膜分離技術(shù)在浙江省農(nóng)村飲用水處理中的應(yīng)用

摘要：隨著我國農(nóng)村城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)村飲用水安全問題也日趨突出。本文以浙江省農(nóng)村飲用水為例，首先簡述浙江農(nóng)飲水目前所存在的問題，分析了傳統(tǒng)的水處理技術(shù)已無法完全滿足現(xiàn)階段安全供水需求的現(xiàn)狀。同時基于國內(nèi)外眾多學者利用膜分離技術(shù)在農(nóng)村飲用水處理上已取得的研究成果，進一步分析了微濾、超濾、納濾、反滲透技術(shù)在處理浙江農(nóng)飲水問題的適用領(lǐng)域及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：膜技術(shù);水處理;農(nóng)村飲用水

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）03-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.044

Application of membrane separation technology in rural drinking water treatment in Zhejiang

Huang Xiaoyu

（Zhejiang Tongji Vocational College of science and technology，Hangzhou Zhejiang 311231，China）

Abstract：With the development of rural urbanization in China，the safety of rural drinking water is becoming increasingly prominent. Taking the rural drinking water in Zhejiang Province as an example， this paper first describes the problems existing in the rural drinking water in Zhejiang Province，and analyzes the current situation that the traditional water treatment technology can not fully meet the demand for safe water supply at this stage.At the same time，based on the research results of many domestic and foreign scholars in rural drinking water treatment using membrane separation technology， the application fields and application prospects of microfiltration， ultrafiltration， nanofiltration and reverse osmosis technology in the treatment of agricultural drinking water problems in Zhejiang Province are further analyzed.

Key words：Membrane technology;Water treatment;Rural drinking water

水是生命之基、生命之源。隨著我國城市化水平和工業(yè)化水平的不斷提升，水體污染逐漸加劇，飲用水安全問題已成為人們關(guān)注的熱點。飲用水的質(zhì)與量，直接關(guān)乎人們的切身利益。浙江省農(nóng)村人口眾多，農(nóng)村飲用水的安全是農(nóng)村居民生活質(zhì)量的一項基本指標，是脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興的重要條件。

1 浙江省農(nóng)飲水存在的問題

（1）水源水易受污染。根據(jù)何錫君[1]等對浙江省75個已建農(nóng)村飲用水工程水質(zhì)狀況進行調(diào)查，結(jié)果表明浙江省農(nóng)村飲用水工程中，受農(nóng)業(yè)面源影響，水源水中有機污染物含量較高。米瑋潔[2]等對16個浙江飲用水水源地環(huán)境狀況進行檢測，發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥污染情況較為嚴重。此外，浙江省部分水源地水體富營養(yǎng)化嚴重，寧波、杭州、溫州、麗水等地水源存在水華暴發(fā)的情況。

（2）供水量不足。在需解決農(nóng)村飲用水達標提標的803萬人口中，近95%人口存在水量不足的問題，主要集中在溪流直接取水的單村和部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水工程，舟山海島資源性缺水地區(qū)，部分已納入城市管網(wǎng)但管徑不足、漏損率較高的供水工程。曾瑞勝[3]在研究浙江省農(nóng)村飲用水現(xiàn)狀時發(fā)現(xiàn)，海島水資源不足，舟山近50年共受28旱災(zāi)，平均1.2年即會發(fā)生連續(xù)30d以上的缺水。

（3）水質(zhì)不達標。一是部分地區(qū)水質(zhì)豐、枯水期差異較大，水質(zhì)近一半不達標。陳志軍等[4]對2015-2016年紹興市農(nóng)村枯水期、豐水期生活飲用水開展檢測，結(jié)果顯示枯水期合格率（2015年：45.4%;2016年：61.7%）均高于豐水期（2015年：37.6%;2016年：56.4%）;二是處理工藝落后，水質(zhì)無法保證。樓曉明[5]等對浙江省農(nóng)村水廠出廠水水質(zhì)進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，浙江省農(nóng)村部分水廠處理工藝簡陋，消毒不規(guī)范，消毒設(shè)備使用率低，水質(zhì)難以達到飲水安全要求，檢測的水廠中，水廠消毒率僅為43.89%，消毒水樣合格率低于60%。三是水污染嚴重，衛(wèi)生意識不強。杭嘉湖平原、蕭紹甬平原、溫黃平原等主要平原河網(wǎng)普遍污染，水質(zhì)普遍Ⅲ類以下，以Ⅳ類水為主[3]，但很多水媒介疾病不立即發(fā)病，因此水質(zhì)衛(wèi)生的問題并沒有引起農(nóng)村居民的足夠重視。

2 膜分離技術(shù)在浙江省農(nóng)飲水中的應(yīng)用

面對日益復(fù)雜的水體環(huán)境，浙江省農(nóng)村飲用水安全風險加劇，常規(guī)的農(nóng)飲水處理工藝無法完全滿足居民對安全供水的需求。農(nóng)村飲用水中常見的水處理技術(shù)即混凝-沉淀-過濾-消毒，這種簡單的處理方式只適用于以優(yōu)質(zhì)水源為原水的情況，而浙江省水源情況復(fù)雜，易受生活污水、農(nóng)業(yè)面源、工業(yè)廢水等因素的影響。近年來，由于膜分離技術(shù)具有無污染無相變、適應(yīng)性強、濃縮分離同時進行等特點，逐漸受到人們的關(guān)注，在飲用水處理行業(yè)具有廣闊的前景。膜分離技術(shù)根據(jù)膜孔徑大小不同，可分為微濾、超濾、納濾和反滲透膜。

