超濾膜技術(shù)在廣西農(nóng)村人飲安全工程中的應(yīng)用

黃旭升，吳衛(wèi)熊，吳昌洪

（廣西水利科學(xué)研究院，南寧 530023）

超濾膜技術(shù)在廣西農(nóng)村人飲安全工程中的應(yīng)用

黃旭升，吳衛(wèi)熊，吳昌洪

（廣西水利科學(xué)研究院，南寧 530023）

在調(diào)查廣西農(nóng)村人飲安全工程凈化消毒現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合超濾膜技術(shù)的特點，分析了超濾膜技術(shù)在農(nóng)村人飲安全工程中的適應(yīng)性，通過4個應(yīng)用實例，總結(jié)概括出超濾膜技術(shù)在廣西農(nóng)村人飲安全工程推廣應(yīng)用的結(jié)論與建議。

人飲安全工程；超濾膜；水質(zhì)；廣西農(nóng)村

膜技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透等，其中，超濾膜技術(shù)是一種能將水體進(jìn)行凈化、分離、濃縮的分離技術(shù)，在膜兩側(cè)的壓力差條件下將水體通過超濾膜將水、低分子量溶質(zhì)以及其他雜質(zhì)分離出來，以達(dá)到凈化的目的[1]。該技術(shù)在海南省、浙江省、四川省進(jìn)行了較大規(guī)模的推廣應(yīng)用[1，2，3]，也取得了較好的效果，這些省份也總結(jié)了超濾膜技術(shù)在當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性條件；但在廣西應(yīng)用比較少，迫切需要開展研究分析，為超濾膜技在廣西農(nóng)村人飲安全工程中的應(yīng)用推廣提供技術(shù)支撐。

1 廣西農(nóng)村人飲水質(zhì)凈化消毒的現(xiàn)狀

1.1 已建農(nóng)村人飲安全工程水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低

根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)農(nóng)村人飲安全鞏固提升工程“十三五”規(guī)劃》，由于廣西“十一五”、“十二五”期間農(nóng)村安全工程建設(shè)人均標(biāo)準(zhǔn)較低，地方財政困難，導(dǎo)致“十二五”以前，特別是2005年以前建設(shè)的農(nóng)村人飲工程很多未按要求配套水處理和水質(zhì)消毒設(shè)施設(shè)備，水源保護也未到位，導(dǎo)致農(nóng)村人飲工程的出廠水和末梢水達(dá)標(biāo)率偏低。據(jù)統(tǒng)計，廣西農(nóng)村人飲工程水質(zhì)達(dá)標(biāo)率50.90％，其中，供水規(guī)模20m3/d以上集中供水工程水處理設(shè)施完善13 913處，占該類工程的41.83％，消毒設(shè)備完善18 745處，占該類工程的56.36％，水質(zhì)達(dá)標(biāo)12 174處，占該類工程的36.61％；供水規(guī)模20m3/d以下集中供水工程凈化消毒設(shè)施完善的工程占該類工程的19.57％，水質(zhì)達(dá)標(biāo)占該類工程的25.31％；20人以下分散供水工程凈化消毒設(shè)施完善的工程占該類工程的0.74％，水質(zhì)達(dá)標(biāo)占該類工程的1.77％?？傮w來說，廣西農(nóng)村人飲工程水質(zhì)達(dá)標(biāo)率相對偏低，特別是家庭水柜等分散式供水工程，嚴(yán)重缺乏凈化消毒設(shè)施，影響了群眾的生活質(zhì)量。

