超濾膜在飲用水凈水工藝中的應用研究

李　明　李雪飛　鐔　新

（天津大學建筑設計研究院天津300072）

超濾膜在飲用水凈水工藝中的應用研究

李明李雪飛鐔新

（天津大學建筑設計研究院天津300072）

該文綜述了飲用水常規處理工藝存在的弊端，介紹了超濾膜在飲用水凈水工藝中的適用性和技術優勢；重點闡述了“混凝-超濾”、“粉末活性炭-超濾”等超濾組合工藝在國內外的研究狀況。

飲用水；超濾膜；膜處理組合工藝

利用超濾膜技術可以及時去除水中懸浮物質、微生物和一些大分子有機物，而且去除效率不會受到超濾膜濃度、壓力等的影響，已經成為飲用水凈化工藝中常用的一種技術。隨著超濾膜技術的不斷發展，此種工藝已經成為當前水處理領域中的研究熱點，并且給新型給水廠建設和改造升級等提供了性思路。已經成為替代傳統工藝的最佳選擇，具有很廣的應用前景。

1　飲用水現狀工藝存在問題

從我國當前水處理現狀來看，我國水處理主要經過混凝、沉淀、過濾和消毒等常規操作工藝[1]，該項工藝可以有效解決水質濁度、病毒和細菌等問題，不能處理水中溶解有機物、氨氮和嗅味等嚴重性問題，影響了水質質量。隨著環境惡化的影響，水質資源受到了嚴重影響，在此種狀況下，必須根據時代發展要求，選擇先進的水質處理工藝，增加水質處理深度，開發新技術，促進臭氧活性炭單元的處理，有效去除水中含有的有機物和嗅味物質，提高去除效率。但是從現階段工藝發展的狀況來看，依然存在以下幾種問題：（1）藻及胞內物質較多。隨著藻類植物的不斷繁殖，導致傳統工藝很難解決水中存在的嗅味、藻毒素等物質。（2）存在“兩蟲”風險。不能高效去除水中含有的賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲。（3）微生物泄漏。活性炭濾池出現了嚴重的微生物泄漏問題。（4）有效控制溴酸鹽。水中含有的臭氧活性炭在一些處理工藝的作用下，會被氧化產生溴酸鹽和甲醛等危險人體健康的化學物質。

2　超濾膜技術存在優點

經過分析發現，超濾工藝主要具有以下優點：（1）除濁率高，可以將水濁保持在0.10 NTU以下；（2）可以有效去除去水中含有的細菌、微生物及病毒物質，減少了氯含量，抑制了氯代副產物；（3）占地面積小，能效高，操作簡單，可以應用于舊水廠改造；（4）去除藻類效果較好，保證了水質穩定。

3　超濾膜組合工藝研究現狀

超濾膜技術適應原水性強，可以快速去除水中含有的膠體、細菌和懸浮物質，但處理水中對氨氮、金屬離子或一些小分子有機物的能力不足，而且單獨使用此種工藝時，還會產生其他污染。現階段人們開始不斷進行超濾技術和其他技術組合的研究。經過分析發現，國內外學者研究的熱點主要集中在粉末活性炭-超濾和混凝-超濾等組合工藝上。

3.1混凝-超濾組合工藝

采用此種技術，可以快速去除水中金屬離子、有機物溶解性鹽等污染物，減小了膜過濾阻力，提高了水中污染物、小分子有機物及溶解性鹽的效果。膜前混凝可以利用電性中和吸附等方式打亂水中懸浮粒子的分布，改變了懸浮物質性質，可以將小分子有機物形成絮體，利用膜表面超濾膜過濾掉絮體，及時去除水中含有的小分子及和大分子化合物。同時借助混凝技術，還可以改變顆粒物帶電性，保證濾餅層不會粘附在膜表面，解決了膜污染問題。王曉昌主要對“混凝-超濾”工藝去除腐殖酸效果及膜污染狀況進行分析[2]。實驗結果表明利用“混凝-超濾”技術可以快速去除腐殖酸中的DOC和UV254，去除效率明顯優于單獨超濾，而且利用組合技術還可以提升天然有機物的去除效果，特別是分子量小的有機物。在混凝劑的作用，讓小分子有機物形成微絮凝體，不僅減少了污染物膜孔吸附或膜表面停留產生的污染，還提升了超濾膜的滲透通量。

3.2“粉末活性炭-超濾”組合工藝

“粉末活性炭-超濾”組合工藝可以將吸附作用和超濾操作結合在一起，在一定程度上提高了有機物去除率，減少了膜污染。經過PAC-UF處理微污染原水結果分析發現，直接過濾原水，去除有機物的效果較差，特別是對水中含有的TOC、UV254的去除率較低。加入粉末活性炭后，增加了有機物去除效果，且隨著PAC施加量的增多，有機物去除效果越明顯。除此之外，實現PAC-UF組合工藝還可以去除小分子和大分子有機物。經過PAC預處理，色度、腐殖酸、苯酚的去除率分別為35%、48%、96%。由此可說明，借助活性炭在膜前進行的預處理，不僅可以及時去除小分子有機物，而且減少了膜污染。

3.3其他類型超濾組合工藝

隨著科學技術的發展，很多其他類型的組合工藝也得到了較廣泛的應用。磁性離子交換樹脂、臭氧和氣浮等超濾膜預處理工藝已經得到了研究人員的重視，具有很廣的應用前景。交換樹脂屬于新型處理劑，對飲用水中的有機物去除效果較顯著，已經得到了城市供水行業的廣泛關注。此種工藝不僅可以去除有效去除分子質量不同的有機物，還可以處理對UV254、HOM、弱疏水性有機物、和鹵乙酸，去除效率都維持在80%以上，去除效果較明顯。

4　結語

本文主要對超濾膜技術在飲用水凈水工藝中的應用進行分析，隨著技術的不斷發展，各種新技術已經應用到飲用水凈化中，很多性能高、成本低和工藝成熟的技術應更加廣泛的應用到水處理中，與常規處理工藝超濾技術相比，具有很強的技術和經濟優勢。以超濾膜為核心的各種超濾組合工藝將會擁有更廣的發展前景，對城市飲用水凈化提供了新方向。希望本文的分析可以給相關研究人員提供參考。

[1]李圭白,田家宇,齊魯.第三代城市飲用水凈化工藝及超濾的零污染通量[J].城鎮給排水,2007,36(8)：11-14.7-9.

[2]王曉昌,王錦.混凝—超濾去除腐殖酸的試驗研究[J].中國給水排水,2002,18(3)：18-22.