楊珮瑤 李 鍵 劉 淵 周友剛

（金科環(huán)境股份有限公司，北京 100102）

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平快速發(fā)展，居民對生活品質(zhì)的追求快速增高，膜技術(shù)在市政給水領(lǐng)域的工程化應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。跟傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有處理效率更高、出水水質(zhì)更穩(wěn)定、占地面積小、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢，目前已在國內(nèi)多個(gè)市政給水廠得到應(yīng)用。

1.膜技術(shù)介紹

膜是分離兩相和選擇性傳遞物質(zhì)的屏障，可稱之為半透膜或分離膜。而在某種推動(dòng)力的作用下，利用其選擇性傳遞物質(zhì)的性能，使溶質(zhì)或溶劑分離的方法稱為膜分離。跟傳統(tǒng)過濾相比，膜分離的過濾可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行，并且在此過程沒有相的變化。

根據(jù)膜材料的不同可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜，無機(jī)膜主要包括陶瓷膜和金屬膜，膜的孔徑通常為微米級；有機(jī)膜包括纖維素類、聚酰胺類、聚砜類、聚烯烴類、含氟聚合物等高分子材料，膜孔徑可達(dá)到納米級，因此應(yīng)用更為廣泛。

根據(jù)膜孔徑的不同（或截留分子量）的不同，可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。根據(jù)圖1 的過濾圖譜可知，從左往右看膜的孔徑依次減小，致密性依次增加，可攔截的污染物依次增多。

圖1 水中污染物的過濾圖譜

在以上幾種過濾中，超濾及納濾膜技術(shù)在給水深度處理中的應(yīng)用最為廣泛，因此本文將重點(diǎn)介紹超濾及納濾膜技術(shù)。

1.1 超濾膜技術(shù)介紹

1.1.1 超濾膜及系統(tǒng)簡介

超濾膜的過濾過程是以膜兩側(cè)壓差為驅(qū)動(dòng)力，以機(jī)械篩分原理為基礎(chǔ)的一種溶液分離過程。超濾膜為多孔性不對稱結(jié)構(gòu)，其篩分孔徑范圍為0.005～0.1μm，可將分子量為5,000～100,000 的物質(zhì)截留，在水中一般可截留懸浮物、膠體顆粒和細(xì)菌等雜質(zhì)。

在工程實(shí)際應(yīng)用中，超濾膜組件分為壓力式膜和浸沒式膜兩種形態(tài)。壓力式與浸沒式膜系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別為被處理水透過膜表面的驅(qū)動(dòng)方式不同。壓力式的驅(qū)動(dòng)源為壓力泵，浸沒式的驅(qū)動(dòng)源為真空抽吸系統(tǒng)，通常采用泵的吸程產(chǎn)生的負(fù)壓為驅(qū)動(dòng)力?；谠O(shè)計(jì)膜通量較高、投資運(yùn)營成本低、維護(hù)管理更簡便等優(yōu)勢，壓力式超濾膜在國內(nèi)大規(guī)模水處理行業(yè)中應(yīng)用更為廣泛，下文主要介紹壓力式超濾。

超濾膜系統(tǒng)包括超濾主機(jī)及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)。若干超濾膜組件集成于膜架內(nèi)組成膜堆，多個(gè)膜堆在自動(dòng)化系統(tǒng)的統(tǒng)一控制下構(gòu)成相對獨(dú)立的超濾主機(jī)。輔助系統(tǒng)包括原水提升系統(tǒng)、自清洗過濾系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)、中和廢水處理系統(tǒng)、完整性檢測系統(tǒng)和電氣自控系統(tǒng)等，所配置的輔助系統(tǒng)保證膜系統(tǒng)連續(xù)安全運(yùn)行。

