸、印染、皮革及酿酒、饮料制作、制糖、酒清发酵、淀粉生产等食品加工企业排出的各类废水的处理排放或回用。

三、MTR构成
      主要包括膜池、膜组、风机、电控柜、电磁阀、液位计、水表、管路和阀门等组成。膜池上设有进水管接口、出水管接口、排泥管接口、溢流管接口。膜组由多个膜片、膜组框架、导流板、集水头、布气头、膜片均隔架、集水软管及布气管网等组成。膜片由膜束及膜片框架组成。膜束由超低压中空纤维膜和胶粘剂粘合而成，是MTR净化水的核心部件。电控系统采用PLC自动控制电磁阀的循环启闭，通过液位计低高水位的变化，自动控制提升泵的循环启闭。

 

MTR装配示意图例
 

四、MTR工作原理

      原水先经格栅截留掉3mm以上的大颗粒杂质（如头发丝、塑料袋等）后进入水泵，提升至膜池，经淹没在膜池中的膜片净化后，在重力落差作用下，直接出水。MTR处理工艺中，水的净化由2方面共同完成：

1、中空纤维超滤膜的物理筛分过滤
      中空纤维超滤膜的外型像纤维状，具有自支撑作用，属非对称膜，其致密层位于纤维的内表面。被初级净化的污水进入膜池内，膜池内的中空纤维超滤膜的过滤孔径只有百万分之五厘米（0.05μm），即只有小于这个尺寸的物质才能通过，因此只有水分子、离子及小分子有机物才能透过中空纤维超滤膜的外管壁进入中空纤维膜的中空管内，但泥砂、细菌病毒、胶体、大分子有机物均大于该尺寸，一般为中空纤维超滤膜的过滤孔径的数十倍以上，如自然界中很小的大肠杆菌的尺寸也仍有0.45μm以上，仍比膜过滤孔大约十倍，因此这些物质均不能透过中空纤维膜的外管壁进入中空纤维膜的中空管内，而被截留于中空纤维膜的外表面。由于这些颗料物质的表面还吸附了大量的重金属离子及有机物，因此，在去除这此物质的同时，也去除了这些离子和有机物，这也是为何要去除浊度的重要理由，浊度去除越高，对重金属离子及有机物的去除效果越好。
当被过滤的污染物的外形尺寸小于膜过滤孔径的物质时，该污染物在过滤过程中通过污染物间的相互挤压、架桥作用及膜表面的电性能吸附作用，也能部分地被阻挡于膜管壁外表面或膜孔内而不能透过膜孔，因此对游离于水中的部分离子和有机物也有部分去除作用。
膜片上设计了气水在线清洗，通过气水的紊动带动膜丝的抖动，使膜丝上的污染物不再聚积，但接近膜孔的物质可能会堵塞在膜孔中，因此当出水速率明显变小时，可对中空纤维膜片进行物理漂洗和药物的化学清洗，去除膜表面及膜孔中的污物，继续使用。
2、膜池内的生物降解作用
     中空纤维超滤膜能将各种细菌、原生动物、后生动物等，几乎全部截留于膜池内，因此，随着处理过程的持续，膜池内被截留的微生物浓度越来越高，种群越来越丰富。又由于膜池内含氧量高，有一定营养，微生物繁殖加快，因此必将在膜池内形成一定的生物降解作用，将水中的有机物分解成二氧化碳、氮气、小分子有机物、无机物等，从而减少有机物的含量，达到生物净化作用。

