城市饮用水膜处理技术

城市饮用水膜处理技术

骆俏榕

三达膜环境技术股份有限公司福建厦门361022

摘要：生活饮用水一直都是人们生活中不可或缺的一部分，在我国经济建设不断发展的同时，人们对饮用水的水质要求也是越来越高。国家在2007年就颁布了最新的《生活饮用水卫生标准》，也对净水厂的饮用水处理工艺要求更高。本文主要对生活饮用水处理技术的应用进行探讨，分析了饮用水处理技术的发展历程，希望对相关从业者有所帮助。

关键词：生活饮用水；膜处理技术；深化处理

前言：

在人类文明进步及工业化的不断发展，人类生活、生产中所产生地污水其受污染程度也是越来越严重，以至于常规处理方法运不能达到饮用水处理的效果。至上个世纪八十年代起，可以说是水污染的严重性及污染物地复杂性加速了饮用水处理技术的基本。人们为获取干净、卫生的饮用水，真的污染水源中不同类型地污染物展开了深入的研究及探索。

一、生活饮用水处理技术

根据《国家生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），生活饮用水应符合下列基本要求，保证用户饮用安全。

（1）生活饮用水中不得含有病原微生物。

（2）生活饮用水中的化学物质不得危害人体健康。

（3）生活饮用水中放射性物质不得危害人体健康。

（4）生活饮用水的感官性状良好。

（5）生活饮用水应经过消毒处理。

健康饮用水应是水中没有对人体有毒、有害、有异味的物质，且水中含有适量的有益于人体健康的矿物质和微量元素；它的理想硬度指标是170mg/L（以碳酸钙计）左右，总溶解固体理想指标是300mg/L，PH值呈弱碱性（7.0—8.0），水分子团小，水中溶解氧及二氧化碳含量适度（水中溶解氧含量6mg/L），还有水的溶解力、渗透力、扩散力、乳化力、洗净力等比较强，即所谓活水。因此采用合理的饮用水处理工艺，是决定饮用水水质的关键因素。

二、饮用水深度净化处理技术

1、膜分离法

膜分离技术在水处理中的应用有电渗析和反渗透技术，尤其是电渗法在我国煤矿系统中有较多的应用案例。电渗法主要依靠外加直流电场，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。针对于含盐量较高的污染水源，在通过电渗析分析器处理后，可得到浓缩液和淡化水。其淡化水的量通常为污染水进水总量的50%～70%之间，可见其回收率不是很高。当进水含盐量小于4000mg/L时用此法较为经济。

反渗透法则是借助于半透膜在压力作用下进行物质分离。该方法可以有效去除污水中的低分子有机物、无机盐、病毒以及细菌等。同电渗析法比较，反渗透法的优势在于产品水回收率高、脱盐率和水的纯度高、投资费用低、无污染等，缺点是操作压力高、能耗大、设备较复杂、对进水水质要求高等。此外，膜分离技术还可以与其他处理工艺联合使用，现行的许多水处理工艺都是通过膜技术发展起来的。因此，膜分离技术在21世纪的发展中被业界广为看好。

2、臭氧活性炭及生物活性炭

臭氧活性炭技术是将活性炭与臭氧结合在一起加以应用。活性炭主要是用于去除水中的小分子有机物，但受污染水源中通常是大分子有机物较多，这样就导致活性炭孔的表面积不能得到充分利用。所以在碳层中加入臭氧的氧化作用，主要作用就是将水中的大分子有机物转化为小分子，改变其分子的结构形态，从而为活性炭吸附小分子有机物提供可能性。通常在处理过程中，对来水先进行臭氧氧化，然后使用活性炭吸附，在吸附的过程中继续对其氧化，这样可以有效提高活性炭的吸附效果。相对于单独的活性炭吸附处理工艺，臭氧活性炭技术主要有以下优点：（1）增加水中溶解性有机物的去除效率，提高出水水质；（2）臭氧氧化使得大孔内与炭表面的有机物得到氧化分解，减轻了活性炭的负担，从而延迟活性炭的再生周期，节约成本；（3）污水中的氨氮可以被生物转化为硝酸盐。从而减少了后续氯化的投氯量，降低了三卤甲烷的生成量。