超濾裝置及配套系統(tǒng)工藝流程簡圖如圖2所示：

圖2 超濾系統(tǒng)工藝流程簡圖

1.1.2 超濾工藝說明

超濾供水泵將預(yù)處理出水提升加壓，經(jīng)加壓后水送至超濾自清洗過濾器，水中大于200μm 的懸浮顆粒得到去除，同時(shí)也保護(hù)超濾膜元件端口不會(huì)受到大顆粒物質(zhì)的擦傷而損壞。自清洗過濾器在經(jīng)過一段時(shí)間的過濾后，需要進(jìn)行定時(shí)反洗。經(jīng)自清洗過濾器過濾后的帶壓水進(jìn)入超濾膜組件，由于超濾膜本身的特性，大部分的細(xì)菌、藻類、膠體物質(zhì)和微?。ù笥?.2μm）的顆粒物質(zhì)被截留在膜的表面，水及水溶性的物質(zhì)透過膜孔，水質(zhì)在膜系統(tǒng)得到凈化。通過超濾膜的過濾作用，SS 及膠體物質(zhì)基本得以去除。

過濾一定時(shí)間后，在膜的表面會(huì)沉積一層污染層，需要對膜元件進(jìn)行物理反洗：反洗水泵將超濾出水提升加壓后由超濾出水管進(jìn)入系統(tǒng)，帶壓反洗水將膜表面的污染物沖洗出系統(tǒng)，膜元件的通量得以恢復(fù)。由于水中含有各種細(xì)菌、有機(jī)物、無機(jī)物等，僅用清水進(jìn)行反洗并不能完全恢復(fù)膜通量，因此在進(jìn)行若干次反洗后，需要對膜進(jìn)行CEB清洗，通過化學(xué)藥劑徹底去除膜表面的污染物。

圖3表示系統(tǒng)運(yùn)行過程中跨膜壓差的變化，其中A 段表示過濾過程，B 段表示反洗過程，C 段表示化學(xué)加強(qiáng)反洗過程（CEB）。通過不同過程跨膜壓差的變化可知，將過濾、反洗、化學(xué)加強(qiáng)反洗三個(gè)過程合理設(shè)計(jì)，可以確保超濾系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用較低。

圖3 超濾系統(tǒng)運(yùn)行跨膜壓差隨時(shí)間變化圖

1.2 納濾膜技術(shù)介紹

1.2.1 納濾膜及系統(tǒng)簡介

納濾膜(NF)早期被稱為“低壓反滲透膜”或“疏松反滲透膜”，是一種介于反滲透膜(RO)和超濾膜(UF)之間的新型的壓力驅(qū)動(dòng)膜。NF膜孔徑為納米級(10-9m)，通常為0.5～1nm，截留分子量在200～2000Da(道爾頓)，選擇性分離直徑大于l nm 左右的溶解組分，可以有效截留二價(jià)及以上離子、有機(jī)小分子(分子量≥200Da)，但是使大部分一價(jià)無機(jī)鹽透過，從而實(shí)現(xiàn)高低分子量有機(jī)物的選擇性分離。

納濾系統(tǒng)包括納濾主機(jī)及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)。若干納濾膜組件經(jīng)過合理的排列組合后集成于膜架內(nèi)組成膜堆，多個(gè)膜堆在自動(dòng)化系統(tǒng)的統(tǒng)一控制下構(gòu)成相對獨(dú)立的納濾膜主機(jī)。系輔助系統(tǒng)包括納濾高壓泵、納濾清洗設(shè)備、納濾沖洗設(shè)備、納濾加藥系統(tǒng)、電氣自控系統(tǒng)等，所配置的輔助系統(tǒng)保證膜系統(tǒng)連續(xù)安全運(yùn)行。

1.2.2 納濾工藝說明

納濾工藝在運(yùn)行過程中，在生產(chǎn)純水的同時(shí)，污染物/鹽分在濃水側(cè)濃縮，超過了在水中的自然溶解度，造成濃水容易結(jié)垢。工藝選擇不同的阻垢劑來破壞納濾膜濃水側(cè)的垢的形成及晶體晶格結(jié)構(gòu)減輕結(jié)垢趨勢。此外納濾膜材質(zhì)受氧化后易降解，因此要求納濾進(jìn)水投加還原劑。