1.2 現(xiàn)有水質(zhì)凈化工藝相對落后

飲用水的處理工藝經(jīng)歷了3個階段：一是在20世紀(jì)初，主要采用混凝、沉淀、過濾和氯消毒，用于解決面臨爆發(fā)細(xì)菌性介水疾病的問題；二是20世紀(jì)70年代采用臭氧-活性炭深度處理，解決水中發(fā)現(xiàn)微量有機污染物和氯化消毒副產(chǎn)品；三是21世紀(jì)初，通過超濾為核心的組合工藝，解決微污染水源、“兩蟲”、藻類爆發(fā)等重大微生物安全問題。根據(jù)調(diào)查，廣西集中式供水工程大多采用加氯來進(jìn)行消毒，由于農(nóng)村人飲工程一般交由鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村屯負(fù)責(zé)管理，管理者水平較低，沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，導(dǎo)致許多工程的加氯消毒設(shè)施成為擺設(shè)；加上同一工程、同一水源在雨期、汛期、旱期等不同時期水質(zhì)不同，對加氯量要求的也不一樣，增加了工程管理、特別是加藥的難度，從而造成農(nóng)村人飲工程配套了凈化消毒設(shè)施，但供水水質(zhì)仍然不達(dá)到的尷尬局面。分散式供水工程，特別是家庭水柜的水質(zhì)凈化消毒主要依靠沉砂池，水利部門免費提供氯片，但由于氯片加到水中異味較重，群眾接受程度不高。家庭水柜由于集水水質(zhì)較差、過濾實施簡陋、儲水時間長等原因，往往造成微生物、大腸桿菌等嚴(yán)重超標(biāo)，盡管部分工程采用一體化凈水器，但也需要加氯，遭遇集中式供水工程同樣的問題。綜上所述，廣西農(nóng)村人飲水質(zhì)凈化消毒基本上還停留在第一個階段[4]。

2 超濾膜技術(shù)的特點及適應(yīng)性

2.1 超濾膜技術(shù)的特點

2.1.1 出水水質(zhì)好

超濾膜的濾孔1～100 nm，能有效地清除細(xì)小顆粒，可以截留多糖、生物分子、聚合物和膠體物質(zhì)等物質(zhì)，出水顆粒物控制在10個/ml左右；另外，超濾膜對濁度的控制效果也很好，經(jīng)試驗證明，進(jìn)膜水濁度為50NTU-250NTU的原水，經(jīng)過超濾膜后，出水濁度控制在0.01NTU，滿足國家規(guī)范的要求。

2.1.2 低壓大通量

超濾膜的正常工作壓力要求在0.02-0.08MPa，每平米超濾膜能過水80L/h。

2.1.3 抗污染能力強，清洗周期長

化學(xué)清洗周期一般都超過6個月，減低運行管理成本。

2.1.4 耐化學(xué)清洗，通量恢復(fù)效果好

由于超濾膜的攔截作用，小顆粒、雜質(zhì)，要定期地進(jìn)行反沖洗或化學(xué)沖洗，經(jīng)反沖洗后，通量恢復(fù)到使用前的75％以上；經(jīng)化學(xué)清洗后，通量恢復(fù)到使用前的98％以上。

2.2 超濾膜技術(shù)的適應(yīng)性

2.2.1 對水源的適應(yīng)性

由于超濾膜的過濾特性，超濾膜技術(shù)適合于地下水、山泉水等良好水源水的凈化，如水質(zhì)較差，必須做好前置的過濾。

2.2.2 對壓力的適應(yīng)性

由于超濾膜的承壓能力較差，壓力過大會導(dǎo)致超濾膜漲裂，如工程的壓力過大，需要加裝減壓裝置，使得超濾膜的進(jìn)口壓力在0.1～0.4 MP。

2.2.3 對用戶的適應(yīng)性

內(nèi)壓式超濾膜組件最小設(shè)計產(chǎn)水量0.6m3/h，外壓式超濾膜組件最小設(shè)計產(chǎn)水量2.0m3/h，也就是說單個組件可以供6～20人的飲水凈化；如供水人口增加，可以通過并聯(lián)組件擴大過水量，即超濾膜技術(shù)適用分散式供水工程和集中式供水工程的水質(zhì)凈化消毒。

3 應(yīng)用實例

3.1 陸川縣烏石鎮(zhèn)龍化村農(nóng)村人飲安全示范工程

3.1.1 應(yīng)用情況

廣西玉林市陸川縣烏石鎮(zhèn)龍化村農(nóng)村人飲安全工程距陸川縣城區(qū)16.0km，解決烏石鎮(zhèn)龍化村村民飲水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)1 450人的飲水安全問題，擬在龍化村附近新建一口水井以地下水作為供水水源，用DN90PE給水塑料管應(yīng)用泵站抽取井水，經(jīng)沉淀后方可進(jìn)入清水池，然后經(jīng)過超濾設(shè)備，最后經(jīng)過加壓泵輸水方式把凈水送至項目區(qū)各用水戶。工藝流程：水井 沉淀 泵站 清水池 超濾膜凈水設(shè)（凈化消毒） 加壓泵 用戶。