微濾（MF）是最早使用也是最為常用的過濾膜，能夠允許水中的大分子有機物和無機鹽通過，攔截細菌、懸浮物和微米級或納米級的顆粒物[6]。微濾膜中的陶瓷膜就是通過吸附、表層過濾和深層過濾將固體懸浮物、膠體、污染物上的細菌病毒等去除。陶瓷膜具有穩(wěn)定性強、過濾效果穩(wěn)定、無污染、壽命長等特點，可應(yīng)用于含顆粒物雜質(zhì)較多，水質(zhì)不穩(wěn)定的農(nóng)村飲用水處理中。

超濾（UF）膜通過孔隙的篩分作用去除水中細菌、病毒和懸浮物等大分子物質(zhì)，以達到凈化、分離、濃縮的效果。采用超濾技術(shù)改善后的飲用水處理工藝具有占地面積小、產(chǎn)水量大、成本低、凈化效果良好、易于自動化等特點。目前超濾膜已為農(nóng)村飲用水水質(zhì)提供了有效的技術(shù)保證。海南省三亞市南濱農(nóng)場水廠和高林縣和舍水廠目前應(yīng)用超濾膜處理農(nóng)村飲用水，出水水質(zhì)穩(wěn)定，過濾后的水質(zhì)中細菌、濁度等主要指標均優(yōu)于國家標準[7]。李永紅[8]等選取浸沒式聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維超濾膜作為過濾材料，幾乎完全去除水中濁度（出水濁度低于0.2NTU），混凝-超濾組合工藝可去除水中大部分有機污染物，適用于農(nóng)村飲水安全工程。

納濾（NF）膜的分離效果主要受膜電荷和孔徑大小影響，即通過電荷作用和篩分作用有效減少農(nóng)村飲用水中的農(nóng)藥殘留物、殺蟲劑、三鹵甲烷、細菌、微生物、重金屬等污染物。對于浙江省農(nóng)村部分地區(qū)水源水質(zhì)存在波動的情況，納濾膜處理技術(shù)能夠保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定，可滿足不同水源條件下的供水需求[9]。目前納濾膜處理飲用水的技術(shù)已在國內(nèi)外普遍使用。法國巴黎Mery-sur-Oise水廠是世界上第一個大型應(yīng)用納濾膜技術(shù)的水廠，主要用于去除水中的殺蟲劑和除草劑，日處理水量為14萬m3，納濾系統(tǒng)出廠水符合歐盟規(guī)定。山東長島南隍城納濾示范工程制備海島飲用水，能達到產(chǎn)水量144m3/d，總脫鹽率80.6%的處理效果，有效去除不利于人體健康的物質(zhì)，保留人體所需的無害鹽分[10]。

反滲透（RO）膜是在外力的作用下，使高濃度溶液克服壓力差通過反滲透膜流向低濃度溶液。反滲透膜的膜孔徑小于2nm，故可去除水中的無機離子、膠質(zhì)物質(zhì)和大分子溶質(zhì)。對于浙江省水資源較為缺乏或水質(zhì)較差的地區(qū)，反滲透膜技術(shù)具有其可行性。我國已有部分農(nóng)村采用反滲透膜進行飲用水處理，例如山東金鄉(xiāng)縣的反滲透膜技術(shù)工程解決了12萬人的飲水安全問題，供水成本為1.5-1.8元，水價為2.5-3.0元[11]。姚志春[12]提出的8套反滲透或納濾膜苦咸水淡化系統(tǒng)，能使出水水質(zhì)符合或優(yōu)于國家標準。此外，反滲透膜在海水淡化方面應(yīng)用成熟，利用反滲透膜進行海水淡化可有效解決舟山、洞頭、玉環(huán)等海島地區(qū)供水量不足的問題。

3 總結(jié)與展望

浙江省農(nóng)村供水工程部分地區(qū)水源水易受污染、供水量不足、水質(zhì)不穩(wěn)定，無法保證安全供水。膜分離技術(shù)作為一門新型技術(shù)，在我國目前的農(nóng)村飲用水處理中，大規(guī)模應(yīng)用成功的案例還比較少，但已有多個研究成果表明，相對于傳統(tǒng)水處理技術(shù)，膜處理技術(shù)在應(yīng)對處理農(nóng)村不同類型水污染問題的針對性及處理效率上更高，且具有分離過程簡單、穩(wěn)定高效、能耗低、運行管理和操作靈活、對水源要求較低、綠色環(huán)保、易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，在浙江省農(nóng)村飲用水處理上具有較大的發(fā)展空間?？梢灶A(yù)見到，隨著我國對于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化貫徹，膜分離技術(shù)將會廣泛應(yīng)用在農(nóng)村飲用水處理領(lǐng)域。

參考文獻

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收稿日期：2020-02-05

作者簡介：黃霄宇（1994-），女，漢族，碩士研究生，助教，研究方向為膜與水處理技術(shù)。