納濾設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，濃水側(cè)的硬度是將原水中的各種污染物濃縮了若干倍，由于濃差極化的原因，可能會(huì)在納濾膜表面產(chǎn)生各類污垢，致使納濾膜性能下降、產(chǎn)水量下降、脫鹽率下降，這時(shí)必須進(jìn)行化學(xué)清洗來恢復(fù)膜的透水量。清洗周期的確定應(yīng)在同樣產(chǎn)水量下，膜運(yùn)行壓力超過10%或同等壓力下產(chǎn)水量減少10%時(shí)清洗，膜的通量恢復(fù)較好，可使膜的產(chǎn)水量恢復(fù)到接近原有水平。

當(dāng)納濾系統(tǒng)由于各種原因停機(jī)時(shí)，膜元件內(nèi)部的水中硬度處于若干倍的濃縮狀態(tài)，在水流靜止的情況下，容易造成污染物質(zhì)沉積、結(jié)垢，污染膜組件。設(shè)計(jì)的納濾系統(tǒng)中有在線自動(dòng)沖洗裝置。在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，可自動(dòng)沖洗膜元件表面，將膜表面的污染水置換成凈化水，減輕表面沉積物的污染，從而保證膜元件的正常壽命。

2.膜技術(shù)在給水深度處理中的應(yīng)用

2.1 超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

超濾膜技術(shù)作為一種較新的水處理技術(shù)，近年來在國內(nèi)自來水廠已有多個(gè)應(yīng)用實(shí)例。與傳統(tǒng)的處理技術(shù)相比，超濾膜技術(shù)在給水深度處理中主要有以下優(yōu)勢：

（1）可有效去除幾乎全部致病微生物，包括隱孢子蟲、賈第蟲、細(xì)菌和病毒等，提高供水的生物安全性；

（2）可減少消毒劑的用量，降低水中消毒副產(chǎn)物的生成量，提高供水的化學(xué)安全性；

（3）超濾去除水中污染物的過程是通過膜的物理篩除，對污染物的去除有極好的穩(wěn)定性；

（4）超濾系統(tǒng)為模塊化設(shè)計(jì)，可增容設(shè)計(jì)，處理能力可在較大的范圍內(nèi)調(diào)整，且相較與常規(guī)工藝占地面積大大減少。

超濾膜技術(shù)在給水深度處理中主要解決了以下三種問題：高品質(zhì)供水；處理高藻水體（千萬級）；反滲透/納濾膜技術(shù)的預(yù)處理。超濾膜技術(shù)的應(yīng)用也可按上述分類分為三類。

2.1.1 高品質(zhì)供水

近年來，隨著飲用水水質(zhì)要求越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)已經(jīng)無法滿足這些水質(zhì)要求，或者工藝復(fù)雜，需要較大的占地面積和較高的投資。而超濾膜技術(shù)可有效去除幾乎全部致病微生物，包括隱孢子蟲、賈第蟲、細(xì)菌和病毒等，確保供水的生物安全性，同時(shí)減少了消毒劑使用量，控制消毒副產(chǎn)物的生成量，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)供水。

在地表水處理中，超濾膜技術(shù)通常放置于臭氧炭（砂）濾池后，常見的工藝流程如下圖所示：

圖4 高品質(zhì)供水的典型工藝流程

2.1.2 處理高藻水體

針對千萬級別的高藻水體，常規(guī)工藝在處理過程中通常面臨濾池易堵塞，日常維護(hù)工作繁重，出水水質(zhì)不穩(wěn)定的問題。而超濾膜技術(shù)可結(jié)合預(yù)氧化、混凝絮凝氣浮、粉炭接觸的的短流程工藝，通過粉炭對藻毒素的吸附和超濾物理截留，對硅藻、藍(lán)藻、藻毒素的去除率高達(dá)95～99%，確保供水水質(zhì)合格穩(wěn)定。

