一种超滤装置运行参数优化方法.pdf

本发明公开了一种超滤装置运行参数的优化方法，主要包括如下步骤：先通过小型超滤评价装置进行不同过滤体积和反冲体积的小型超滤评价试验，快速得到不同过滤体积和反冲体积所对应的一般清洗不可逆阻力增长率BL，对相同过滤体积和不同反冲体积的BL进行比较，确定过滤体积一定的情况下的最适宜的反冲体积；然后根据工程超滤系统的膜组件与小型超滤评价装置的膜组件之间的对应关系，确定工程超滤系统的最优过滤条件；其中，工程超滤系统的膜组件型式为压力式或浸没式。采用本方法可以在既有运行条件上，在不降低膜的使用寿命的前提下，进一步提高产水量或降低单位产水费用，从而优化超滤装置的运行条件。

权利要求书一种超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：主要包括如下步骤：
(1)使用与超滤装置相同超滤膜的小型超滤评价装置，对工程超滤系统需处理的原水进行分周期过滤总定量水样，其中针对每周期过滤体积FV水样采用不同反冲体积BV1、BV2或BV3的反冲洗水分别进行独立的分周期过滤运行，并分别计算出不同分周期过滤运行的一般清洗不可逆阻力增长率BL，根据不同的BL确定该过滤体积下的最适宜反冲体积BV，其中，BV＝BV1、BV2或BV3；
(2)使用所述小型超滤评价装置对工程超滤系统需处理的原水进行分周期过滤总定量水样，其中针对每周期过滤体积aFV水样采用不同反冲体积aBV、a1BV或a2BV的反冲洗水分别进行独立的分周期过滤运行，并分别计算出不同分周期过滤运行的一般清洗不可逆阻力增长率BL，根据不同的BL确定该过滤体积下的最适宜反冲体积a′BV，其中1≤a2＜a1＜a≤2，a′＝a、a1或a2；
(3)使用所述小型超滤评价装置对工程超滤系统需处理的原水进行分周期过滤总定量水样，其中针对每周期过滤体积baFV水样采用不同反冲体积ba′BV、b1a′BV或b2a′BV的反冲洗水分别进行独立的分周期过滤运行，并分别计算出不同分周期过滤运行的一般清洗不可逆阻力增长率BL，根据不同的BL确定该过滤体积下的最适宜反冲体积b′a′BV，其中1≤b2＜b1＜b≤2，b′＝b、b1或b2；
(4)使用所述小型超滤评价装置计算并确定包括最适宜运行流量的超滤装置运行参数，该步骤分为：①使用小型超滤评价装置初步确定超滤装置的膜组件过滤压力增长率：②循环计算、优化膜组件过滤的操作条件；③确定超滤装置的运行参数；
(5)在所述最适宜运行流量下分别对FV和BV、aFV和a′BV、baFV和b′a′BV所对应的工程超滤系统运行工况进行回收率计算和/或电费计算，选择适宜的每周期过滤体积和反冲体积，并计算出其所对应的过滤时间和反冲时间；
其中，工程超滤系统的膜组件型式为压力式或浸没式。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(1)中对应不同反冲体积BV1、BV2或BV3所计算出的一般清洗不可逆阻力增长率分别为BL1、BL2或BL3，最适宜反冲体积BV的判断方法如下：
当BL1、BL2、BL3都大于0.3×1012/m2时，原水需进行预处理，其中预处理方法包括混凝、沉淀、活性炭或微滤，经过预处理后再重复进行步骤(1)；
当BL1、BL2、BL3都小于0.3×1012/m2时，将3个值对应的反冲体积最少的记为BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为FV，反冲体积为BV；
当BL1、BL2、BL3中的任意2个值小于0.3×1012/m2时，将2个值对应的反冲体积较少的记为BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为FV，反冲体积为BV；
当BL1、BL2、BL3中只有一个值小于0.3×1012/m2时，将此最小值对应的反冲体积记为BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为FV，反冲体积为BV。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(2)中对应不同反冲体积aBV、a1BV或a2BV所计算出的一般清洗不可逆阻力增长率分别为BL1、BL2或BL3，最适宜反冲体积a′BV的判断方法如下：
当BL1、BL2、BL3都大于0.3×1012/m2时，选取步骤(1)中的过滤体积为FV和反冲体积为BV的过滤条件为最适宜运行条件，步骤(4)无需进行；
当BL1、BL2、BL3都小于0.3×1012/m2时，将3个值对应的反冲体积最少的记为a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为aFV，反冲体积为a′BV；
当BL1、BL2、BL3中的任意2个值小于0.3×1012/m2时，将2个值对应的反冲体积较少的记为a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为aFV，反冲体积为a′BV；
当BL1、BL2、BL3中只有一个值小于0.3×1012/m2时，将此最小值对应的反冲体积记为a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为aFV，反冲体积为a′BV。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(3)中对应不同反冲体积ba′BV、b1a′BV和b2a′BV所计算出的一般清洗不可逆阻力增长率分别为BL1、BL2或BL3，最适宜反冲体积b′a′BV的判断方法如下：
当BL1、BL2、BL3都大于0.3×1012/m2时，选取步骤(3)中的过滤体积为aFV和反冲体积为a′BV的过滤条件；
当BL1、BL2、BL3都小于0.3×1012/m2时，将3个值对应的反冲体积最少的记为b′a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为baFV，反冲体积为b′a′BV；
当BL1、BL2、BL3中的任意2个值小于0.3×1012/m2时，将2个值对应的反冲体积较少的记为b′a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为baFV，反冲体积为b′a′BV；
当BL1、BL2、BL3中只有一个值小于0.3×1012/m2时，将此最小值对应的反冲体积记为b′a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为baFV，反冲体积为b′a′BV。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(4)中的步骤①为：采用小型超滤评价装置分周期过滤总定量水样，得到小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL，通过超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，计算得出超滤装置的膜组件过滤阻力增长率AP和超滤装置的一般清洗不可逆阻力增长率BP；再在设定的过滤通量和温度下，计算出超滤装置的膜组件过滤压力增长率PA和超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，采用清洗药剂及化学清洗设备对小型超滤评价装置的膜组件进行清洗，在化学强化清洗‑过滤步骤中采用小型超滤评价装置以及与上述相同的方法分周期过滤总定量水样，得到小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率CL；通过超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，得出超滤装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率CP；再在设定的过滤通量和温度下，计算出超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC；
该步骤进一步为：
