超滤作为反渗透预处理手段之一，在电力等行业的应用越来越广。相比传统过滤方式，超滤更节能、更节省空间、更易扩展，并且出水水质更稳定。在我国经济不断发展壮大的过程中，水作为一种不可替代的宝贵资源，在人们的日常生活和生产过程中扮演着重要的角色。
一、超滤系统设计
某电厂采用离子除盐水处理工艺制取锅炉补给水，该电厂的水源为内陆河水，水处理工艺程为地表水—平流斜板沉淀池—多介质过滤器—超滤—反渗透—一级除盐—二级除盐系统。
超滤系统分为4套，每套54个膜组件，出力设计为210 m³/h，实际运行中控制进水流量为210 m³/h。膜元件型号是HFU系列-PVDF。每套超滤系统设计1个气动慢开门用来控制超滤的进水流量，防止水锤情况的发生。4套超滤系统采用母管制并联运行，设计4台变频超滤给水泵和2台变频反洗水泵，超滤给水泵参数为Q=210 m³/h,H=30m，反洗水泵参数为Q=330 m³/h,H=20 m。超滤系统前面设计一个蒸汽加热器和自清洗过滤器，蒸汽加热器在冬季和气温低时对超滤进水加热，保证超滤进水温度在20～25℃。自动清洗过滤器的过滤精度为100μm，根据压差和时间自动进行清洗，清除超滤进水的大颗粒物质。
二、超滤膜的特性的介绍
根据用水需求，选用高过滤通量的膜用来满足一、二期用水需求。同等级较之下，HFU系列膜的透水率很高，抗污堵能力强。且膜丝是由特殊的拉丝方法制造而成的，针对不同水源能提供高过滤通量和稳定的运行。
(1）确保过滤水质的质量。HFU超滤膜的截留分子量为150 000道尔顿，保证极低的处理水浊度及相当高的病原性微生物和病毒的去除率。
(2）膜的机械强度好，经久耐用。HFU系列膜是采用聚偏氟乙烯（PVDF）材质并通过东丽独自开发的特殊拉丝方法制造而成，因此具有很高的机械强度。HFU系列膜组件在正常运行条件下还能保证很高的完整性和耐久性。
(3）高化学耐久性。HFU系列的膜材料使用的是耐化学药剂性能很强的聚偏氟乙烯（PVDF）材料，能够耐用高浓度的次氯酸钠和酸，能通过有效的化学清洗来维持长久的膜过滤通量。
三、超滤系统的控制方式说明
(1）超滤给水泵不事先预选，运行台数根据超滤系统运行及反洗的总台数决定。在超滤反洗的时候清水泵不停，需要打开“生水加热器出水回流至清水箱气动阀”。
(2）超滤除了反洗还有四种维护清洗：TMC1：加次氯酸钠；TMC2：加次氯酸钠、加碱；TMC3：加次氯酸钠、加酸；TMC4：加次氯酸钠、加碱、加酸。四种清洗方式自动触发的条件是：“运行+反洗”的不同循环次数，各自分别计数，等到该清洗完成后此计数自动清零。需要累计出总的“运行+反洗”的次数，该次数人为手动清零。不管四种方式的哪一种，最后都要进行化学清洗（正洗），进行完正洗再直接返回运行，此时不需要运行步续中的“冲洗”。
(3）由程序自动触发的维护清洗，结束化学清洗（正洗）后自动回到运行程序，由运行人员手动触发的维护清洗，结束化学清洗（正洗）后停运备用，不再自动回到运行程序。
(4）每套超滤之间的所有清洗程序（包括反洗）必须错开，不能同时进行；也不能跟别的超滤反洗、清洗同时进行。满足反洗或清洗条件时必须等到上一个的反洗或清洗结束后方可进行。
(5）一台超滤准备反洗或维护清洗前，不会先自动启动其他的备用超滤系统。