高藻水體治理的典型工藝流程如圖5 所示：

圖5 高藻水體治理的典型工藝流程

2.1.3 反滲透/納濾膜技術(shù)的預(yù)處理

反滲透/納濾系統(tǒng)預(yù)處理效果的重要指標(biāo)為SDI，而跟傳統(tǒng)的過濾工藝及微濾相比，超濾對懸浮顆粒、細(xì)菌及病毒的去除效果最好，可確保SDI 在99%的保證率下穩(wěn)定＜3，是現(xiàn)有工藝中最有效的預(yù)處理工藝。使用超濾膜技術(shù)作為反滲透/納濾系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，可顯著降低反滲透/納濾膜的清洗頻率，減少濾芯等耗材費(fèi)用，同時(shí)減輕現(xiàn)場運(yùn)用維護(hù)人員的工作量，也是當(dāng)下給水處理廠反滲透/納濾系統(tǒng)前端的主流預(yù)處理工藝。

2.2 納濾膜技術(shù)的應(yīng)用

近年來，隨著地表水和地下水的污染日益嚴(yán)重，部分地區(qū)水源中的有害物質(zhì)已經(jīng)從微生物擴(kuò)展到無機(jī)物（硬度、硫酸鹽、氟化物及重金屬等）及有機(jī)化合物（天然有機(jī)物、抗生素、農(nóng)藥、殺蟲劑等）。針對這類水源，傳統(tǒng)的給水處理技術(shù)及超濾技術(shù)已經(jīng)力不從心，因此引入了反滲透/納濾等新型深度處理技術(shù)。

跟臭氧活性炭等傳統(tǒng)深度處理技術(shù)相比，納濾膜技術(shù)具有如下優(yōu)勢：

（1）占地面積小、自動(dòng)化程度高，運(yùn)營維護(hù)簡單；

（2）對有機(jī)物及氨氮等的去除率更高、且出水水質(zhì)更穩(wěn)定，可降低消毒劑消耗量；

（3）可以高效去除無機(jī)物。

跟反滲透膜技術(shù)相比，納濾膜技術(shù)具有如下優(yōu)勢：

（1）低壓力、低能耗、節(jié)能效果明顯

相對于反滲透膜，由于納濾膜滲透性較好，只允許部分鹽分透過膜，因此常規(guī)納濾膜運(yùn)行壓力較低，節(jié)能效果顯著。

（2）運(yùn)行藥耗較低

納濾對碳酸氫根、硅酸的截留率不高，對鈣、鎂離子的去除率低于反滲透，因此濃水側(cè)結(jié)垢傾向很低，阻垢劑用量少，運(yùn)行費(fèi)用低且化學(xué)污染排放少。

（3）高回收率穩(wěn)定運(yùn)行，制水率較高

因濃水側(cè)結(jié)垢傾向很低，單級納濾可以做到較高的系統(tǒng)回收率（85%～90%），提高水資源利用率的同時(shí)，減小了濃水排放的壓力。

（4）去除率穩(wěn)定且選擇性分離，保留了產(chǎn)水一定的礦化度

對于有機(jī)微污染水體，選擇性納濾膜整體脫鹽率通常在30%左右，在有效減少水體中的污染物的同時(shí)，較大程度上保留水體中的有益礦物質(zhì)，能穩(wěn)定滿足當(dāng)?shù)貎?nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的“優(yōu)質(zhì)水”的要求，達(dá)到了水廠深度處理的目的。

（5）納濾產(chǎn)水pH 波動(dòng)穩(wěn)定小于1, 可直接并入市政供水管網(wǎng)

納濾產(chǎn)水pH 波動(dòng)穩(wěn)定小于1，對現(xiàn)有供水管網(wǎng)的沖擊無影響，產(chǎn)水可直接并入市政供水管網(wǎng)。

基于以上優(yōu)勢，目前納濾膜技術(shù)在給水深度處理中的工程化應(yīng)用也越來越受到人們的關(guān)注。其應(yīng)用主要有兩個(gè)方向，第一類為地下水、地表水苦咸水處理，如氟化物、硫酸鹽、硬度等鹽分的去除，第二類為地表水體中天然有機(jī)物、抗生素、色度、消毒副產(chǎn)物等微量污染物的去除。