在设定的膜组件过滤压力下，采用小型超滤评价装置分周期过滤总定量水样，获得膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，计算出膜组件每周期的过滤阻力增长率和总过滤水量下的过滤阻力平均增长率，得到小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL；通过超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，计算出超滤装置的膜组件过滤阻力增长率AP和超滤装置的一般清洗不可逆阻力增长率BP；在设定的过滤通量0.5‑2.5m/d、温度5‑40℃下，计算出超滤装置的膜组件过滤压力增长率PA和超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，不计算超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，采用清洗药剂及化学清洗设备对小型超滤评价装置的膜组件进行清洗，清洗后采用纯水对膜组件进行反向冲洗和正向冲洗至出水pH值范围在6‑8；然后采用小型超滤评价装置与上述相同的方法分周期过滤总定量水样，获得膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，完成化学强化清洗‑过滤步骤；重复上述化学强化清洗‑过滤步骤一次，通过两次化学强化清洗的膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，计算两次化学强化清洗后在一个过滤周期水量下的相邻两个过滤周期的初始过滤阻力的平均增长率，得到两次小型超滤评价装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率，平均两次小型超滤评价装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率，得到小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率CL；通过超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，计算得出超滤装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率CP；在设定的过滤通量0.5‑2.5m/d、温度5‑40℃下，计算得出超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC。
根据权利要求5所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：所述超滤装置的膜组件过滤压力增长率PA、超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB和超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC通过式(1)计算；
PA＝AP×t×μ×J2，PB＝BP×t×μ×J2，PC＝CP×t×μ×J2……(1)
其中，t是过滤时间，μ是被过滤液体的粘度，J是过滤通量；
所述超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系如式(2)、(3)和(4)所示，
超滤装置的膜组件过滤阻力增长率AP＝k1·AL        ……(2)，
超滤装置的一般清洗不可逆阻力增长率BP＝k2·BL    ……(3)，
超滤装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率CP＝k3·CL……(4)，
其中，k1、k2、k3为比例常数。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(4)中的步骤②为：当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，原水直接进行超滤过滤；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，将原水进行预处理、降低原水过滤通量处理或进行定期化学强化清洗，至压力式膜组件的超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，再进行超滤过滤；
本步骤进一步为：
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，原水直接进行超滤过滤；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，将原水进行预处理或降低原水过滤通量处理；
原水进行预处理或降低原水过滤通量后，重复步骤(1)的方法计算膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率，其中，当计算出的压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，进行超滤过滤；当计算出的压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率不小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率不小于1kPa/day时，在超滤过程中进行定期化学强化清洗至压力式膜组件的超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，再进行超滤过滤。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(4)中的步骤③为：
根据超滤装置的过滤周期设定的时间和膜组件工作压力极限计算出化学离线清洗时间；化学离线清洗时间小于计划化学离线清洗时间时，进行原水强化预处理或降低过滤通量，并重新计算超滤装置的膜组件过滤压力增长率、超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率和超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率，直至超滤装置化学离线清洗时间大于计划化学离线清洗时间，最后得到超滤装置的运行参数，包括超滤预处理方案、超滤过滤通量、化学强化清洗方案和化学离线清洗时间；
本步骤进一步为：
根据超滤装置的过滤周期设定的时间30‑90min、膜组件工作压力极限、以及式(5)或式(6)，计算出化学离线清洗时间；
当化学离线清洗时间小于计划化学离线清洗时间时，将原水进行预处理或降低原水过滤通量处理，再重新按步骤(1)的方法计算超滤装置的膜组件过滤压力增长率、超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率和超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率，再按式(5)或式(6)计算化学离线清洗时间，直至超滤装置化学离线清洗时间大于计划化学离线清洗时间，最后得到超滤装置的运行参数，包括超滤预处理方案、超滤过滤通量、化学强化清洗方案和化学离线清洗时间；
在计算化学离线清洗时间过程中，
当不使用定期化学强化清洗时，采用式PIni+PA·tC+PB·T≤PMax……(5)
当使用定期化学强化清洗时，采用式PIni+PA·tC+PC·T≤PMax……(6)
其中，PIni是超滤过滤初始压力(kPa)，PA是超滤装置的膜组件过滤压力增长率(kPa/min)，PB是超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率(kPa/day)，PC是超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率(kPa/day)，tC是每周期过滤时间(min)，T是超滤装置化学离线清洗时间(day)，PMax是膜组件极限工作压差(kPa)。
根据权利要求1所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：步骤(5)中过滤体积、反冲体积和对应的超滤装置运行工况中的过滤时间和反冲时间的关系如下：
tF＝0.6FV    ……(7)
tB＝0.2BV    ……(8)
式中：tF‑超滤装置中一次过滤周期过滤时间，tB‑超滤装置中一次过滤周期反洗时间，FV‑小型超滤评价装置中一次过滤周期过滤体积，BV‑小型超滤评价装置中一次过滤周期反洗体积。
根据权利要求1～4中任一项所述的超滤装置运行参数优化方法，其特征在于：采用小型超滤评价装置进行分周期过滤时设定的膜组件过滤压力为100kPa；分周期过滤方法为：过滤周期数10‑30周期、每一个周期过滤水样的量50‑150毫升；所述总定量水样为1.5‑12L。

