城市供水膜深度處理組合工藝的概述

張玉榮

摘 要：本文結(jié)合我國(guó)最新城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，概述了多種膜組合工藝在城市供水深度處理中的研究應(yīng)用，并分析了各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：飲用水 深度處理技術(shù) 膜

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0061-01

隨著城鎮(zhèn)化及工業(yè)化的發(fā)展，大量的生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)處理或者經(jīng)過簡(jiǎn)單處理后被排入水體，人類賴以生存的水源受到越來越嚴(yán)重的污染。同時(shí)，隨著人們生活水平的不斷提高和健康條件的逐步改善，對(duì)飲用水水質(zhì)的要求越來越高，傳統(tǒng)的處理工藝已很難滿足日益嚴(yán)格的水質(zhì)要求[1]。

液氯作為一種有效的消毒劑得到廣泛應(yīng)用。但在使用過程中，氯氣能與水中的有機(jī)物反應(yīng)，生成鹵化副產(chǎn)物。這些消毒副產(chǎn)物中有許多已被確認(rèn)為對(duì)人類有致癌作用。美國(guó)環(huán)保局已頒布施行了消毒/消毒副產(chǎn)物條例。[2]然而國(guó)內(nèi)尚未開展相關(guān)工作。為解決飲用水液氯消毒處理中存在的問題，越來越多的飲用水深度凈化技術(shù)被市政水廠所采用，尤其是在膜深度處理組合工藝應(yīng)用方面。

1 膜法水處理工藝

隨著膜工藝的逐漸成熟及膜成本的不斷降低，其在飲用水深度凈化處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。研究表明，膜設(shè)備運(yùn)行正常情況下，進(jìn)水水質(zhì)的變化不會(huì)對(duì)出水中的細(xì)菌數(shù)量產(chǎn)生影響[3]。目前作為飲用水深度凈化的膜分離法主要有反滲透，納濾，超濾和微濾等。微濾、超濾等技術(shù)對(duì)膠體和細(xì)菌有較好的去除效果，對(duì)于處理能力低于2×104 m3的小型水廠，其制水成本與常規(guī)工藝相當(dāng)或較低[4]，而且該工藝具有處理單元體積小，易于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。納濾技術(shù)能對(duì)水中色度及致突變物質(zhì)進(jìn)行有效去除，對(duì)TOC、AOC的去除率分別可達(dá)90%和80%。同時(shí)納濾還能有效的去除細(xì)菌，可以取代常規(guī)化學(xué)消毒。但需要對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理以防止顆粒和離子沉淀對(duì)膜造成污染。反滲透膜孔徑<2 nm，能有效去除金屬氧化物、微生物、膠體物質(zhì)和有機(jī)物等，因而可用于水的純化，尤其是半咸水脫鹽和半導(dǎo)體工業(yè)超純水[5]。水中的微量元素和有益礦物質(zhì)也同時(shí)被除去。純水具有很強(qiáng)的溶解性，使得人體內(nèi)所必需一些的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素被溶解并排出體外，體內(nèi)物質(zhì)失去平衡，如長(zhǎng)期飲用，尤其會(huì)對(duì)兒童和老年人的健康產(chǎn)生不利影響。但該方法操作壓力比較高（>1.5 MPa），膜易污染和阻塞，要求嚴(yán)格的預(yù)處理，反滲透的操作復(fù)雜，出水率低，，因此不適于飲水深度處理。

2 不同膜深度處理技術(shù)組合工藝

2.1 常規(guī)處理-反滲透工藝

該工藝可將水中所有的有機(jī)物及無(wú)機(jī)物物質(zhì)去除貽盡，出水只有采取后加生理鹽或礦化過濾等附加措施后其水質(zhì)方可達(dá)到優(yōu)質(zhì)飲用水的要求。但反滲透所需工作壓力大，電耗大。后續(xù)補(bǔ)充微量元素和礦物質(zhì)的過程復(fù)雜，工程造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用均較高。[6]