3、超声技术

超声技术是指利用空化能量加快和控制化学反应，提高反应效率的一种水处理工艺。超声波能加快反应进场的作用原理主要有空化效应、机械剪切效应和自由基效应等。反应中，超声能够破坏颗粒双电层的球形对称，使颗粒之间更易于凝聚；超声技术的高频振动特性在溶液中空穴附近形成热点，使进入空化泡中的水蒸气发生了分裂及链式反应，形成H和-OH自由基。同时，强大的剪切力又可使大分子主链上的碳键断裂，从而起到降解高分子的作用，自由基进入溶液促使物质氧化分解。在实践中，超声技术与一些高级氧化技术通常一起应用，在降解污染水中有机物方面是一门新的应用技术。其特点在于反应时间短、去除效果好、提高废水的可生化性、工艺设施简单等。

三、膜分离技术的种类分析

目前饮用水深度处理技术已取得了长足的进步，各种经济实用的处理技术正逐渐得到较广泛的应用。在上个世纪80年代，膜处理技术在国外已发展成为饮用水深度处理地核心技术，膜技术与活性碳吸附、臭氧氧化相比有着较大的优越性，被称为“21世纪地水处理技术”，下面就对城市饮用水中的膜分离技术进行分析。

1、微滤、超滤

微滤（MF），又称精密过滤，可以去除微米（10-6m）级的水中杂质。多用于生产高纯多用于生产高纯水时的终端处理和作为超滤、反渗透或纳滤的预处理设施。

超滤（UF）可以去除相对分子质量大的分子及细菌、病毒和其他微生物。

由于UF和MF在水处理中最主要的作用是固液分离，如何将水中杂质特别是溶解性的有机物转化为固相，成为充分发挥膜分离作用的关键。实际中，常采用混凝或活性炭使水中有机物被吸附，转化为固相，使膜可以截留去除，同时又能减缓膜污染程度。

2、纳滤

纳滤（NF），介于超滤和反渗透之间，在净水处理中适用于硬度和有机物高且浊度低的原水，主要是地下水处理方面。纳滤膜本体带氨基和梭基两种正负基团，这是它在较低压力下仍具有较高脱盐性能和截留无机盐的重要原因。因此，纳滤膜不仅可以进行水质软化和适度脱盐，而且可以去除色度、细菌、溶解性有机物和一些金属离子等。目前，饮用水深度处理中应用较多的主要为卷式芳香族聚酞胺类复合纳滤膜。

3、反渗透

反渗透（RO）能耗大，但反渗透膜几乎可以去除水中一切物质，包括各种悬浮物、胶体、溶解性有机物、无机盐、细菌、微生物等。近年来，反渗透技术已大量应用于饮用水的深度处理中，成为制备纯水的主要技术之一。随着制膜技术的改进、能量回收系统的开发、预处理技术的改进以及对高低盐度进水的广泛适用性，反渗透脱盐成本逐年下降，工艺在经济、技术上的竞争力不断增强。

四、城市饮用水中应用膜分离技术的优缺点

由于活性炭吸附技术和臭氧氧化技术的局限性，膜分离技术逐渐成为目前主要的饮用水深度处理技术。膜分离技术是一门新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术，其主要特点是节能（因为膜分离过程不发生相变化）、分离对象广（有机物和无机物、病毒、细菌、微粒）、装置简单、易操作、易于自控、易维修（因为只是用压力作为膜分离的推动力），特别适用于对热敏感物质的分离、分级、浓缩与富集（因为分离过程只需在常温下进行）。但该技术基建投资和运转费用高，同时膜易受污染造成水通量下降，这就使得对膜的清洗和预处理要求较高。

结束语

城市生活饮用水处理工艺在今后的发展中，应将重点放在低能耗、绿色环保、多功能净水作用以及可显著提高饮用水水质的除微污染成套工艺技术上，同时重点发展高效优质除污染技术，强调技术与设备的系列化、成套化、标准化。

参考文献：

[1]张红专；饮用水处理技术研究进展[J]；工业用水及废水；2011，（2）.

[2]赖日明；黄剑明等；饮用水处理技术现状及研究进展[J]；给水排水；2012，（12）.

[3]张闯；王吉青等；改良矿井水作为生活饮用水的研究与应用[J]；中国矿山工程；2009，（4）.