说明书一种超滤装置运行参数优化方法
技术领域
本发明属于膜法水处理领域，具体涉及一种超滤装置运行参数优化方法。
背景技术
在超滤工程系统中，细菌、微生物、胶体、悬浮性固体及可溶性高分子化合物会随着过滤时间的增加而积聚在膜表面，引起膜孔堵塞，导致膜间压差的升高，为了降低膜间压差，使用产水进行反洗工序，并定期进行化学强化清洗。当膜间压差即使通过反洗和化学强化清洗也无法降至规定值时，进行化学离线清洗。当即使进行化学离线清洗也无法使膜间压差下降到规定值的情况下，需更换膜组件。
然而，膜间压差随着连续过滤时间的增加和反冲时间的减少而增长，膜间压差的增长同时会造成电力消耗的大幅增长。但如果增加反冲频率、延长反洗时间，虽然会使得膜间压差降低，但是会造成单位时间内净产水量的减少。而超滤工程系统中，过滤和反冲体积一般设置为一个定值。当前设计过滤和反冲时间时，一般采用以下两种方法：①由设计人员的经验所得，但是此参数受到过滤水质、膜过滤特性和运行环境等的差别，容易导致工程中膜组件运行不稳定而失败；②通过中试试验进行不同过滤时间和不同反冲时间的考察，此方法虽然准确性较高，但存在成本高、耗时长等缺点，容易导致工程机会的丧失。
因此超滤工程对于过滤时间和反冲时间的的优化至关重要，它不但能够使系统处于稳定、高效的运行状态，而且合理、优化的运行参数能保证超滤膜长期正常运行和有效地延长膜的使用寿命。
发明内容
本发明就是鉴于上述以往方法的问题点，其目的在于提供一种超滤装置运行参数的优化方法。
该方法通过小型超滤评价装置进行不同过滤体积和反冲体积的小型超滤评价试验，快速得到不同过滤体积和反冲体积所对应的一般清洗不可逆阻力增长率BL，对相同过滤体积和不同反冲体积的BL进行比较，确定过滤体积一定的情况下的最适宜的反冲体积，然后根据工程超滤系统(超滤装置)的膜组件与小型超滤评价装置的膜组件之间的对应关系，计算得出工程超滤系统的过滤时间和反冲时间，然后对不同过滤时间和反冲时间所对应的运行条件进行回收率和电费的计算，当工程中以产水量为第一要求时，选择回收率高的运行条件为最适宜运行条件；当工程中以运行费用为第一要求时，选择单位产水费用最低的运行条件为最适宜运行条件。该方法，可以在既有运行条件上，在不降低膜的使用寿命的前提下，进一步提高产水量或降低单位产水费用，从而优化超滤装置的运行条件。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种超滤装置运行参数优化方法，即工程超滤系统在原水处理过程中，最适宜的过滤时间和反冲时间的确定方法，该方法主要包括如下步骤：
(1)使用小型超滤评价装置进行过滤体积FV和不同反冲体积BV1、BV2、BV3的小型超滤评价试验，进行一般清洗不可逆阻力增长率BL的计算，再通过各个条件下BL的比较确定该过滤体积下的最适宜反冲体积，记为BV，其中，BV＝BV1、BV2或BV3；
该步骤进一步地为：使用与超滤装置相同超滤膜的小型超滤评价装置，对工程超滤系统需处理的原水进行分周期过滤总定量水样，其中针对每周期过滤体积FV水样采用不同反冲体积BV1、BV2或BV3的反冲洗水分别进行独立的分周期过滤运行，并分别计算出不同分周期过滤运行的一般清洗不可逆阻力增长率BL，根据不同的BL确定该过滤体积下的最适宜反冲体积BV，其中，BV＝BV1、BV2或BV3；
(2)使用小型超滤评价装置进行过滤体积aFV和不同反冲体积aBV、a1BV、a2BV的小型超滤评价试验，进行一般清洗不可逆阻力增长率BL的计算，再通过各个条件下BL的比较确定该过滤体积下的最适宜反冲体积，记为a′BV，其中1≤a2＜a1＜a≤2，a′＝a、a1或a2；
该步骤进一步地为：使用所述小型超滤评价装置对工程超滤系统需处理的原水进行分周期过滤总定量水样，其中针对每周期过滤体积aFV水样采用不同反冲体积aBV、a1BV或a2BV的反冲洗水分别进行独立的分周期过滤运行，并分别计算出不同分周期过滤运行的一般清洗不可逆阻力增长率BL，根据不同的BL确定该过滤体积下的最适宜反冲体积a′BV，其中1≤a2＜a1＜a≤2，a′＝a、a1或a2；
(3)使用小型超滤评价装置进行过滤体积baFV和不同反冲体积ba′BV、b1a′BV、b2a′BV的小型超滤评价试验，进行一般清洗不可逆阻力增长率BL的计算，再通过各个条件下BL的比较确定该过滤体积下的最适宜反冲体积，记为b′a′BV，其中1≤b2＜b1＜b≤2，b′＝b、b1或b2；
该步骤进一步地为：使用所述小型超滤评价装置对工程超滤系统需处理的原水进行分周期过滤总定量水样，其中针对每周期过滤体积baFV水样采用不同反冲体积ba′BV、b1a′BV或b2a′BV的反冲洗水分别进行独立的分周期过滤运行，并分别计算出不同分周期过滤运行的一般清洗不可逆阻力增长率BL，根据不同的BL确定该过滤体积下的最适宜反冲体积b′a′BV，其中1≤b2＜b1＜b≤2，b′＝b、b1或b2；
(4)由工程超滤系统相关参数设计膜组件的最适宜运行流量；
该步骤进一步地为：使用所述小型超滤评价装置计算并确定包括最适宜运行流量的超滤装置运行参数，该步骤分为：①使用小型超滤评价装置初步确定超滤装置的膜组件过滤压力增长率：②循环计算、优化膜组件过滤的操作条件；③确定超滤装置的运行参数；
(5)在一定流量条件下，对小型超滤评价试验中不同过滤条件，即过滤体积和反冲体积分别为FV和BV、aFV和a′BV、baFV和b′a′BV对应的工程超滤系统运行工况进行回收率计算和电费计算，进行比较，根据工程要求得到最适宜的过滤时间和反冲时间；
该步骤进一步地为：在所述最适宜运行流量下分别对FV和BV、aFV和a′BV、baFV和b′a′BV所对应的工程超滤系统运行工况进行回收率计算和/或电费计算，选择适宜的每周期过滤体积和反冲体积，并计算出其所对应的过滤时间和反冲时间；
其中，工程超滤系统的膜组件型式为压力式或浸没式。
本发明的步骤(1)由小型超滤膜评价试验确定过滤体积FV下的最适宜反冲体积BV，具体为：首先使用使用小型超滤评价装置进行过滤体积为FV和不同反冲体积BV1、BV2和BV3的小型超滤评价试验，通过试验进行一般清洗不可逆阻力增长率BL的计算，再通过各个条件下BL(分别对应BL1、BL2或BL3)的比较确定最适宜反冲体积BV，具体判断方法如下：
当BL1、BL2、BL3都大于0.3×1012/m2时，原水需进行预处理，其中预处理方法包括混凝、沉淀、活性炭或微滤，经过预处理后再进行小型超滤评价试验，即预处理后再重复进行步骤(1)；
当BL1、BL2、BL3都小于0.3×1012/m2时，将3个值对应的反冲体积最少的记为BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为FV，反冲体积为BV；
当BL1、BL2、BL3中的任意2个值小于0.3×1012/m2时，将2个值对应的反冲体积较少的记为BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为FV，反冲体积为BV；；
当BL1、BL2、BL3中只有一个值小于0.3×1012/m2时，将此最小值对应的反冲体积记为BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为FV，反冲体积为BV。
