納濾膜技術(shù)和微污染水的處理辦法

周曉明

摘 要：人類健康會(huì)受到飲用水水源污染的直接影響，因此相關(guān)部門(mén)以及工作人員必須提高對(duì)凈水工作的重視程度。常規(guī)水處理工藝在實(shí)際對(duì)微污染水進(jìn)行處理時(shí)已經(jīng)很難達(dá)到健康用水標(biāo)準(zhǔn)，為在真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)上述現(xiàn)象的改善必須實(shí)現(xiàn)對(duì)納濾膜技術(shù)的使用。本文主要對(duì)納濾膜技術(shù)和微污染水的處理辦法進(jìn)行探究，這對(duì)凈水工作的順利開(kāi)展有極大的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：微污染水；納濾；膜分離；水處理

在經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展之下水污染呈現(xiàn)出越來(lái)越嚴(yán)重的現(xiàn)象，人們對(duì)飲用水水質(zhì)的重視程度也在逐漸上升。從國(guó)際角度來(lái)說(shuō)，在實(shí)際對(duì)飲用水標(biāo)準(zhǔn)中的有機(jī)物含量進(jìn)行管理時(shí)也越來(lái)越嚴(yán)格?，F(xiàn)階段我國(guó)大部分飲用水水源已經(jīng)受到污染，這對(duì)人類健康造成巨大威脅，我國(guó)社會(huì)的持續(xù)、和諧發(fā)展也會(huì)受到一定程度的破壞，這對(duì)供水以及水處理行業(yè)提出全新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

一、納濾膜分離技術(shù)

納濾膜技術(shù)是一種新型的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離技術(shù)，主要介于反滲透膜技術(shù)（RO）和超濾膜技術(shù)（UF）之間。在反滲透膜衍化的基礎(chǔ)之上形成納濾膜技術(shù)，相對(duì)于反滲透膜技術(shù)來(lái)說(shuō)，納濾膜技術(shù)在制作上具有更加細(xì)致的特征，納濾膜的孔徑也在反滲透膜與超濾膜之間，其孔徑范圍在納米級(jí)的涵蓋范圍之內(nèi)，荷負(fù)電是納濾膜技術(shù)是一種新型的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離技術(shù)，主要介于反滲透膜技術(shù)（RO）和超濾膜技術(shù)（UF）之間。在反滲透膜衍化的基礎(chǔ)之上形成納濾膜技術(shù)，相對(duì)于反滲透膜技術(shù)來(lái)說(shuō)，納濾膜技術(shù)在制作上具有更加細(xì)致的特征，納濾膜的孔徑也在反滲透膜與超濾膜之間，其孔徑范圍在納米級(jí)的涵蓋范圍之內(nèi)，荷負(fù)電是納濾膜表面不可缺少的物質(zhì)先，但在電荷不同以及價(jià)數(shù)離子不同的情況下其電位也會(huì)呈現(xiàn)出一定的差異。

納濾膜獨(dú)特的性能主要是由其孔徑以及表面特征決定，篩分以及溶解擴(kuò)散并存可實(shí)現(xiàn)對(duì)納濾膜分離機(jī)理的直觀反應(yīng)，需要注意的是電荷排斥效應(yīng)也在上述范圍涵蓋之內(nèi)，二價(jià)以及多價(jià)離子可在這一過(guò)程中被有效清除。為在真正意義上促使分子量大于200的各類物質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效的去除必須在結(jié)合實(shí)際的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)納濾膜技術(shù)的應(yīng)用，單價(jià)離子以及分子量低于200的物質(zhì)也是在此種情況下清除。納濾膜技術(shù)不僅在分離性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)超濾和微濾，通過(guò)對(duì)反滲透膜進(jìn)行比較后我們發(fā)現(xiàn)去除單價(jià)離子、過(guò)程滲透壓低、操作壓力低、省能是納濾膜技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)與特征。卷式是商用納濾膜組件的主要形式，還有兩種形式為管式以及中空纖維。

二、納濾膜技術(shù)在微污染水處理中的作用

1.去除有機(jī)物

微污染水源中的有機(jī)物主要為：天然有機(jī)物（Nom）、人工合成有機(jī)物（如除草劑、殺蟲(chóng)劑、各類農(nóng)藥等）；天然有機(jī)物中的腐殖酸和富里酸消毒致癌性副產(chǎn)物-三鹵化合物（THMs）前驅(qū)物；合成有機(jī)物大多為有毒物，具有難于降解、在環(huán)境中有一定的殘留水平、生物富集性、三致作用和毒性等性質(zhì)，常規(guī)水處理工藝難以徹底去除；納濾膜技術(shù)則可有效去除各類天然有機(jī)物、去除各類殘留合成有機(jī)物、去除消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物、去除三致物質(zhì)，處理后水質(zhì)完全能達(dá)到健康飲用水標(biāo)準(zhǔn)。通常采用納濾膜技術(shù)對(duì)水進(jìn)行凈化處理，可去除水中90%～95%的色度，80%～85%的TOC，90%～95%的THMFP（THMs前驅(qū)物）和大部分硬度，而水中Na+、Cl-等單價(jià)離子的去除率則隨所用納濾膜而不同。

