膜處理技術在水處理中的應用

宋梅

摘 要:隨著社會工業(yè)的發(fā)展,我國的飲用水污染日益嚴重,人們越來越關注飲用水的水質(zhì)問題,為了人們的身體健康,如何使我們的飲用水更加純凈,是我們急需解決的問題。本文從膜處理技術的基本性能、研究方向、應用特點、應用前景與建議等方面介紹了膜處理技術在水處理中的應用。

關鍵詞:膜處理技術飲用水處理水質(zhì)指標

中圖分類號:TQ028.8 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0078-01

人體攝取微量元素的種重要途徑就是我們?nèi)粘Ｉ钪械娘嬘盟?飲用水要是長期缺少微量元素,就會造成人體的營養(yǎng)失調(diào),以至于引起各種疾病。膜法工藝已發(fā)展幾十年,主要用于水的除鹽,目前已逐步轉(zhuǎn)向水的深度處理和純水制造。膜分離是一種在某種推動力作用下,利用特定膜的透過性能分離水中的離子、分子和雜質(zhì),并保留人體所需的一些微量元素的新技術。以壓力為驅(qū)動力的膜分離技術有反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微孔過濾(MF)。膜分離性能按截留分子量大小進行評價。截留分子量是反映膜孔徑大小的替代參數(shù)。RO的截留性能最好,能去除水中絕大部分的離子,透過的幾乎是溶劑,但RO運行壓力高。NF是一種荷電膜,具有離子選擇性,有很高的截留率。UF和MF都是屬于篩分工藝過程,可截留水中絕大部分的懸浮物、膠體和細菌。

過去膜處理技術在凈水處理領域主要應用于工業(yè)上純水、超純水的制取,膜技術可解決傳統(tǒng)工藝所難于解決的諸多問題,但是近年來隨著膜工藝的發(fā)展,憑著膜工藝的低成本、運行管理也比較簡單的優(yōu)勢,已逐步被運用到生活飲用水的領域,特別是在國外已建成了很大規(guī)模的生活飲用水處理系統(tǒng)。日處理水量以達到十幾萬立方米。而在國內(nèi)國外只是小范圍的使用膜處理技術,只有少量的優(yōu)質(zhì)水和瓶裝水采用微濾膜處理工藝和采用納濾膜處理技術。

在我國,很多城市并沒有條件采用膜處理技術,但是這種膜處理技術的發(fā)展卻是必然的,前景十分廣闊。隨著膜制造技術的發(fā)展和成本的降低,膜處理技術在今后的城市水廠中必能得到廣泛的開發(fā)和應用。

由于膜處理技術的低成本、好運營、好管理等優(yōu)點,利用膜技術處理凈化水在國內(nèi)外迅速發(fā)展。世界發(fā)達國家的水質(zhì)標準已達80余項,可以分成感官性狀指標、物理化學指標、生物學指標、有機污染物指標、毒理學重金屬指標、放射性指標、致突變物指標。用這些標準對自來水的水質(zhì)進行評估仍不能達到人們的需求。

膜處理技術在凈水處理方面的最新發(fā)展有以下幾個方面:第一,膜技術處理飲用水從小型化向集中的中型化和大規(guī)模方向發(fā)展。第二,經(jīng)過膜技術處理的飲用水水質(zhì)穩(wěn)定,并向更高的水準發(fā)展。第三,利用膜技術去除水中的有害物質(zhì),并能保留一些人體所需的微量元素。第四,利用膜技術去除硝酸鹽,保留有益的離子。第五,利用膜技術去除有機物。

隨著工業(yè)和科學技術的發(fā)展,一些化學物質(zhì)對飲用水的污染越來越嚴重,人們也越來越重視生活飲用水的質(zhì)量問題。膜處理技術是依據(jù)原水水質(zhì),選用不同的膜截流水中物質(zhì)的技術。

利用特定膜的透過性能分離水中的離子、分子和雜質(zhì),并保留人體所需的一些微量元素。以壓力為驅(qū)動力的膜分離技術通過反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微孔過濾(MF)等技術,有效截留水質(zhì)中對人體有害物質(zhì),把有益的微量元素離子保留下來,供人體所需。所以膜技術是一種嚴格的物理的和絕對的分離技術。利用膜處理技術處理過的水質(zhì)是以前從沒有達到的水質(zhì)標準,人們可以放心的引用。膜處理技術有以下幾個基本性能:(1)膜處理技術是一種物理過濾作用,不需要加注任何藥劑。(2)膜處理技術是一種絕對的過濾和分離技術。(3)膜處理技術不產(chǎn)生副產(chǎn)品,通過膜處理技術處理過的飲用水,對人體沒有任何副作用。(4)因為膜工藝運行的驅(qū)動力是壓力,所以容易實現(xiàn)自動控制。