本发明的步骤(2)由小型超滤膜评价试验确定过滤体积aFV下的最适宜反冲体积a′BV，具体为：首先使用小型超滤评价装置进行过滤体积为和不同反冲体积aBV、a1BV和a2BV(其中1≤a2＜a1＜a≤2)的过滤评价试验，通过试验进行一般清洗不可逆阻力增长率BL的计算，再通过各个条件下BL(分别对应BL1、BL2或BL3)的比较确定最适宜反冲体积a′BV，具体判断方法如下：
当BL1、BL2、BL3都大于0.3×1012/m2时，选取步骤(1)中的过滤体积为FV和反冲体积为BV的过滤条件为最适宜运行条件，步骤(4)无需进行；
当BL1、BL2、BL3都小于0.3×1012/m2时，将3个值对应的反冲体积最少的记为a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为aFV，反冲体积为a′BV；
当BL1、BL2、BL3中的任意2个值小于0.3×1012/m2时，将2个值对应的反冲体积较少的记为a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为aFV，反冲体积为a′BV；
当BL1、BL2、BL3中只有一个值小于0.3×1012/m2时，将此最小值对应的反冲体积记为a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为aFV，反冲体积为a′BV。
本发明的步骤(3)由小型超滤膜评价试验确定过滤体积baFV下的最适宜反冲体积b′a′BV，具体为：首先使用小型超滤评价装置进行过滤体积为baFV和不同反冲体积ba′BV、b1a′BV和b2a′BV(其中1≤b2＜b1＜b≤2)的过滤评价试验，通过试验进行一般清洗不可逆阻力增长率BL的计算，再通过各个条件下BL(分别对应BL1、BL2或BL3)的比较确定最适宜反冲体积a′BV，具体判断方法如下：
当BL1、BL2、BL3都大于0.3×1012/m2时，选取步骤(3)中的过滤体积为aFV和反冲体积为a′BV的过滤条件；
当BL1、BL2、BL3都小于0.3×1012/m2时，将3个值对应的反冲体积最少的记为b′a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为baFV，反冲体积为b′a′BV；
当BL1、BL2、BL3中的任意2个值小于0.3×1012/m2时，将2个值对应的反冲体积较少的记为b′a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为baFV，反冲体积为b′a′BV；
当BL1、BL2、BL3中只有一个值小于0.3×1012/m2时，将此最小值对应的反冲体积记为b′a′BV，此时最适宜过滤条件为：过滤体积为baFV，反冲体积为b′a′BV。
本发明的步骤(4)由工程超滤系统(即超滤装置)相关参数设计膜组件的最适宜运行流量，具体为：①使用小型超滤评价装置初步确定工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率：②循环计算、优化膜组件过滤的操作条件；③确定工程超滤系统的运行参数；
本发明的步骤(4)中步骤①的步骤为：
采用小型超滤评价装置分周期过滤总定量水样，得到小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL，通过超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，计算得出超滤装置的膜组件过滤阻力增长率AP和超滤装置的一般清洗不可逆阻力增长率BP；再在设定的过滤通量和温度下，计算出超滤装置的膜组件过滤压力增长率PA和超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，采用清洗药剂及化学清洗设备对小型超滤评价装置的膜组件进行清洗，在化学强化清洗‑过滤步骤中采用小型超滤评价装置以及与上述相同的方法分周期过滤总定量水样，得到小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率CL；通过超滤装置的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，得出超滤装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率CP；再在设定的过滤通量和温度下，计算出超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC。
步骤(4)中步骤①的详细操作为：
在设定的膜组件过滤压力下，采用小型超滤评价装置分周期过滤总定量水样，获得膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，计算出膜组件每周期的过滤阻力增长率和总过滤水量下的过滤阻力平均增长率，得到小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL；通过工程超滤系统的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，计算出工程超滤系统的膜组件过滤阻力增长率AP和工程超滤系统的一般清洗不可逆阻力增长率BP；在设定的过滤通量0.5‑2.5m/d、温度5‑40℃下，计算出工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率PA和工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB；
当压力式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，不计算工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC；
当压力式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，采用清洗药剂及化学清洗设备对小型超滤评价装置的膜组件进行清洗，清洗后采用纯水对膜组件进行反向冲洗和正向冲洗至出水pH值范围在6‑8；然后采用小型超滤评价装置与上述相同的方法分周期过滤总定量水样，获得膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，完成化学强化清洗‑过滤步骤；重复上述化学强化清洗‑过滤步骤一次，通过两次化学强化清洗的膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，计算两次化学强化清洗后，在一个过滤周期水量下的相邻两个过滤周期的初始过滤阻力的平均增长率，得到两次小型超滤评价装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率，平均两次小型超滤评价装置的化学强化清洗不可逆阻力增长率，得到小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率CL；通过工程超滤系统的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系，计算得出工程超滤系统的化学强化清洗不可逆阻力增长率CP；在设定的过滤通量0.5‑2.5m/d、温度5‑40℃下，计算得出工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC。