2.去除藻類和細(xì)菌及病原微生物

藻類是飲用水致突變物質(zhì)的重要前驅(qū)體之一，是飲用水處理中生物穩(wěn)定性的不安定因素，而且有毒藍(lán)藻滋生繁衍會(huì)產(chǎn)生危害極大的藻毒素，富營(yíng)養(yǎng)水源經(jīng)常規(guī)水處理工藝處理后很難避免藻毒素的存在。藻類粒徑通常在1微米以上，納濾膜預(yù)處理即可大部分去除，剩余部分則可由納濾膜去除，藻毒素則完全可由納濾膜截留去除。膜分離技術(shù)消毒，是指通過(guò)膜技術(shù)的篩除作用，將細(xì)菌和病原體截留在進(jìn)水中，從而使?jié)B透水中不含有任何細(xì)菌和病原體，而非指對(duì)細(xì)菌和病原體的滅活作用。

3.去除無(wú)機(jī)膠體顆粒和重金屬離子

無(wú)機(jī)膠體顆粒具有較大的比表面積，對(duì)水中有機(jī)物質(zhì)有一定的吸附作用，同時(shí)具有離子交換功能，從而導(dǎo)致無(wú)機(jī)膠體顆粒的荷電性質(zhì)發(fā)生變化，增加了膠體的電位，使膠體穩(wěn)定性增加，常規(guī)處理難度增大。通常膠體顆粒粒徑在1nm～1μm之間，對(duì)于預(yù)處理不能去除的無(wú)機(jī)膠體顆粒，納濾膜完全可以將其去除，通常經(jīng)納濾膜處理后水的濁度小于0.02NTU。

根據(jù)納濾膜的分離特性，膜對(duì)水中的二價(jià)和高價(jià)離子具有很高的脫除率，對(duì)高價(jià)金屬離子的去除率通?？蛇_(dá)98%以上，對(duì)二價(jià)金屬離子如Ca、Mg等離子的去除率亦高達(dá)95%以上，因而納濾膜技術(shù)完全可以去除水中的各類重金屬離子，處理后水中重金屬離子含量完全達(dá)到健康飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

三、納濾膜技術(shù)水凈化應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

1.工藝設(shè)計(jì)

納濾膜技術(shù)水凈化的工藝設(shè)計(jì)、要求和計(jì)算與反滲透過(guò)程類似，多為一級(jí)連續(xù)流程。但由于NF膜的獨(dú)特性能和分離特性，與反滲透過(guò)程相比，納濾膜技術(shù)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)存在以下特點(diǎn)：過(guò)程操作壓力低，通常NF操作壓力在0.5～1.0MPa范圍內(nèi)；沿程壓力損失占操作壓力的比例大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制沿程壓力損失；工藝設(shè)計(jì)通常采用短流程工藝；必須嚴(yán)格控制流速，流速過(guò)高，沿程壓力損失過(guò)大，而流速過(guò)低，則濃差極化增大，膜污染加重，導(dǎo)致膜壽命下降；必須嚴(yán)格控制通量，以延長(zhǎng)膜使用壽命。

2.預(yù)處理

用納濾膜技術(shù)處理微污染水時(shí)，對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理是確保納濾系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、減輕膜污染、延長(zhǎng)膜使用壽命的關(guān)鍵，預(yù)處理是納濾膜技術(shù)凈化微污染水工藝流程中不可缺的工序。預(yù)處理的目的通常為除去懸浮固體、降低濁度，抑制和控制微溶鹽的沉淀，調(diào)節(jié)和控制進(jìn)水的溫度和pH，殺死和抑制微生物的生長(zhǎng)，去除各種有機(jī)物，防止鐵、錳等金屬氧化物和二氧化硅的沉淀等。只有認(rèn)真的預(yù)處理，使進(jìn)水水質(zhì)符合納濾膜分離過(guò)程要求，則納濾膜分離過(guò)程才能正常進(jìn)行，很少污染，很少清洗，很少事故，膜壽命長(zhǎng)，出水水質(zhì)好。

3.膜污染

與其他膜分離過(guò)程一樣，納濾膜技術(shù)處理微污染水過(guò)程中也存在膜污染問(wèn)題。由于納濾膜孔徑較小，且膜表面荷電，而微污染水原組成相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)際使用過(guò)程中，納濾膜面上很容易產(chǎn)生污染物沉積，污染物的沉積將直接導(dǎo)致膜污染，影響處理效果，增加清洗頻率和運(yùn)行費(fèi)用，縮短膜使用壽命，因而膜污染及其控制是納濾膜技術(shù)應(yīng)用于微污染水處理的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)膜技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，膜工業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是國(guó)產(chǎn)高性能納濾膜元件產(chǎn)品的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和產(chǎn)品性能的不斷提高，納濾膜技術(shù)制水成本將大大降低，完全可替代常規(guī)處理工藝。納濾膜分離技術(shù)在微污染水處理和飲用水凈化領(lǐng)域必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

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