在凈化消毒中，選擇8套SN2-1060-UF超濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)以LH3-1060-V型超濾膜組件為核心，該組件采用具有PVC合金超濾膜材料制成，采用集約化、模塊化和自動化的設(shè)計理念，在同一機架內(nèi)整合了產(chǎn)水系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)。通過自動控制系統(tǒng)內(nèi)安裝的PLC，自動控制閥門的工作狀態(tài)，實現(xiàn)“膜過濾、膜沖洗、膜待機”等程序的自動化運行。此外，遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)終端（例如電腦、手機）相連通，對超濾膜設(shè)備的各項運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)察，以了解系統(tǒng)運行工況，并通過控制閥門的工作狀態(tài)，以實現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試與定期維護。

3.1.2 效果分析

應(yīng)用超濾膜凈水設(shè)備后，出水顆粒物從凈化前的252個/ml降低到12個/mL，進(jìn)膜水濁度從52 NTU降低到0.01 NTU，滿足國家規(guī)范的要求。

3.2 都安縣安陽鎮(zhèn)陽安社區(qū)古色飲水示范工程

3.2.1 應(yīng)用情況

廣西河池市都安縣安陽鎮(zhèn)陽安社區(qū)古色飲水示范工程位于都安縣城南部8km的陽安社區(qū)，現(xiàn)有人口2 103人，其中飲水不安全人口508人，改善飲水人口1 595人。該工程通過打井利用潛水泵抽取下樓地下河水，經(jīng)過超濾膜凈水后壓入高位水池通過配水管網(wǎng)再送達(dá)用戶。該工程建設(shè)主要內(nèi)容為修建容量為200m3高位水池1座，新建管理房48m2，生產(chǎn)設(shè)備用房1間，建筑面積27m2，設(shè)計總供水人口2 103人，日供水量290m3/d。工藝流程：深水井 泵站 超濾膜凈水設(shè)備（凈化消毒） 高位水池 用戶。

該工程水源為地下水，一般情況下，豐水期濁度較長（一般為2～4d），其余時間水質(zhì)澄清透明，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，該工程需膜法凈化設(shè)施。根據(jù)都安縣衛(wèi)生防疫站檢驗結(jié)果，水源的細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群等項目不符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，必須進(jìn)行消毒處理。因此該工程采用膜法凈水器，按照消毒水量選用成套的凈化消毒設(shè)施，該水廠供水規(guī)模為290t/d，正常運行時間8h/d，凈化消毒設(shè)施處理能力為36t/h，

3.2.2 效果分析

該工程水源水質(zhì)在豐水期濁度較大，經(jīng)過超濾膜凈水設(shè)備后，其濁度大幅度降低，水質(zhì)清澈透明，凈化效果比較理想。

3.3 陽朔縣高田鎮(zhèn)水厄底村單戶單井飲水示范工程

3.3.1 應(yīng)用情況

廣西桂林市陽朔縣高田鎮(zhèn)水厄底村單戶單井飲水示范工程位于縣城西南面遇龍河景區(qū)內(nèi)，與陽朔縣十里畫廊、大榕樹、月亮山景區(qū)相鄰，距縣城7km。全村共有67戶270余人。部分農(nóng)戶生活用水的水源主要存在濁度、微生物、肉眼可見物等水質(zhì)超標(biāo)問題，村民生活用水存在較大的安全隱患。為確保村民能夠喝上干凈水、放心水，采用超濾膜技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)凈化。工藝流程：井水 水泵 超濾膜凈水設(shè)備（凈化消毒） 管網(wǎng) 用戶。