步骤①中采用小型超滤评价装置时设定的膜组件过滤压力为100kPa；分周期过滤方法为：过滤周期数10‑30周期、每一个周期过滤水样的量50‑150毫升。
步骤①中工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率PA、工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB和工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC通过式(1)计算；
PA＝AP×t×μ×J2，PB＝BP×t×μ×J2，PC＝CP×t×μ×J2 ……(1)
其中，t是过滤时间，μ是被过滤液体的粘度，J是过滤通量。
步骤①中所述工程超滤系统的膜组件的阻力增长率与小型超滤评价装置的膜组件的阻力增长率之间的一次关系如式(2)、(3)和(4)所示，
工程超滤系统的膜组件过滤阻力增长率AP＝k1·AL        ……(2)，
工程超滤系统的一般清洗不可逆阻力增长率BP＝k2·BL    ……(3)，
工程超滤系统的化学强化清洗不可逆阻力增长率CP＝k3·CL……(4)，
其中，k1、k2、k3为比例常数，该常数可通过现有技术或者工程超滤系统与小型超滤评价装置的膜组件的不同通过计算得出。
本发明的步骤(4)中步骤②为：
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，原水直接进行超滤过滤；
当压力式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，将原水进行预处理、降低原水过滤通量处理或进行定期化学强化清洗，至压力式膜组件的超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，再进行超滤过滤。
本发明的步骤(4)中步骤②的详细操作为：
当压力式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，原水不经过预处理或其他操作，直接进行超滤过滤；
当压力式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率大于等于1kPa/day时，将原水进行预处理或降低原水过滤通量处理；
原水进行预处理或降低原水过滤通量后，重复步骤(1)的方法计算膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率，其中，当计算出的压力式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，进行超滤过滤；当计算出的压力式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率不小于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率不小于1kPa/day时，在超滤过程中进行定期化学强化清洗至压力式膜组件的工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于2kPa/day或浸没式膜组件的工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率小于1kPa/day时，再进行超滤过滤。
本发明中的预处理是在超滤前进行投加药剂、沉淀、砂滤等工艺中的一种或多种，药剂主要包括混凝剂、杀菌除藻剂和复合药剂；强化预处理是多重预处理或在预处理的基础上再选取合理的处理工艺，进一步净化水质。
本发明的步骤(4)中步骤③为：
根据超滤装置的过滤周期设定的时间和膜组件工作压力极限计算出化学离线清洗时间；化学离线清洗时间小于计划化学离线清洗时间时，进行原水强化预处理或降低过滤通量，并重新计算超滤装置的膜组件过滤压力增长率、超滤装置的一般清洗膜组件过滤压力增长率和超滤装置的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率，直至超滤装置化学离线清洗时间大于计划化学离线清洗时间，最后得到超滤装置的运行参数，包括超滤预处理方案、超滤过滤通量、化学强化清洗方案和化学离线清洗时间；
本发明的步骤(4)中步骤③的详细操作为：
根据工程超滤系统的过滤周期设定的时间30‑90min、膜组件工作压力极限、以及式(5)或式(6)，计算出化学离线清洗时间；
当化学离线清洗时间小于计划化学离线清洗时间时，将原水进行预处理或降低原水过滤通量处理，再重新按步骤(1)的方法计算工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率、工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率和工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率，再按式(5)或式(6)计算化学离线清洗时间，直至工程超滤系统化学离线清洗时间大于计划化学离线清洗时间，最后得到工程超滤系统的运行参数，包括超滤预处理方案、超滤过滤通量(最适宜运行流量)、化学强化清洗方案和化学离线清洗时间；
在计算化学离线清洗时间过程中，
当不使用定期化学强化清洗时，采用式PIni+PA·tC+PB·T≤PMax……(5)
当使用定期化学强化清洗时，采用式PIni+PA·tC+PC·T≤PMax  ……(6)
其中，PIni是超滤过滤初始压力(kPa)，PA是工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率(kPa/min)，PB是工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率(kPa/day)，PC是工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率(kPa/day)，tC是每周期过滤时间(min)，T是工程超滤系统化学离线清洗时间(day)，PMax是膜组件极限工作压差(kPa)。
其中，超滤预处理方案是采用小型超滤评价装置进行原水预处理时所选择工艺的一种或几种；超滤过滤通量是最后确定化学离线清洗时，计算工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率PA、工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率PB或工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率PA、工程超滤系统的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率PC时采用的通量值；化学强化清洗方案根据步骤(1)使用小型超滤评价装置初步确定工程超滤系统的膜组件过滤压力增长率中的化学强化清洗步骤确定，主要包括清洗药剂、清洗周期和清洗方法。
本发明的步骤(5)具体为：在一定流量条件下，对小型超滤评价试验中不同过滤条件，即过滤体积和反冲体积分别为FV和BV、aFV和a′BV、baFV和b′a′BV对应的工程超滤系统运行工况进行回收率计算和电费计算，进行比较，根据工程要求得到最适宜的过滤时间和反冲时间，其中：当工程中以产水量为第一要求时，选择回收率高的运行条件为最适宜运行条件；当工程中以运行费用为第一要求时，选择单位产水费用最低的运行条件为最适宜运行条件。