2.2.1 苦咸水處理

在我國，苦咸水主要分布在西北地區(qū)及華北平原等，例如寧夏地區(qū)沿黃河流域高硬度、硫酸鹽地下水，新疆、內(nèi)蒙古地區(qū)高含氟地下水，山東地區(qū)高硫酸鹽、高硝酸鹽南水北調(diào)東線水等水源。針對以上地區(qū)的水源，金科采用納濾膜技術(shù)，主要用于去除氟化物、硫酸鹽、硬度等無機(jī)鹽分，納濾系統(tǒng)凈產(chǎn)水規(guī)模至今累計(jì)約18 萬噸/天。

針對苦咸水的處理，金科的主要業(yè)績包括：

表1 金科在苦咸水處理中的主要業(yè)績

有機(jī)微污染物的去除

在人口密度較高、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，地表水體多受到有機(jī)物污染，如江浙地區(qū)長江及當(dāng)?shù)睾恿骱?，多為微污染地表水。金科環(huán)境在以上地區(qū)采用納濾膜技術(shù)，去除水體中的天然有機(jī)物、控制消毒副產(chǎn)物和改善飲用水口感，同時(shí)應(yīng)對水體突發(fā)污染，納濾系統(tǒng)凈產(chǎn)水規(guī)模至今累計(jì)約50 萬噸/天。

在微污染地表水的應(yīng)用中，金科的主要業(yè)績包括：

表2 金科在微污染地表水處理中的主要業(yè)績

3.3 金科環(huán)境在膜處理技術(shù)中的優(yōu)勢

金科環(huán)境股份有限公司（科創(chuàng)板股票代碼：688466）是專業(yè)從事水深度處理及污廢水資源化的國家高新技術(shù)企業(yè)，依托公司自主研發(fā)的膜通用平臺(tái)裝備技術(shù)、膜系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)、膜系統(tǒng)運(yùn)營技術(shù)等三大核心技術(shù)，為客戶提供水處理技術(shù)解決方案、運(yùn)營服務(wù)以及資源化產(chǎn)品。

成立17 年來，通過多個(gè)工程經(jīng)驗(yàn)的積累，金科在膜處理技術(shù)中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，并通過技術(shù)人員逐漸改進(jìn)完善形成了自己的技術(shù)優(yōu)勢，這些技術(shù)優(yōu)勢包括：

3.1 GTMOST 膜通用平臺(tái)技術(shù)

公司自主研發(fā)的膜通用平臺(tái)裝備技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，屬國內(nèi)首創(chuàng)。膜通用平臺(tái)裝備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)多數(shù)廠家膜元件在通用平臺(tái)裝備中的通用互換，且可實(shí)現(xiàn)單體設(shè)備處理規(guī)模大型化，降低了水廠的建設(shè)成本和運(yùn)營成本。公司運(yùn)用該技術(shù)，設(shè)計(jì)研發(fā)了多個(gè)系列的裝備產(chǎn)品，包括膜通用平臺(tái)裝備-經(jīng)典風(fēng)系列、未來星系列等，用于滿足不同客戶的需要。

① 膜通用平臺(tái)裝備-經(jīng)典風(fēng)系列

該裝備主要適用于臥式布置系統(tǒng)，系統(tǒng)采用雙層車間設(shè)計(jì)，膜裝備與工藝管廊上下分置，實(shí)現(xiàn)了功能區(qū)與維護(hù)區(qū)的合理分區(qū)。單套膜裝備處理量大、占地面積小、投資少。該系列是目前公司在市場上使用最廣泛的設(shè)計(jì)和裝備。

該系列產(chǎn)品的膜元件為水平方向端部拆卸，可在垂直方向擴(kuò)展，單體裝備處理能力高達(dá)2 ～4 萬噸/日，在大規(guī)模系統(tǒng)應(yīng)用中，膜裝備部分占地面積比立式超濾膜裝備減少約20 ～30%，有效降低占地面積。

由于材料選用合理、布置緊湊，減少了相應(yīng)的管道、電纜等安裝材料，該膜裝備成本比其他形式的膜裝備降低約20 ～30%（不含膜）。

圖6 膜通用平臺(tái)示意圖

② 膜通用平臺(tái)裝備-未來星系列

未來星系列主要適用于立式布置系統(tǒng)，系統(tǒng)采用單層車間設(shè)計(jì)，膜裝備與配套前后布置。單套膜裝備處理量大、連接件少、占地面積小、投資少，更適合于工業(yè)項(xiàng)目。

