色度(倍)0.26.91.8496
浊度(NTU)00.20.0510
电导率(S/cm)7019713791
E2600.0130.0780.02590
TOC(mg/L)0.73.31.586
TOC/E260371436782
由表 2 可以看出，超滤对浊度、细菌、大肠杆菌的去除率为 100%；总铁几乎被完全去除；对总锰的去
除率为 72%左右；对色度的去除率为 60%左右；TOC 和 E260 指标也显示出类似的处理特性。
2.2 透水率对膜压差的影响
到试验前期的第 392 天为止，透水率的设定值一直是 1.5m/d，此阶段膜表面流速为 0.07m/s，膜两
侧压差剧增，化学洗涤的次数明显增多，其原因是由于透水率值设定过高，冬季原水的粘性系数增大，加之
流速过小引起的胶体以及高分子物质向膜表面沉降速度增大等原因所造成的。在试验后期对操作参数进行了
修正，将膜表面流速设定为 0.14m/s，并且在低温季节透水率设定为 1.35m/d，得到了相对较稳定的运行
效果，膜两侧的压力变化平稳，化学洗涤的次数明显减少。由此可见，在超滤膜的操作过程中根据季节、水
温的变化调节透水率和膜表面流速能使膜的处理能力得到最大限度的发挥，从而做到经济、平稳地运行。
2.3
原水中高分子有机物的影响
①对 TOC/E260 值的影响
试验中 TOC/E260 的变化如图 2
所示。
夏季膜原水的 TOC/E260 值为 30～60 的数据较多，根据丹保等人［1］的理论可知，该水中以高分子
腐殖物质为主，冬季则反之。值得注意的是，透过水的数值高于原水，分析其原因可能是大多数高分子物质
被截留，而透过水中主要是含低分子质量的分子。被截留的高分子腐殖物质，一部分附着在膜表面上使负荷
逐渐增大，于是进入冬季时造成了膜两侧压差急剧增高。
②电镜及色谱分析
试验结束后对膜断面进行电镜观察可清晰地看到膜表面或者表层都有厚实的污染层生成，此污染层是膜
两侧压差增大的主要原因，并且是由原水的浊度、有机物和无机污染物构成的混合体引起的。根据原水的有
机物分子质量分布及高效液相色谱(HPLC)的分析结果看出，原水中 1/3 以上是高分子有机物(分子质量为
数万以上)，而原水和透过水中低分子有机物的分子质量分布基本没有发生变化。这说明膜污染只能是由来
自高分子有机物质及其与无机物质的混合体附着在膜的表面造成的。
2.4
无机物的影响
引起膜两侧压差增大的原因除了有机污染物以外，还有无机污染物的影响，选用能量分散型 X 线分析装
置对膜表面污染层中的污染物质进行了分析。从外表面上附着的污染物中可检出 M
n、Fe、Si、Ca、Cu 等，内表面上可以检出 Si、Ca、Cu、Zn 等。由此可知，膜表面的污染层是由高分子
的腐殖物质和无机物混合组成。
2.5 化学洗涤次数的影响
试验前期化学洗涤的次数远多于后期，膜两侧的压力变化以及透水率较为稳定，新膜更换后仅清洗了一
次。试验最后阶段的第 560 天开始，膜两侧的压差迅速上升，用化学洗涤也没有得到预期的效果。第 668
天时膜两侧压差突然下降，校正透水率也随之突然提高，透过水浊度从 0 上升为 20NTU 左右，其他例如大
肠杆菌、细菌、色度也显示出同样的趋势，说明膜发生了破裂。试验终了后发现用过的膜表面有许多呈深灰
色的附着物，并有破裂点，分析其原因在于后期化学洗涤次数减少，附着物逐渐累积并长时间地压缩，从而
形成了致密压缩滤饼，而化学洗涤难以发挥作用，最终引起膜的破裂。在长期运行过程中，透过和反冲过程
处于平衡状态时，虽然膜表面的大颗粒、高分子物质没有大量的沉积，但是低分子物质仍在膜的孔内逐渐附
着积累，从而导致膜孔内的长期附着污染，所以无论膜两侧的压力有无明显变化，根据原水水质定期进行药
物洗涤是完全必要的。
3
结论
①试验的 2 年间透过水质一直良好、稳定。
②在冬季低温时，将膜表面流速由原来的 0.07m/s 调至 0.14m/s，同时把透水率的设定值下浮到
1.35m/s 是保持超滤膜长期安全、合理运行的重要因素。
③膜表面的污染物是由高分子有机物和 Mn、Fe、Ca、Si、Cu 等无机物组成的复合体。原水中的
TOC/E260 值很低时会使超滤膜负荷增大。实际运行中，增加对高分子有机物和部分无机污染物的预处理也
是增加使用寿命、提高运行效率的方法之一。
无论膜两侧压差变化是大是小，定期进行化学洗涤对避免低分子物质在膜孔内沉积形成致密的滤饼和保
证透过水水质的安全有重要意义。
参考文献：
［1］丹保宪仁，龟井翼.水处理におけゐ处理性评价マトリツクス［J］. 日本水道协会杂志，
1993，708：28-40.