步骤(5)中的小型超滤评价实验的过滤体积、反冲体积和对应的工程超滤系统运行工况呈一定关系，具体如下：
tF＝0.6FV    ……(7)
tB＝0.2BV    ……(8)
式中：tF‑工程超滤系统中一次过滤周期过滤时间，min
tB‑工程超滤系统中一次过滤周期反洗时间，min
FV‑小型超滤评价实验中一次过滤周期过滤体积，ml
BV‑小型超滤评价实验中一次过滤周期反洗体积，ml
步骤(5)中回收率的详细计算为：
回收率为膜的净产水量与供水量的比值，具体文字公式如下：
回收率＝每根膜每天净产水量×膜组件数量/供水量
其数学公式为：
δ＝VF×N/VR    ……(9)
式中：δ‑回收率，％
VF‑每根膜每天净产水量，m3/d
VR‑供水量，m3/d
N‑膜组件数量
其中，每根膜每天净产水量具体计算公式如下：
VF＝JF×A×β‑VC‑VB
VB＝JB×A×tB×(24×60‑tCT)/(tFT×24×60)
VC＝JC×A×tC×HC/24×60
β＝(1‑tF/tFT)×[1‑tCT×HC/(24×60)]
式中：JF‑膜通量，m/d
A‑单个组件膜面积，m2
β‑运转率，％
VC‑每根膜每天CEB反洗水量，m3/d
VB‑每根膜每天反洗水量，m3/d
JB‑反洗流量，m/d
tF‑一次过滤周期过滤时间，min
tB‑一次过滤周期反洗时间，min
tCT‑一次CEB总时间，min
tFT‑一次过滤周期总时间，min
JC‑CEB反洗流量，m/d
tC‑一次CEB反洗总时间，min
HC‑CEB频率，time/d
供水量的具体计算公式如下：
VR＝V+VBT+VCT
V＝JF×A×β×N
VBT＝VBE×(24×60‑tCT×HC)×N/tFT
VCT＝VBE×HC×N
式中：V‑膜处理水量，m3/d
VBT‑反洗排水量，m3/d
VCT‑CEB排水量，m3/d
VBE‑单个组件一个过滤周期结束后的排水量，m3/Element
当工程中以产水量为第一要求时，在一定流量条件下，对小型超滤评价试验中不同过滤体积(FV、aFV和baFV)和不同反冲体积(BV、a′BV和b′a′BV)对应的工程超滤系统运行时间按上述公式进行回收率计算，进行比较，选择回收率高的运行条件为最适宜运行条件。
步骤(5)中电费的详细计算为：
电费包括产水泵、反洗泵、计量泵以及其它电器的能耗费用。其中产水泵、反洗泵耗能占主要地位，可以从能量转化的角度进行理论分析。超滤过滤时，产水泵抽吸水克服超滤膜的阻力进而做功，吨水能耗的文字公式为：
吨水能耗＝水泵消耗总能量/水泵泵水体积
其数学公式为：
E1＝(P×Q×t)/η/(Q×t×3600)＝P/(η×3600)……(10)
式中：E1‑过滤吨水能耗，Kwh/m3；
P‑膜阻力，KPa；
η‑水泵效率，％；
Q‑流量，m3/d；
反冲洗流量和过滤流量成一定比例，其吨水能耗计算公式为：
E1＝P/(η×3600)
E2＝αE1
式中：E2‑反冲洗吨水能耗，Kwh/m3；
α‑反冲洗流量/过滤流量；
E1‑过滤吨水能耗，Kwh/m3；
η‑水泵效率，％；
Q‑流量，m3/d；
总体能耗根据过滤和反冲洗的时间分配分配并考虑附加设备求得，其计算公式为：
E＝K×(T1/(T1+αT2)E1+αT2/(T1+αT2)E2)
式中：K‑附加设备系数；
E‑吨水能耗，Kwh/m3；
T1‑过滤时间，min；
T2‑反冲时间，min；
α‑反冲洗流量/过滤流量；
E1‑过滤吨水能耗，Kwh/m3；
E2‑反冲洗吨水能耗，Kwh/m3；
当工程中以运行费用为第一要求时，在一定流量条件下，对小型超滤评价试验中不同过滤体积(FV、aFV和baFV)和不同反冲体积(BV、a′BV和b′a′BV)对应的工程超滤系统运行时间按上述公式进行电费计算，进行比较，选择单位产水费用最低的运行条件为最适宜运行条件。
前述的超滤装置运行参数优化方法中，小型超滤评价装置包括原水贮存压力罐、原水搅拌设备、膜组件、产水计量设备、气源设备、化学清洗设备及系统控制单元，各组件之间结构以及连接与工程超滤系统(超滤装置)相同。
本发明中的aFV、aBV、a1BV、a2BV、a′BV是指参数(a或a′)与过滤体积或反冲体积的乘积；类似的，本发明中的baFV、ba′BV、b1a′BV、b2a′BV或b′a′BV是指参数(包括b、b′、a、a′)与过滤体积或反冲体积的乘积。
在分周期过滤总定量水样中，步骤(1)、(2)和(3)中的总定量水样的体积相同，即步骤(1)、(2)和(3)分别过滤相同量的定量水样，只是周期不同。
本发明中的一种优选为：采用小型超滤评价装置进行分周期过滤时设定的膜组件过滤压力为100kPa；分周期过滤方法为：过滤周期数10‑30周期、每一个周期过滤水样的量50‑150毫升；所述总定量水样为1.5‑12L。
综上所述，本发明的主要特点在于：
通过小型超滤评价装置、少量的原水和较短的时间，快速进行超滤评价实验，通过小型超滤评价装置与工程超滤系统之间过滤时间和反冲时间的相关性，较准确地获得工程超滤装置的最优过滤条件，可以在既有运行条件上，在不降低膜的使用寿命的前提下，进一步提高产水量或降低单位产水费用，从而优化超滤装置的运行条件。
附图说明
图1是超滤装置运行参数的优化方法的流程图。
图2是小型超滤装置过滤阻力增长率的说明图。
具体实施方式
实施例中的高锰酸盐指数(CODMn)的测定根据原水氯离子含量的不同，采用高锰酸盐指数酸性法或碱性法(中华人民共和国国家标准GB119114‑89)；浊度的测定采用美国哈希公司的浊度仪(型号：HACH 2100AN)；电导率的测定采用美国哈希公司的便携式电导率仪(型号：HACH Sension 5)；pH的测定采用美国哈希公司的便携式pH计(型号：HACH Sension 2)。
采用小型过滤评价装置获得的膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，计算膜组件每周期的过滤阻力增长率和总过滤水量下的过滤阻力平均增长率得到小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL；根据BL值的大小和上述说明书中所述的比较方式，确定较优的过滤和反冲时间。
对应小型过滤评价试验的各种条件，进行对应的工程超滤试验以便对上述小型过滤评价试验的结果进行验证，从而使该方法更切实可行，增加可靠性。
实施例1
本试验采用某地表原水a，水质情况如表1所示。由表1可见，原水水质较好，属于II类水体。
表1原水水质表
  指标  浊度(NTU)  CODMn(mg/L)  电导率(μs/cm)  pH  原水水质  3.15  3.51  385  7.92
实验用超滤膜为中空纤维超滤膜，膜孔径为0.01微米，材质为聚偏氟乙烯；工程用浸没式中空纤维膜组件。
超滤装置运行参数优化方法如下：
步骤(1)：在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升原水，每周期反冲水量分别为2.5ml、5ml、7.5ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表2所示。
表2地表原水a过滤水量50ml和不同反冲水量对应的过滤阻力(直接过滤)