膜技術的特點是能提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì),占地少、運行操作完全自動化。在以壓力為推動力的膜分離技術中,RO運行壓力高,能耗大,而且由于RO膜良好的截留性能,能將大多數(shù)無機離子(包括對人體有益的離子)從水中去除,長期應用這種水會影響人體健康,因此不宜作為飲用水廠的處理工藝。NF膜對總鹽類的去除率在50%～70%左右,對二價離子如鈣、鎂的去除率特別高,在凈水處理中適用于硬度和有機物高且濁度低的原水(進水要求幾乎不含濁度),故僅適用于地下水處理。如用于地面水處理,則必須要有常規(guī)處理甚至UF和MF作為預處理。由于去除大部分的硬度,出水會對管網(wǎng)產(chǎn)生腐蝕。UF和MF運行壓力低,不僅適于處理地下水,也適于處理地面水。

由于膜技術是一種絕對的物理過濾作用,因此可根據(jù)原水水質(zhì)和被處理后的水質(zhì)指標,將其廣泛地應用于各種原水的處理。

(1)有機物含量低的地下水或地表水的澄清和消毒

(2)去除低濁度水中的有機物。

(3)輕微濁度水的色度去除。

(4)水的軟化。

(5)嚴重有機污染水的去除。

根據(jù)原水中有機物的含量,可選擇不同的膜,并根據(jù)需要在處理程序上做合理的組合。通過大量的實例可以看出膜技術適應各種水源的處理。對于常規(guī)工藝難以處理或處理效果不夠滿意的水源,用膜處理可以達到人們預想的水質(zhì)效果。

膜技術在凈水處理中具有廣闊的應用前景。就目前情況而言,膜處理工藝比較適合于小型水廠。調(diào)查顯示當處理水量小于20000m3/d時,膜處理費用低于傳統(tǒng)處理工藝。

一般膜處理工藝系統(tǒng)流程:(表1)

預處理一方面是要用地下水、井水、地面水滲渠集水法和傳統(tǒng)凈化與過濾、濾網(wǎng)或筒式濾器、微濾、超濾等方法去除懸浮物及膠體粒子;另一方面,從溶液中去除離子,向溶液中投加去垢劑,保持離子不析出以防止結垢;第三是用化學法消毒、微濾、超濾等方法防止微生物污染。因此預處理在膜處理工藝中起非常重要的作用。過濾中的結垢主要為碳酸鈣和硫酸鈣,最常用的辦法是用硫酸或鹽酸調(diào)整pH值控制碳酸鈣結垢,也可以用軟化的方法降低鈣的含量,還可以采用抑制劑防止沉淀。

通過膜與其他工藝的連用,可以進行膜技術的開發(fā),生產(chǎn)出高品質(zhì)的飲用水。在我國地表水普遍污染嚴重,不僅含有大量的有機污染物,而且由于農(nóng)業(yè)中大量的使用化肥和農(nóng)藥,致使水源水農(nóng)藥的含量較高,對于這類用常規(guī)工藝難于處理的水源水,如能采用納濾或其他膜處理工藝,不僅能大幅度地提高出水水質(zhì),保障居民的飲水健康,而且能極大的節(jié)省占地面積和相應的爭地費,減少了基建投資。從法國應用的示例,并未增加運行費用和用戶的經(jīng)濟負擔。膜法飲用水處理工藝有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1] 王琳,王寶貞,王新澤.新型膜在飲用水深度凈化中的應用[J].哈爾濱建筑大學學報,1999年07期.

[2] 王琳,王寶貞,楊魯豫.城市飲用水膜處理技術.膜科學與技術,2001年12期.

[3] 白曉慧,賀蘭喜,王惠芳.常規(guī)飲用水凈化技術面臨的挑戰(zhàn)及對策.水科學進展,2002年03期.

[4] 周云,何義亮,紀君.微污染水源凈水技術.水世界,2007年10期.

[5] 王曉云,李立州,王景昌,飲用水的污染處理.城市供水,2005年01期.