由于專用功能分區(qū)板設(shè)計(jì)，將行業(yè)中常用的立式超濾膜裝備的進(jìn)水、產(chǎn)水、濃水、反洗排水口以及上下膜端頭連接件簡化為可調(diào)節(jié)適配器連接，從而將膜裝備的連接件減少約30 ～50%，降低了泄漏風(fēng)險(xiǎn)。采用膜容器的方式有效降低了膜元件之間所需的管道布置間距，在安裝同樣膜數(shù)量的條件下，膜裝備部分占地面積減少約20 ～30%。

該系列產(chǎn)品布置緊湊，減少了相應(yīng)的連接件數(shù)量、管道、電纜等材料，該膜裝備成本比常用立式布置形式的超濾膜裝備降低約30 ～40%（不含膜）。

圖7 膜通用平臺(tái)示意圖

3.2 膜防污染技術(shù)

3.2.1 超濾膜防污染技術(shù)

超濾膜技術(shù)在水處理應(yīng)用中的最大問題是膜污染和破損，其主要原因是在過濾過程中，水中的膠體、有機(jī)污染物、生物黏泥等引起膜污染。目前行業(yè)中針對超濾膜解決污染的措施一般為水洗、氣洗、化學(xué)清洗等。其中氣洗的過程雖然可以改善膜污染情況，但常會(huì)帶來膜絲機(jī)械損傷的風(fēng)險(xiǎn)，降低膜的使用壽命?；瘜W(xué)清洗是通過定期加入一定濃度的酸、堿、氧化劑等進(jìn)行浸泡，將污染物質(zhì)去除，從而解決污染的問題。但化學(xué)清洗是把雙刃劍，頻繁的化學(xué)清洗會(huì)加速膜材質(zhì)的化學(xué)分解導(dǎo)致性能衰減，降低膜的使用壽命。

金科從水處理系統(tǒng)整體著手，開發(fā)了針對控制超濾膜污染的工藝技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)項(xiàng)目水質(zhì)的變化波動(dòng)等情況，針對性選擇微絮凝，預(yù)防膜污染，降低膜系統(tǒng)的化學(xué)清洗頻率，使膜系統(tǒng)通過反洗即可恢復(fù)性能，從而實(shí)現(xiàn)延長膜元件的壽命，提高膜系統(tǒng)運(yùn)行效率，特別適用于特殊水質(zhì)時(shí)期，如進(jìn)水水質(zhì)惡化，或者低溫期。

膜防污染技術(shù)的先進(jìn)性及其具體表征如下：

（1）維持系統(tǒng)穩(wěn)定性。膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性以跨膜壓差（TMP）和通量的穩(wěn)定性來衡量的，在恒定的通量下，跨膜壓差（TMP）越低越好。隨著過濾時(shí)間的增加，膜會(huì)逐漸污堵，跨膜壓差（TMP）逐漸增加，該技術(shù)可將同周期跨膜壓差上升變化控制在0.05 ～0.4bar 范圍內(nèi)，將在線維護(hù)性化學(xué)清洗周期延長2 ～4 倍。

（2）延長膜壽命。由于膜的使用壽命與清洗的酸、堿、氧化劑濃度和浸泡時(shí)間的乘積成反比，累積浸泡時(shí)間越長、浸泡濃度越高，使用壽命越短；采用了該技術(shù)，化學(xué)清洗的頻率和濃度可大大減少，從而延長了膜壽命。

3.2.2 納濾膜防污染技術(shù)

納濾系統(tǒng)在日常運(yùn)行中，由于對流沉積、濃差極化等原因，難免會(huì)出現(xiàn)微生物的滋生、有機(jī)物的污染及無機(jī)鹽的結(jié)垢等現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在目前行業(yè)中常規(guī)解決方法的基礎(chǔ)上，金科結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場的調(diào)試運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出了阻垢劑精準(zhǔn)投加裝置和多段高效納濾沖洗裝置，可以更高效的預(yù)防膜污染，并有效節(jié)省運(yùn)行藥耗，降低納濾膜的清洗頻率，延長膜的使用壽命。

