1、引言
各工业行业生产过程中排出的废水，统称为工业废水，其中包括生产工艺排水、设备和场地清洗水等。工业废水的成分复杂、性质各异，它们所含有的有机需氧物质、化学毒物、无机固体悬浮物、重金属离子、酸、碱等均可对环境造成污染。
物、重金属离子、酸、碱等均可对环境造成污染。由于工业的发展，大量工业废水排入水体，作为一种新型的分离技术，膜技术既能对废水进行有效的净化，又能回收有用物质，具有节能、设备简单、操作方便等特点。在造纸废水、含油废水、印染废水、化工废水等工业废水处理中得到广泛应用。
超滤是其中一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。超滤过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程。超滤技术的发展极为迅速，不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用，而且在工业水处理方面应用越来越多。
2、超滤装置工艺控制设计
正确的系统运行和操作是保证超滤膜系统长期高性能稳定运行的关键，包括系统的投运、正确的运行步序和日常开停机操作，膜组件污堵、污染和结垢以及水力冲击破坏等的预防。这些方面不仅要在设计时给予充分的考虑，而且要在调试和运行时密切关注。
本文以超滤系统在国内某工业废水处理应用为例，对超滤装置工艺控制设计进行介绍。
2.1 超滤系统构成
本工业废水处理超滤系统由自清洗过滤器、超滤装置、酸洗装置、碱洗装置、氯洗装置、超滤产水池等设备和设施构成。
2.2 系统工艺控制设计
2.2.1 自清洗过滤器
本系统设有2台自清洗过滤器，该过滤器由自带的控制元器件进行反洗控制。反洗方式有压差反洗、时间反洗或手动反洗，出厂设定好，只需提供220V电源。
2.2.2 超滤装置
本系统设有2套超滤装置，单套产水100m3/h，按2套并联运行。1套故障或长期停运时，另外1套可正常制水。反洗由PLC自动控制进行轮流反洗。工艺控制设计如下：
(1)自动控制设计：
1)正常运行
①开机正洗：开启正洗排放气动蝶阀、进水气动蝶阀→启动超滤进水泵，正洗38s；
②运行：开启产水气动蝶阀→关闭正洗进水气动蝶阀，制水27min结束；
③停止超滤进水泵；
④关闭进水气动蝶阀、产水气动蝶阀；
⑤进入反洗阶段。
2)常规反洗
2套超滤装置轮流反洗，1套反洗时，另外1套制水。任何一套反洗时，系统不停机。本常规反洗每套每日累计共36次(反洗+CEB总共45次)。
①排水：开启反洗排放气动蝶阀，排水2s；
②进气：关闭反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀→开启进气气动蝶阀，气洗20s；
③上反洗：关闭进气气动蝶阀→开启反洗进水气动蝶阀→启动反洗水泵，反洗30s；
④下反洗：开启反洗排放气动蝶阀→关闭正洗排放气动蝶阀，反洗30s；
⑤正洗：停止反洗进水泵→关闭反洗进水气动蝶阀、反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀、进水气动蝶阀，正洗38s，之后直接进入运行。
3)CEB1加酸反洗(每日3次)
2套超滤装置轮流反洗，1套反洗时，另外1套制水。任何一套反洗时，系统不停机。
当每日反洗次数累计至第4次、第19次、第34次结束，自第5次、第20次、第35次进行CEB1反洗程序。
①排水：开启反洗排放气动蝶阀，排水2s；
②进气：关闭反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀→开启进气气动蝶阀，气洗20s；
③上反洗：关闭进气气动蝶阀→开启反洗进水气动蝶阀→启动反洗水泵、加酸酸洗泵，反洗30s；
④下反洗：开启反洗排放气动蝶阀→关闭正洗排放气动蝶阀，反洗30s；
⑤浸泡：停止反洗水泵和加酸酸洗泵→关闭反洗进水气动蝶阀、反洗排放气动蝶阀，浸泡10min；
⑥排水：开启反洗排放气动蝶阀，排水20s；