由上述数据可知，在过滤体积50ml条件下的最适宜反冲体积为5ml。
步骤(2)：在100kPa过滤压力下，根据步骤(1)中结果，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤15周期，每周期过滤100毫升原水，每周期反冲水量分别为5ml、7.5ml、10ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表3所示。
表3地表原水a过滤水量100ml和不同反冲水量对应的过滤阻力(直接过滤)

由上述数据可知，在过滤体积100ml条件下的最适宜反冲体积为7.5ml。
步骤(3)：在100kPa过滤压力下，根据步骤(2)中结果，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤10周期，每周期过滤150毫升原水，每周期反冲水量分别为5ml、7.5ml、10ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表4所示。
表4地表原水a过滤水量150ml和不同反冲水量对应的过滤阻力(直接过滤)


由上述数据可知，在过滤体积150ml条件下的最适宜反冲体积为10ml。
步骤(4)：由工程超滤系统相关参数设计膜组件的最适宜运行流量，经实验计算得运行流量为1.7m/d；具体计算方法如下：
在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升原水，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，如表5所示。
表5地表原水a不同过滤水量对应的过滤阻力(直接过滤)

计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL，通过小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率计算的工程超滤系统运行参数如表6所示。
表6工程超滤系统运行参数


由于使用浸没式中空纤维膜组件，计算出的膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率是4.18kPa/day，大于1kPa/day，进行化学强化清洗‑过滤步骤两次。化学强化清洗药剂为200mg/L的次氯酸钠溶液，化学强化清洗步骤是先反洗2分钟，再浸泡30分钟，最后气冲1分钟，清洗后采用纯水对膜组件进行反向冲洗和正向冲洗至出水pH值范围在6‑8；然后在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升原水，完成化学强化清洗‑过滤步骤；重复上述化学强化清洗‑过滤步骤一次，得到两次化学强化清洗的膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，如表7所示。
表7两次化学强化清洗后不同过滤水量对应的过滤阻力(化学强化清洗)

计算小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率CL，通过小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率计算的工程超滤系统运行参数如表8所示。
表8工程超滤系统运行参数计算表


如上表8所示，在通量1.7m/d下，推算出工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率为4.18kPa/day大于1.0kPa/day，原水不可直接过滤；经过化学强化清洗后，膜组件的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率为0.93kPa/day，说明经过定期的化学强化清洗，膜组件能够在通量1.7m/d稳定运行，并且其推荐工程超滤系统化学强化清洗采用200mg/L的次氯酸钠溶液，清洗周期是1日/次，步骤是先用药剂反洗2分钟，再用药剂浸泡30分钟，最后气冲1分钟。
步骤(5)：根据式(7)和式(8)，在一定流量(1.7m/d)条件下，对小型超滤评价试验中不同过滤条件，即过滤体积和反冲体积分别为50ml和5ml、100ml和7.5ml、150ml和10ml对应的工程超滤系统运行工况(过滤时间和反冲时间分别为30min和1min、60min和1.5min、90min和2min)进行回收率计算和电费计算，进行比较，如工程超滤系统中以回收率为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为90min和2.0min，如工程超滤系统中以电费为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为30min和1.0min；
步骤(6)：根据小型超滤评价试验中所有的条件，进行工程膜组件的验证试验，并计算各个条件下的工程超滤系统过滤阻力增长率和一般清洗不可逆阻力增长率，如表9所示。
表9工程超滤系统运行参数