(6）当有一台超滤给水泵启动后，延时60 s开启蒸汽关断阀，同时把蒸汽调节阀投自动，根据设定的生水加热器的出口温度来调节阀门开度；当需要停运超滤系统时，有两种方式：全停或一套一套单独停运，当选择一键停止按钮时，先去关闭蒸汽关断阀，延时60 s，再停止所有超滤系统；当人工一套一套停止时，每停一套，记忆当前蒸汽调节阀开度，再切手动，此时，给定开度指令=记忆开度指令-记忆开度/超滤运行及反洗总台数，60 s后再进行停止的后续步骤，直至该套超滤全停，如果10 min之内没有再继续停运其他超滤系统，则蒸汽调节阀再次投入自动调节。
四、超滤系统设计优点
(1）相比较其他超滤系统，该系统设计了变频超滤给水泵。变频泵的设计是为了减缓瞬间流量对超滤膜的水锤作用，缓慢升频升压，对膜起到保护。
(2）该系统设置再循环门。从清水加热器出口母管处回流至清水箱，设计上安排回流一台超滤膜正常运行时的流量。该设计在超滤反洗时起到了不停泵，不降频，正常制水的功能。反洗结束后快速投运，减少了频繁启停泵的次数，也缩短了投运时间，提升了制水率。再循环的设计对超滤给水泵也是一种保护，减少了清水泵的启停次数，增加了泵的运行时长。
(3）该系统进水门为气动调阀，为了更好地控制进水流量，我们将进水调阀和每台的进水流量做成了自动连锁，根据每台的运行流量，来调节阀门开度。设置每台正常运行的流量，根据投运台数，汇成总流量，在根据偏差将每台超滤的流量调节均衡。超滤给水泵的额定出力，根据图1，在85%的变频时就可以达到。
(4）超滤反洗步序结束到正洗步序时，再循环门关闭，进入正洗，这时泵的频率还是额定频率。为了保证超滤系统的进水不发生水锤情况，根据图2所示，进水气动调阀缓慢开到55%，这样既能维持正洗所需要流量，又可以维持超滤正常运行设备的出力。
五、超滤系统存在的问题及解决方法
(1）超滤再循环的气动快开门，对系统的的流量影响很大。快开的影响相对较小，快开只要是影响了进水的流量；快关的影响较大，在超滤顺控最后投运时刻，需要关闭再循环门，快关的时会对超滤系统产水瞬间大流量，会发生水锤的情况，对超滤膜的安全使用有影响。经讨论后，将快关设置成慢关，通过调试快关气源的进气压力，设置成0.25 MPa，增加关时间，放缓进水的流量，避免了水锤情况发生。
图1 泵流量曲线
图2 超滤系统的流量曲线
图3 流量- 阀门开度对应关系
(2）超滤系统的反洗时存在的偏流问题。超滤反洗的设计是母管制，从顶端开始进水，54支膜的进水流量存在偏差，越靠后的膜组件进水越少，气洗时明显感到透明管上没有波动，水量较小，对系统的维护存在实质性的影响。建议放长进水时间，加大进水流量。
(3）超滤系统的进水管采用的母管制，这就造成了4台超滤在运行时流量不均衡问题，满足不了超滤系统最大出力，达不到设计要求。为满足设计要求，通过对进水调门和再循环回流阀的设置，达到平衡，满足设计要求。根据表二所示，在每台超滤系统进水调阀设置在75%开度时，超滤系统的出力在210 m³/h左右，满足系统正常制水要求。根据分析实验数据得知，在阀门开度75%时，系统流量相对稳定，每套超滤的流量达到平衡。
六、总结
(1）通过对系统的优化，试系统的出力达到最大，缩短超滤反洗的时间间隔，提升超滤系统的回收率，合理的参数设计大大节约了电能，对系统的稳定运行起到辅助性帮助。
(2）超滤系统的流量分配问题，将调门设置在75%开度下，通过PID调节，将流量控制在210m³/h，满足系统正常出力。
(3）反洗结束后进行正洗步骤时，阀门开度55%时，正常运行设备刚好达到运行要求。