⑦进气：关闭反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀→开启进气气动蝶阀，气洗20s；
⑧上反洗：关闭进气气动蝶阀→开启反洗进水气动蝶阀→启动反洗水泵，反洗30s；
⑨下反洗：开启反洗排放气动蝶阀→关闭正洗排放气动蝶阀，反洗30s；
⑩正洗：停止反洗进水泵→关闭反洗进水气动蝶阀、反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀、进水气动蝶阀，正洗38s，之后直接进入运行。
4)CEB2加碱反洗(每日6次)
2套超滤装置轮流反洗，1套反洗时，另外1套制水。任何一套反洗时，系统不停机。当每日反洗次数累计至第9次、第14次、第24次、第29次、第39次、第44次结束，自第10次、第15次、第25次、第30次、第40次、第45次进行CEB2反洗程序。
①排水：开启反洗排放气动蝶阀，排水2s；
②进气：关闭反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀→开启进气气动蝶阀，气洗20s；
③上反洗：关闭进气气动蝶阀→开启反洗进水气动蝶阀→启动反洗水泵、加碱碱洗泵、加氯氯洗泵，反洗30s；
④下反洗：开启反洗排放气动蝶阀→关闭正洗排放气动蝶阀，反洗30s；
⑤浸泡：停止反洗水泵、加碱碱洗泵和加氯氯洗泵→关闭反洗进水气动蝶阀、反洗排放气动蝶阀，浸泡10min；
⑥排水：开启反洗排放气动蝶阀，排水20s；
⑦进气：关闭反洗排放气动蝶阀→开启正洗排放气动蝶阀→开启进气气动蝶阀，气洗20s；
⑧上反洗：关闭进气气动蝶阀→开启反洗进水气动蝶阀→启动反洗水泵，反洗30s；
⑨下反洗：开启反洗排放气动蝶阀→关闭正洗排放气动蝶阀，反洗30s；
(2)手动控制设计：
①设备调试时全部采用手动操作；
②所有自动阀门、水泵可通过手动按钮启停；
③纤维球过滤器进水泵未启动，超滤装置进水泵不能手动启动。
2.2.3 酸洗装置
本系统设有1套酸洗装置。含1台酸贮罐，1台气动隔膜泵等。酸洗仅能通过系统PLC控制进行自动运行。
(1)当超滤进行化学分散清洗(CEB1)时，酸气动隔膜泵通过压缩空气电磁阀开启启动；当化学分散清洗(CEB1)结束时，酸气动隔膜泵通过压缩空气电磁阀关闭停止。
(2)酸贮罐设有2个微型浮球液位开关，控制高、低液位。高液位时，进行声光报警，人工关闭进水阀。低液位时，进行声光报警，酸气动隔膜泵通过压缩空气电磁阀关闭停止。
2.2.4 碱洗装置和氯洗装置
本系统设有1套碱洗装置和1套氯洗装置。碱洗和氯洗仅能通过系统PLC控制进行自动运行。碱洗装置含1台氢氧化钠贮罐，1台气动隔膜泵等。氯洗装置含1台次氯酸钠贮罐，1台气动隔膜泵等。
(1)当超滤进行化学分散清洗(CEB2)时，碱气动隔膜泵、氯气动隔膜泵通过压缩空气电磁阀开启同时启动；当化学分散清洗(CEB2)结束时，碱气动隔膜泵、氯气动隔膜泵通过压缩空气电磁阀关闭停止。
(2)每个贮罐设有2个微型浮球液位开关，控制高、低液位。高液位时，进行声光报警，人工关闭进水阀。低液位时，进行声光报警，碱气动隔膜泵、氯气动隔膜泵通过压缩空气电磁阀关闭停止。
2.2.5 超滤产水池
该水池设有1台超声波液位计，分别控制高、中、低液位。
高液位时，允许启动后续进水泵或超滤反洗泵，前面超滤装置停止供水。
中液位时，前面超滤装置进行供水，后续进水泵、超滤反洗泵不停止。
低液位时，进行声光报警，后续进水泵或超滤反洗泵停止。
3、结语
通过采用以上设计，国内某工业废水处理系统中超滤装置自2016年11月运行至今，产水量保持稳定，由于采用自动化控制，运行维护极为方便，操作可以在中控室进行远程实施。
当然，超滤系统是一个自动化程度高和有较高精度要求的系统，不仅包括设备和设施，还包括了很多在线仪表(如流量仪表、压力仪表、pH仪表等)和自动阀门(如气动阀、电动阀、电磁阀等)。再完美的工艺控制设计，都需要依靠仪表和阀门的去实现。因此，在超滤系统整体设计中，还要选用可靠性强、性能较优、应用业绩好的仪表和阀门，以此来满足运行要求。