膜处理技术在水处理中的应用

宋梅

摘 要:随着社会工业的发展,我国的饮用水污染日益严重,人们越来越关注饮用水的水质问题,为了人们的身体健康,如何使我们的饮用水更加纯净,是我们急需解决的问题。本文从膜处理技术的基本性能、研究方向、应用特点、应用前景与建议等方面介绍了膜处理技术在水处理中的应用。

关键词:膜处理技术饮用水处理水质指标

中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0078-01

人体摄取微量元素的种重要途径就是我们日常生活中的饮用水,饮用水要是长期缺少微量元素,就会造成人体的营养失调,以至于引起各种疾病。膜法工艺已发展几十年,主要用于水的除盐,目前已逐步转向水的深度处理和纯水制造。膜分离是一种在某种推动力作用下,利用特定膜的透过性能分离水中的离子、分子和杂质,并保留人体所需的一些微量元素的新技术。以压力为驱动力的膜分离技术有反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微孔过滤(MF)。膜分离性能按截留分子量大小进行评价。截留分子量是反映膜孔径大小的替代参数。RO的截留性能最好,能去除水中绝大部分的离子,透过的几乎是溶剂,但RO运行压力高。NF是一种荷电膜,具有离子选择性,有很高的截留率。UF和MF都是属于筛分工艺过程,可截留水中绝大部分的悬浮物、胶体和细菌。

过去膜处理技术在净水处理领域主要应用于工业上纯水、超纯水的制取,膜技术可解决传统工艺所难于解决的诸多问题,但是近年来随着膜工艺的发展,凭着膜工艺的低成本、运行管理也比较简单的优势,已逐步被运用到生活饮用水的领域,特别是在国外已建成了很大规模的生活饮用水处理系统。日处理水量以达到十几万立方米。而在国内国外只是小范围的使用膜处理技术,只有少量的优质水和瓶装水采用微滤膜处理工艺和采用纳滤膜处理技术。

在我国,很多城市并没有条件采用膜处理技术,但是这种膜处理技术的发展却是必然的,前景十分广阔。随着膜制造技术的发展和成本的降低,膜处理技术在今后的城市水厂中必能得到广泛的开发和应用。

由于膜处理技术的低成本、好运营、好管理等优点,利用膜技术处理净化水在国内外迅速发展。世界发达国家的水质标准已达80余项,可以分成感官性状指标、物理化学指标、生物学指标、有机污染物指标、毒理学重金属指标、放射性指标、致突变物指标。用这些标准对自来水的水质进行评估仍不能达到人们的需求。

膜处理技术在净水处理方面的最新发展有以下几个方面:第一,膜技术处理饮用水从小型化向集中的中型化和大规模方向发展。第二,经过膜技术处理的饮用水水质稳定,并向更高的水准发展。第三,利用膜技术去除水中的有害物质,并能保留一些人体所需的微量元素。第四,利用膜技术去除硝酸盐,保留有益的离子。第五,利用膜技术去除有机物。

随着工业和科学技术的发展,一些化学物质对饮用水的污染越来越严重,人们也越来越重视生活饮用水的质量问题。膜处理技术是依据原水水质,选用不同的膜截流水中物质的技术。

利用特定膜的透过性能分离水中的离子、分子和杂质,并保留人体所需的一些微量元素。以压力为驱动力的膜分离技术通过反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微孔过滤(MF)等技术,有效截留水质中对人体有害物质,把有益的微量元素离子保留下来,供人体所需。所以膜技术是一种严格的物理的和绝对的分离技术。利用膜处理技术处理过的水质是以前从没有达到的水质标准,人们可以放心的引用。膜处理技术有以下几个基本性能:(1)膜处理技术是一种物理过滤作用,不需要加注任何药剂。(2)膜处理技术是一种绝对的过滤和分离技术。(3)膜处理技术不产生副产品,通过膜处理技术处理过的饮用水,对人体没有任何副作用。(4)因为膜工艺运行的驱动力是压力,所以容易实现自动控制。

膜技术的特点是能提供稳定可靠的水质,占地少、运行操作完全自动化。在以压力为推动力的膜分离技术中,RO运行压力高,能耗大,而且由于RO膜良好的截留性能,能将大多数无机离子(包括对人体有益的离子)从水中去除,长期应用这种水会影响人体健康,因此不宜作为饮用水厂的处理工艺。NF膜对总盐类的去除率在50%～70%左右,对二价离子如钙、镁的去除率特别高,在净水处理中适用于硬度和有机物高且浊度低的原水(进水要求几乎不含浊度),故仅适用于地下水处理。如用于地面水处理,则必须要有常规处理甚至UF和MF作为预处理。由于去除大部分的硬度,出水会对管网产生腐蚀。UF和MF运行压力低,不仅适于处理地下水,也适于处理地面水。

由于膜技术是一种绝对的物理过滤作用,因此可根据原水水质和被处理后的水质指标,将其广泛地应用于各种原水的处理。

(1)有机物含量低的地下水或地表水的澄清和消毒

(2)去除低浊度水中的有机物。

(3)轻微浊度水的色度去除。

(4)水的软化。

(5)严重有机污染水的去除。

根据原水中有机物的含量,可选择不同的膜,并根据需要在处理程序上做合理的组合。通过大量的实例可以看出膜技术适应各种水源的处理。对于常规工艺难以处理或处理效果不够满意的水源,用膜处理可以达到人们预想的水质效果。

膜技术在净水处理中具有广阔的应用前景。就目前情况而言,膜处理工艺比较适合于小型水厂。调查显示当处理水量小于20000m3/d时,膜处理费用低于传统处理工艺。

一般膜处理工艺系统流程:(表1)

预处理一方面是要用地下水、井水、地面水渗渠集水法和传统净化与过滤、滤网或筒式滤器、微滤、超滤等方法去除悬浮物及胶体粒子;另一方面,从溶液中去除离子,向溶液中投加去垢剂,保持离子不析出以防止结垢;第三是用化学法消毒、微滤、超滤等方法防止微生物污染。因此预处理在膜处理工艺中起非常重要的作用。过滤中的结垢主要为碳酸钙和硫酸钙,最常用的办法是用硫酸或盐酸调整pH值控制碳酸钙结垢,也可以用软化的方法降低钙的含量,还可以采用抑制剂防止沉淀。

通过膜与其他工艺的连用,可以进行膜技术的开发,生产出高品质的饮用水。在我国地表水普遍污染严重,不仅含有大量的有机污染物,而且由于农业中大量的使用化肥和农药,致使水源水农药的含量较高,对于这类用常规工艺难于处理的水源水,如能采用纳滤或其他膜处理工艺,不仅能大幅度地提高出水水质,保障居民的饮水健康,而且能极大的节省占地面积和相应的争地费,减少了基建投资。从法国应用的示例,并未增加运行费用和用户的经济负担。膜法饮用水处理工艺有广泛的应用前景。

参考文献

[1] 王琳,王宝贞,王新泽.新型膜在饮用水深度净化中的应用[J].哈尔滨建筑大学学报,1999年07期.

[2] 王琳,王宝贞,杨鲁豫.城市饮用水膜处理技术.膜科学与技术,2001年12期.

[3] 白晓慧,贺兰喜,王惠芳.常规饮用水净化技术面临的挑战及对策.水科学进展,2002年03期.

[4] 周云,何义亮,纪君.微污染水源净水技术.水世界,2007年10期.

[5] 王晓云,李立州,王景昌,饮用水的污染处理.城市供水,2005年01期.