膜技術在飲用水處理中的應用

李茜 宋昕琪 賈金粉

摘?要：超濾處理工藝對顆粒物、細菌等處理效果顯著，其組合工藝可實現(xiàn)對微污染水源水及含消毒副產(chǎn)物水體的深度處理效果;納濾處理工藝對低分子有機物去除、飲用水水質(zhì)軟化等方面有很好的效果，其在飲用水凈化方面也具有一定的優(yōu)勢;通過膜前預處理技術和膜改性，提高膜的親水性能，可有效緩解膜污染，強化有機物的去除。

關鍵詞：飲用水凈化;超濾技術;納濾技術;膜污染緩解

維護飲用水安全即是保障人民身體健康，促進經(jīng)濟和社會發(fā)展。根據(jù)2017年中國環(huán)境狀況公報數(shù)據(jù)，地級及以上城市898個在用集中式生活飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測斷面中，有813個監(jiān)測水質(zhì)達標，占總數(shù)的90.5%，其中地表水水源達標率為93.7%，地下水水源達標率為85.1%。然而，城鎮(zhèn)飲用水水源地及供水系統(tǒng)污染事故時有發(fā)生，飲用水安全仍然需要時刻保護。[1]膜技術是一種高效、經(jīng)濟的水污染治理技術，在飲用水的凈化、海水淡化以及污水治理等方面均有較廣泛的應用。常用飲用水凈化的膜技術主要有超濾（Ultrafiltration，UF）、納濾（Nanofiltration，NF）等。

1 超濾技術

超濾處理工藝對于顆粒懸浮物、膠體、濁度和細菌等污染物可以高效去除，比常規(guī)工藝在濁度、顆粒物的去除率更高。研究表明，處理出水濁度平均低于0.1NTU，對污染物的截留去除率可高達99.9%。[2]超濾工藝對飲用水源中的抗生素殘留也有一定的去除效果。[3]

由于超濾篩除分子量較多，其對有機物篩除效果一般，因此可以和良好有機物去除功能的工藝如前預氧化和吸附聯(lián)合使用。粉末活性炭與超濾組合工藝、混凝與超濾組合工藝等，顯著增強了微污染水源水的深度處理效果。[4]對于飲用水處理中不可避免產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物，臭氧-活性炭-超濾深度處理工藝可確保進一步去除消毒副產(chǎn)物及有機物。[5]

在實際應用過程中，超濾處理工藝因其水質(zhì)適應性強、處理效果好，可根據(jù)實際運行的場地、環(huán)境的要求，按需要增加或者減少膜組件，相比于傳統(tǒng)工藝，其占地面積大大減少。因此，在農(nóng)村飲用水處理中，超濾處理工藝是值得深入推廣的技術。[6]

2 納濾技術

飲用水相關指標對硝酸鹽、硬度、氟化物有嚴格的限值要求，而納濾處理工藝對低分子有機物去除、飲用水水質(zhì)軟化等方面有很好的效果，因此，其在飲用水凈化方面也具有一定的優(yōu)勢。

大分子有機物可以被納濾膜工藝完全除去，同時該工藝可以選擇性篩除不需要的無機物，還能對分子量于200～1000Da的中性溶質(zhì)進行選擇性分離。[7]研究發(fā)現(xiàn)，針對飲用水中的內(nèi)分泌干擾物雙酚A（BPA），聚酰胺復合納濾膜篩除效率達到90%。[8]

由于膜的性質(zhì)和膜工藝的應用存在著一定的局限性，通過把兩種或兩種以上的膜工藝組建實驗，以此解決膜凈化飲用水中存在的問題。

3 膜污染緩解

膜污染會造成膜工藝運行的困難、成本的增加、膜使用壽命的縮短，常規(guī)方法如氣水沖洗、化學試劑清洗等無法解決深度污染問題，因此，推廣適用的膜前預處理技術和膜材料的改性開發(fā)是研究發(fā)展的趨勢。

水體所含有機物中的親水性成分會阻擋膜的過濾孔道，部分被膜孔吸附，在膜面造成污染。因此，提高親水性有機化合物的去除效率，可有效減少膜污染。[9]臭氧與粉末炭的組合可能存在較好的協(xié)同作用。臭氧主要氧化大分子有機組分，將其轉(zhuǎn)化為中分子和親水小分子。粉狀炭可以吸附小分子有機物質(zhì)，這也可以減輕膜污染。臭氧和粉末碳的結(jié)合不僅可以有效地控制膜污染，還可以增強有機物的去除效率。

通過膜材料的改性亦可提高其抗污染能力。研究表明，加入一定量納米SiO?2?形成共混超濾膜，加入的納米SiO?2?可以對污染物在膜表面的吸附進行有效阻止，同時提高了膜的親水性，增加孔隙率、增大純水通量，減少膜的表面粗糙程度、改善了膜的抗污染性能。

4 結(jié)論

（1）超濾處理工藝對顆粒物、細菌等處理效果顯著，其組合工藝可實現(xiàn)對微污染水源水及含消毒副產(chǎn)物水體的深度處理效果。

（2）納濾處理工藝對低分子有機物去除、飲用水水質(zhì)軟化等方面有很好的效果，其在飲用水凈化方面也具有一定的優(yōu)勢。

（3）通過膜前預處理技術和膜改性，提高膜的親水性，可有效緩解膜污染，強化有機物的去除。

參考文獻：

[1]孫宏亮，李璐，張濤，等.我國飲用水安全保障現(xiàn)狀與對策分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，

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[2]高東輝，曲敬波.超濾膜技術在飲用水處理中的應用和研究進展[J].北方環(huán)境，2013，10（25）：7-10.

[3]閉鳳麗，李志廣，張凌云，等.飲用水處理工藝之抗生素去除效果初探[J].環(huán)境化學，2018，37（5）：1172-1174.

[4]朱振榕.超濾技術在微污染水源水深度處理中的應用探析[J].可持續(xù)發(fā)展，2018，7：58-59，

[5]蔡廣強，劉偉，張金松，等.活性炭-超濾深度處理工藝對三氯乙醛生成潛能的影響及其對飲用水中有機物的去除[J].環(huán)境工程學報，2018，12（2）：454-459.

[6]付文藝.超濾膜技術在農(nóng)村飲水工程中的應用研究[J].農(nóng)村實用技術，2018，6：52-54.

[7]成海亮，肖宏康.納濾膜的應用現(xiàn)狀[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2015，5（33）：189-121.

[8]孫曉麗，王磊，程愛華，等.腐殖酸共存條件下雙酚A的納濾分離效果研究[J].水處理技術，2008，34（16）：19-22.

[9]鄢忠森，瞿方術，梁恒，等.超濾膜污染以及膜前預處理技術研究進展[J].膜科學與技術，2018，34（4）：108-114.