2.2 臭氧、活性炭-納濾膜工藝

該工藝中砂濾單元可采用微絮凝過濾，主要去除20～50 μm的雜質(zhì)，使其不進(jìn)入后續(xù)處理單元。該工藝通過臭氧活性炭單元氧化降解并吸附水中微量有機(jī)物。納濾膜能有效去除水中剩余的有機(jī)物，控制消毒副產(chǎn)物物質(zhì)的生成。與反滲透法相比，納濾膜工作壓力較小，能耗較低。出水水質(zhì)能夠滿足優(yōu)質(zhì)飲用水的水質(zhì)目標(biāo)。[7]

2.3 活性炭—納濾膜工藝

李靈芝等[8]等利用該工藝對(duì)微污染源水進(jìn)行深度處理實(shí)驗(yàn)和研究。結(jié)果表明，該工藝系統(tǒng)對(duì)TOC、AOC的去除率分別可達(dá)到90%和80%，對(duì)致突變污染物的去除效果更好，Ames試驗(yàn)結(jié)果陽(yáng)性變?yōu)殛幮浴?/p>

2.4 活性炭-超濾工藝

活性炭與超濾膜的組合系統(tǒng)克服了單一處理方式的不足，如活性炭處理后出水中常含有一定量的細(xì)菌而影響出水水質(zhì)，超濾膜存在膜阻塞和膜污染問題。在該組合系統(tǒng)中，利用活性炭對(duì)進(jìn)水進(jìn)行前處理，去除色度及各種類型的有機(jī)化合物和濁度，為后續(xù)的膜過濾的穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的保障，緩解了膜阻塞和膜污染問題，延長(zhǎng)膜的使用壽命。另外利用膜進(jìn)行后處理有效地解決了出水中含有一定量細(xì)菌的問題，保證了出水水質(zhì)。王琳的研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)能有效地降低水中的大腸桿菌、高錳酸鹽指數(shù)和UV254，對(duì)富里酸和腐殖酸以及其他消毒副產(chǎn)物都有較高的去除效果[9]。董秉直采用顆粒活性炭和孔徑0.01μm的聚丙烯腈超濾膜組合工藝，運(yùn)行結(jié)果表明：出水濁度低于0.2NTU，TOC低于2.7 mg/L，細(xì)菌總數(shù)極少甚至為0，可滿足當(dāng)?shù)氐娘嬘脙羲畼?biāo)準(zhǔn)。

2.5 臭氧—生物活性炭—微濾膜—超濾膜工藝流程

李紹峰等研究表明，經(jīng)臭氧—生物活性炭與膜組合工藝處理，出水濁度低于0.1 NTU；高錳酸鹽指數(shù)去除率達(dá)68%；UV254去除率為83%；TOC降為700～1600 ug/L，Ames試驗(yàn)由陽(yáng)性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮裕粊喯跛猁}氮和氨氮降至檢測(cè)限以下，同時(shí)出水硝酸鹽氮濃度<10 mg/L。

3 結(jié)論

根據(jù)上述五種工藝的特點(diǎn)，以及我國(guó)特別是廣州地區(qū)水源水的實(shí)際特點(diǎn)得出以下結(jié)論：

（1）由于反滲透膜所需壓力大，電耗大，同時(shí)其出水需補(bǔ)充微量元素和礦物質(zhì)，過程復(fù)雜，在城市供水中不推薦使用。

（2）對(duì)于住宅小區(qū)的分質(zhì)供水和對(duì)水廠常規(guī)工藝的進(jìn)一步強(qiáng)化，我們推薦使用活性炭-納濾膜工藝和活性炭-超濾工藝。

（3）對(duì)于城市直飲水廠的建設(shè)，我們推薦采用臭氧-生物活性炭-納濾膜工藝和臭氧-生物活性炭-微濾膜-超濾膜工藝。

參考文獻(xiàn)

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[8] 李靈芝，周云，王占生.飲用水深度處理工藝對(duì)有機(jī)污染物的去除效果[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2002，22（6）：542-545.

[9] 王琳，王寶貞，王欣澤，等.活性炭與超濾組合工藝深度處理飲用水[J].中國(guó)給水排水，2002，18（2）：1-4.endprint