由上述数据，根据权利要求项的判断方法，可知过滤30min反冲1.0min、过滤60min反冲1.5min、过滤90min反冲2.0min为各个过滤条件下的最优过滤和反冲时间，并通过回收率和电费计算进行比较，如以回收率为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为90min和2.0min，如以电费为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为30min和1.0min；
工程超滤系统和小型超滤评价装置之间的对应性由上述数据得以验证，故通过该优化方法，可以准确快速的得出工程超滤系统的运行条件，优化运行方案。
实施例2
本试验采用某地表原水b，水质情况如表10所示。由表10可见，原水水质属于IV类水体，污染较严重。
表10原水水质表

实验用超滤膜为中空纤维超滤膜，膜孔径为0.01微米，材质为聚偏氟乙烯；工程用压力式中空纤维膜组件。
超滤装置运行参数确定方法如下：
步骤(1)：在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升原水，每周期反冲水量分别为2.5ml、5ml、7.5ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表11所示。
表11地表原水b过滤水量50ml和不同反冲水量对应的过滤阻力(直接过滤)

由上述数据可知，一般清洗不可逆阻力增长率均大于0.3×1012/m2，故原水b不可直接过滤，需经过前处理。
选择投入2mg/L的聚氯化铝进行混凝并沉淀，其混凝沉淀后的水质情况如表12所示，由表12可见，混凝沉淀水水质较好，属于III类水体。
表12混凝沉淀水水质表

在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L混凝沉淀水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升水，每周期反冲水量分别为2.5ml、5ml、7.5ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表13所示。
表13地表原水b经混凝沉淀后过滤水量50ml和不同反冲水量对应的过滤阻力


由上述数据可知，在过滤体积50ml条件下的最适宜反冲体积为5ml。
步骤(2)：在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L混凝沉淀水水样过滤20周期，每周期过滤100毫升原水，每周期反冲水量分别为5ml、7.5ml、10ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表14所示。
表14地表原水b经混凝沉淀后过滤水量100ml和不同反冲水量对应的过滤阻力

由上述数据可知，在过滤体积100ml条件下的最适宜反冲体积为7.5ml。
步骤(3)：在100kPa过滤压力下，根据步骤(2)中结果，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤10周期，每周期过滤150毫升原水，每周期反冲水量分别为5ml、7.5ml、10ml，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，并计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL。如表15所示。
表15地表原水b经混凝沉淀后过滤水量150ml和不同反冲水量对应的过滤阻力

由上述数据可知，在过滤体积150ml条件下，所有的一般清洗不可逆阻力增长率均大于0.3×1012/m2，故此条件均不可行。
步骤(4)：由工程超滤系统相关参数设计膜组件的最适宜运行流量，经实验计算得运行流量为1.5m/d；具体计算方法如下：
在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L经混凝沉淀后原水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升原水，得到膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，如表16所示。
表16地表原水b不同过滤水量对应的过滤阻力(混凝沉淀后)

计算小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率AL和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率BL，通过小型超滤评价装置的膜组件过滤阻力增长率和小型超滤评价装置的一般清洗不可逆阻力增长率计算的工程超滤系统运行参数如表17所示。
表17工程超滤系统运行参数

由于使用压力式中空纤维膜组件，计算出的膜组件的工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率是3.85kPa/day，大于2kPa/day，进行化学强化清洗‑过滤步骤两次。化学强化清洗药剂为200mg/L的次氯酸钠溶液，化学强化清洗步骤是先反洗2分钟，再浸泡30分钟，最后气冲1分钟，清洗后采用纯水对膜组件进行反向冲洗和正向冲洗至出水pH值范围在6‑8；然后在100kPa过滤压力下，采用小型超滤评价装置和2L原水水样过滤30周期，每周期过滤50毫升原水，完成化学强化清洗‑过滤步骤；重复上述化学强化清洗‑过滤步骤一次，得到两次化学强化清洗的膜组件在不同过滤水量下对应的过滤阻力，如表18所示。
表18两次化学强化清洗后不同过滤水量对应的过滤阻力(化学强化清洗)


计算小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率CL，通过小型超滤评价装置的化学强化清洗平均不可逆阻力增长率计算的工程超滤系统运行参数如表19所示。
表19工程超滤系统运行参数计算表

如上表19所示，在通量1.5m/d下，推算出工程超滤系统的一般清洗膜组件过滤压力增长率为3.85kPa/day大于2.0kPa/day，原水不可直接过滤；经过化学强化清洗后，膜组件的化学强化清洗膜组件过滤压力增长率为1.76kPa/day，说明经过定期的化学强化清洗，膜组件能够在通量1.5m/d稳定运行，并且其推荐工程超滤系统化学强化清洗采用200mg/L的次氯酸钠溶液，清洗周期是1日/次，步骤是先用药剂反洗2分钟，再用药剂浸泡30分钟，最后气冲1分钟。
步骤(5)：根据式(7)和式(8)，在一定流量(1.5m/d)条件下，对小型超滤评价试验中不同过滤条件，即过滤体积和反冲体积分别为50ml和5ml、100ml和7.5ml对应的工程超滤系统运行工况(过滤时间和反冲时间分别为30min和1min、60min和1.5min)进行回收率计算和电费计算，进行比较，如工程超滤系统中以回收率为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为60min和1.5min，如工程超滤系统中以电费为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为30min和1.0min；
步骤(6)：根据小型超滤评价试验中所有的条件，进行工程膜组件的验证试验，并计算各个条件下的工程超滤系统过滤阻力增长率和一般清洗不可逆阻力增长率，如表20所示。
表20工程超滤系统运行参数

由上述数据，根据权利要求项的判断方法，可知过滤30min反冲1.0min、过滤60min反冲1.5min为各个过滤条件下的最优过滤和反冲时间，并通过回收率和电费计算进行比较，如以回收率为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为60min和1.5min，如以电费为第一选择时，最优过滤时间和反冲时间为30min和1.0min；
工程超滤系统和小型超滤评价装置之间的对应性由上述数据得以验证，故通过该优化方法，可以准确快速的得出工程超滤系统的运行条件，优化运行方案。