阻垢劑藥劑費(fèi)約占納濾膜運(yùn)行藥劑費(fèi)的50%～80%，因此在控制納濾膜不受無機(jī)鹽垢污染的前提下，合理降低阻垢劑投加量顯得尤為重要。金科阻垢劑精準(zhǔn)投加裝置為一對一投加，采用液晶數(shù)顯電磁隔膜計(jì)量泵，并配套超聲波流量計(jì)，可實(shí)現(xiàn)加藥量與進(jìn)水流量、水質(zhì)互相連鎖，同時(shí)可通過超聲波流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測阻垢劑的投加量及累計(jì)耗量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加藥。這種方法不僅可以針對水質(zhì)波動(dòng)匹配合理的加藥量，有效預(yù)防無機(jī)鹽垢污染，還可以直觀監(jiān)測阻垢劑的用量，有效避免設(shè)備故障及人工操作導(dǎo)致的阻垢劑浪費(fèi)，節(jié)省納濾膜的運(yùn)行藥劑費(fèi)。

在納濾系統(tǒng)運(yùn)行過程中，常規(guī)的沖洗裝置僅可實(shí)現(xiàn)從首段進(jìn)水側(cè)向末端濃水側(cè)沖洗，無法針對不同的膜污染類型分段高效的沖洗。金科通過多個(gè)項(xiàng)目的納濾膜系統(tǒng)污染分析診斷發(fā)現(xiàn)，膜首段污染主要表現(xiàn)為有機(jī)物和重金屬富集及微生物滋生引起的污染，末端污染主要為無機(jī)鹽濃縮產(chǎn)生的鹽垢污染。針對這種現(xiàn)狀，金科研發(fā)了多段高效納濾沖洗裝置，其可針對不同的膜污染類型，分段倒向進(jìn)行沖洗，實(shí)現(xiàn)沖洗過程的無死角、更徹底、更高效。目前該沖洗裝置已成功申請實(shí)用新型專利。

3.3 水廠數(shù)字化運(yùn)營

圖8 項(xiàng)目駕駛艙

圖9 在線診斷

除了常規(guī)的技術(shù)服務(wù)外，金科還可以提供“水廠雙胞胎”建設(shè)及運(yùn)營平臺(tái)的技術(shù)服務(wù)，從線上及線下兩方面幫助用戶，使用戶在水廠全生命周期運(yùn)行中受益。

金科環(huán)境水廠雙胞胎-運(yùn)營管理平臺(tái)，是基于BIM 輕量化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)打造的實(shí)時(shí)可視化高效管理工具。該平臺(tái)以水廠設(shè)備為核心業(yè)務(wù)對象，對水廠運(yùn)營管理的主要業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了全量、全要素的數(shù)據(jù)建模，建立水廠的數(shù)字鏡像，即數(shù)字孿生體。以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，自控應(yīng)用層為銜接，數(shù)據(jù)分析處理為決策依據(jù)，三維可視化為界面，為用戶提供了所見即所管理的高效管理平臺(tái)。

平臺(tái)包含數(shù)據(jù)監(jiān)測、設(shè)備故障智能預(yù)警、設(shè)備維修保養(yǎng)、數(shù)字巡檢、工藝診斷優(yōu)化等功能模塊，并可以通過對數(shù)據(jù)的科學(xué)管理，提供了較高的業(yè)務(wù)擴(kuò)展性，滿足用戶個(gè)性化定制需求，全面提升水廠數(shù)字化運(yùn)營管理水平。例如系統(tǒng)中工藝診斷優(yōu)化功能模塊，通過直觀的圖形化配置界面，將專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化的過程，使系統(tǒng)具備專家的決策能力，在系統(tǒng)運(yùn)行到某組特定狀態(tài)組合下，給出相關(guān)的報(bào)警和預(yù)案，有利地提高了水廠運(yùn)維管理工作的質(zhì)量和效率。