五、MTR型号及主要技术参数
型号举例:  M-3-Y、M-3-W
型号说明：M—MTR、3—处理水量为3m³/h、Y—饮用水处理型、W—污水处理型

吨水电耗(Kwh/m3)		0.15～0.25（与处理水量负相关）
制水动力		1.5m～2.5m重力落差
适应pH值		2～10
适应环境温度(℃)		5～45
适应水温(℃)		5～45
膜片外型尺寸（L×B×H，mm）		655×40×1680
膜片净重(Kg)		5.5
膜丝主要材质		PVDF
过滤精度(μm)		0.03～0.08
产水量(升/片/天)		9000～15000
曝气量(升/片/分)		≤55
气水比		≤10：1
运行寿命(年)		≥8
膜片常用清洗剂		柠朦酸、盐酸、氢氧化钠或EDTA
膜片清洗方法		在膜池中分别加入酸和碱，交替浸泡膜片1～2次、排尽，即可重新使用
膜片清洗频率（次/年，与处理水质相关）	处理污水时	1～3
	处理饮用水时	0.3～0.5

 
六、MTR进水水质及配套工艺要求

      MTR虽具备极好的去浊、除微生物功能，但由于MTR的过滤仍属超滤级而非RO级，因此，无法去除水中小分子有机物和钙镁等溶解性离子，因此在处理这类水质超标的水体时，一般需在MTR基础上，增加相应处理设施。通常的做法是（供参考）：
1、MTR处理Ⅳ类以下的江河湖水时，一般不需要与其它水处理单元配合，单独使用就可直接使出水水质达到《国家饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。但考虑到MTR出水水质可能遭受微生物的二次污染，一般需在MTR后增加消毒措施，如二氧化氯发生器。
2、MTR处理苦咸水、海水、含氟水、含砷水等离子浓度（包括重金属等）超标的水体时，一般需在MTR后增加RO膜或离子交换树脂等处理设备。
3、MTR处理CODmn超标的饮用水时，可根据超标的程度，在MTR后串接具有相应处理能力的活性炭过滤器。
4、对于CODcr超标严重的污水，进入MTR时，应先进行“厌氧—好氧”等生化预处理。生化时间越长， MTR的出水水质越好。在MTR的进水水质达到下表要求的情况下，MTR的出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级排放标准（GB18918-2002）或生活杂用水标准（GB/T 18920-2002）。



七、MTR运行成本 ≤0.27元/m³

电  费	≤0.15元/m3	日常维修费	≤0.03元/m3
人工费	≤0.08元/m3	药  剂  费	≤0.004元/m3

   注：根据进出水水质特点及要求，有些水质的处理无须上述费用，水处理规模越大运行成本越低。

八、MTR与斜板沉淀等传统工艺的综合比较表

比较内容	MTR	斜板沉淀等传统工艺
水处理步骤	原水→（生化降解）→膜池 →回用或排放	原水→（生化降解）→加药→混凝→  斜板沉淀→（中间水泵→过滤）→排放
初沉池、沉砂池、加药泵房	无	有
加药泵、反洗泵、中间泵、回流泵	无	有
后置砂滤器	无	有
后置活性炭过滤器数量比	1	3
后置活性炭过滤器反洗水量比	<0.001	1
对后置RO膜的保护性	好(达到RO进水水质要求)	差(无法达到RO进水水质要求)
出水水质	达到回用水标准，优于国家一级排放标准	达到二级以下排放标准，过滤清度比MTR至少差了数万倍。
悬浮物（浊度/SS）	无（≤0.02度）	有（≥5度）
细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群	无	有
盐类、pH值、水温	无变化	无变化
水温、浊度等对出水水质的影响	无	很大
运行稳定性	稳定	很不稳定
电耗比	<0.3	1
药剂（絮凝剂、助凝剂、清洗剂）	无	有
运行成本比	<0.3	1
设备占用空间比	<0.6	1
设备投资比	<1.2	1
基建投资比	<0.6	1
综合投资比	<0.9	1
操作管理	基本自动化	烦琐、很难自动化
维护人员操控所需时间	10～30分钟/班	5～7小时/班
工人劳动强度	小(每班巡视1～2次即可)	大(每班在不停地操控)
排污量体积比	≤0.3	1
排泥频率	每月排泥约1次	每天排泥至少1次
污泥处理成本比	≤0.5	1
综合成本比	0.5～0.8	1