3.3.2 效果分析

經(jīng)初步檢驗，原水中的微生物、肉眼可見物、濁度絕大部分被超濾膜凈水設(shè)備攔截，凈化后的水質(zhì)滿足國家規(guī)范的要求。

3.4 馬山縣里當(dāng)鄉(xiāng)太平村甘東屯家庭水柜飲水示范工程

3.4.1 應(yīng)用情況

廣西南寧市馬山縣里當(dāng)鄉(xiāng)太平村距離縣城24km，甘東屯坐落于太平村村委所在地，與鄉(xiāng)道鄰近。里當(dāng)鄉(xiāng)太平村甘東屯總戶數(shù)15戶，總?cè)丝?4人。該區(qū)域缺乏地表水源，因此，甘東屯居民使用家庭水柜收集雨水，用于日常生活及飲用，該屯家庭水柜水質(zhì)差，僅肉眼可見的就有顆粒物、泥沙、藻類等水質(zhì)問題，同時還伴隨細(xì)菌總數(shù)、總大腸桿菌、耐熱大腸桿菌等微生物超標(biāo)現(xiàn)象，村民生活用水存在較大的安全隱患。為確保村民能夠喝上干凈水、放心水，在前置做好沉砂池，供水端采用超濾膜技術(shù)對家庭水柜生活用水進(jìn)行水質(zhì)凈化。工藝流程如下：雨水 重力自流 沉砂池 家庭水柜 超濾膜凈水設(shè)備（凈化消毒） 管網(wǎng) 用戶。

3.4.2 效果分析

該工程超濾膜凈水設(shè)備凈化效果比較明顯，家庭水柜原水中的藻類以及細(xì)菌總數(shù)、總大腸桿菌、耐熱大腸桿菌等微生物絕大部分被過濾，進(jìn)入管道內(nèi)的水干凈、透明，可以作為村民的飲用水。

4 結(jié)論與建議

4.1 主要結(jié)論

（1）超濾膜能夠去除水溶液、特別是雨水中的濁度、微生物、肉眼可見物等，確保村民的飲水安全性；

（2）充分利用了高位水池（或水柜）的重力流，以水池（或水柜）與超濾膜凈水器之間的高差作為凈水器的進(jìn)水壓力來源，在滿足用戶最大時用水量的同時，又避免了運行能耗的增加；

（3）水池（或水柜）水經(jīng)凈水器處理后，直接供給用戶，避免了水池（或水柜）水的二次污染；

（4）凈水器含有凈水水龍頭和沖洗水龍頭，凈水水龍頭的出水為干凈水，作為村民日常喝水、做飯用水；沖洗水龍頭主要用于凈水器的沖洗，沖洗水可用于家庭的清洗清潔，避免了水的浪費；

（5）超濾膜凈水設(shè)備能夠自動化運行，日常使用中，減少了用戶的管理壓力。經(jīng)計算，膜系統(tǒng)的運行成本為0.185元/t水，包括土建設(shè)備折舊、膜折舊、能耗、維修費用和藥耗等。

4.2 建議

（1）超濾膜技術(shù)對原水的有一定要求，要做好前置過濾設(shè)施，以延長超濾膜的使用壽命；

（2）由于超濾膜技術(shù)在廣西屬新型技術(shù)，應(yīng)用較少，其推廣體系和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)尚未形成，建議加強宣傳；

（3）廣西農(nóng)村人飲安全示范工程的規(guī)模相差較大，建議做好幾種不同規(guī)模的定型組裝樣件，以便于推廣和應(yīng)用。

[1] 李攀岳.超濾膜在農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用[J].中國水利，2009（9）：59-60.

[2] 奕永慶，黃姚松.超濾膜飲用水設(shè)備在余姚山區(qū)農(nóng)村應(yīng)用效果分析[J].中國水利，2007（6）：124-125.

[3] 鄭魚洪，沈先榮，陸鼎言.超濾膜水處理技術(shù)在基山村供水工程中的實踐[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2005（11）：63-67.

[4] 吳衛(wèi)熊，阮清波，何令祖.淺議家庭水柜在解決廣西大石山區(qū)農(nóng)村人飲安全的作用及設(shè)計要點[J].廣西水利水電，2015（2）：23-25.

（責(zé)任編輯：周 群）

Application of ultrafiltration membrane in rural human drinking water safety works of Guangxi

HUANG Xu-sheng，WU Wei-xiong，WU Chang-hong
（Guangxi Hydraulic Research Institute，Nanning 530023，China）

Investigation was conducted on the current status of purification and disinfection of rural human drinking water safety works in Guangxi.Combined with the characteristics of ultrafiltration membrane，the authors analyze the adaptability of UF membrane in rural human drinking water works；and summarize conclusions and suggestions for application in countryside of Guangxi based on introduction of four application examples.

Human drinking water safety work；ultrafiltration（UF）membrane；water quality；countryside of Guangxi

S277.7；TU991.2

1003-1510（2016）05-0075-03

2016-08-06

黃旭升（1976-），廣西上林人，廣西水利科學(xué)研究院工程師，學(xué)士，主要從事農(nóng)村人飲安全工程規(guī)劃、設(shè)計及管理工作。