超滤膜在饮用水净水工艺中的应用研究

李　明　李雪飞　镡　新

（天津大学建筑设计研究院天津300072）

超滤膜在饮用水净水工艺中的应用研究

李明李雪飞镡新

（天津大学建筑设计研究院天津300072）

该文综述了饮用水常规处理工艺存在的弊端，介绍了超滤膜在饮用水净水工艺中的适用性和技术优势；重点阐述了“混凝-超滤”、“粉末活性炭-超滤”等超滤组合工艺在国内外的研究状况。

饮用水；超滤膜；膜处理组合工艺

利用超滤膜技术可以及时去除水中悬浮物质、微生物和一些大分子有机物，而且去除效率不会受到超滤膜浓度、压力等的影响，已经成为饮用水净化工艺中常用的一种技术。随着超滤膜技术的不断发展，此种工艺已经成为当前水处理领域中的研究热点，并且给新型给水厂建设和改造升级等提供了性思路。已经成为替代传统工艺的最佳选择，具有很广的应用前景。

1　饮用水现状工艺存在问题

从我国当前水处理现状来看，我国水处理主要经过混凝、沉淀、过滤和消毒等常规操作工艺[1]，该项工艺可以有效解决水质浊度、病毒和细菌等问题，不能处理水中溶解有机物、氨氮和嗅味等严重性问题，影响了水质质量。随着环境恶化的影响，水质资源受到了严重影响，在此种状况下，必须根据时代发展要求，选择先进的水质处理工艺，增加水质处理深度，开发新技术，促进臭氧活性炭单元的处理，有效去除水中含有的有机物和嗅味物质，提高去除效率。但是从现阶段工艺发展的状况来看，依然存在以下几种问题：（1）藻及胞内物质较多。随着藻类植物的不断繁殖，导致传统工艺很难解决水中存在的嗅味、藻毒素等物质。（2）存在“两虫”风险。不能高效去除水中含有的贾第鞭毛虫和隐孢子虫。（3）微生物泄漏。活性炭滤池出现了严重的微生物泄漏问题。（4）有效控制溴酸盐。水中含有的臭氧活性炭在一些处理工艺的作用下，会被氧化产生溴酸盐和甲醛等危险人体健康的化学物质。

2　超滤膜技术存在优点

经过分析发现，超滤工艺主要具有以下优点：（1）除浊率高，可以将水浊保持在0.10 NTU以下；（2）可以有效去除去水中含有的细菌、微生物及病毒物质，减少了氯含量，抑制了氯代副产物；（3）占地面积小，能效高，操作简单，可以应用于旧水厂改造；（4）去除藻类效果较好，保证了水质稳定。

3　超滤膜组合工艺研究现状

超滤膜技术适应原水性强，可以快速去除水中含有的胶体、细菌和悬浮物质，但处理水中对氨氮、金属离子或一些小分子有机物的能力不足，而且单独使用此种工艺时，还会产生其他污染。现阶段人们开始不断进行超滤技术和其他技术组合的研究。经过分析发现，国内外学者研究的热点主要集中在粉末活性炭-超滤和混凝-超滤等组合工艺上。

3.1混凝-超滤组合工艺

采用此种技术，可以快速去除水中金属离子、有机物溶解性盐等污染物，减小了膜过滤阻力，提高了水中污染物、小分子有机物及溶解性盐的效果。膜前混凝可以利用电性中和吸附等方式打乱水中悬浮粒子的分布，改变了悬浮物质性质，可以将小分子有机物形成絮体，利用膜表面超滤膜过滤掉絮体，及时去除水中含有的小分子及和大分子化合物。同时借助混凝技术，还可以改变颗粒物带电性，保证滤饼层不会粘附在膜表面，解决了膜污染问题。王晓昌主要对“混凝-超滤”工艺去除腐殖酸效果及膜污染状况进行分析[2]。实验结果表明利用“混凝-超滤”技术可以快速去除腐殖酸中的DOC和UV254，去除效率明显优于单独超滤，而且利用组合技术还可以提升天然有机物的去除效果，特别是分子量小的有机物。在混凝剂的作用，让小分子有机物形成微絮凝体，不仅减少了污染物膜孔吸附或膜表面停留产生的污染，还提升了超滤膜的渗透通量。

3.2“粉末活性炭-超滤”组合工艺

“粉末活性炭-超滤”组合工艺可以将吸附作用和超滤操作结合在一起，在一定程度上提高了有机物去除率，减少了膜污染。经过PAC-UF处理微污染原水结果分析发现，直接过滤原水，去除有机物的效果较差，特别是对水中含有的TOC、UV254的去除率较低。加入粉末活性炭后，增加了有机物去除效果，且随着PAC施加量的增多，有机物去除效果越明显。除此之外，实现PAC-UF组合工艺还可以去除小分子和大分子有机物。经过PAC预处理，色度、腐殖酸、苯酚的去除率分别为35%、48%、96%。由此可说明，借助活性炭在膜前进行的预处理，不仅可以及时去除小分子有机物，而且减少了膜污染。

3.3其他类型超滤组合工艺

随着科学技术的发展，很多其他类型的组合工艺也得到了较广泛的应用。磁性离子交换树脂、臭氧和气浮等超滤膜预处理工艺已经得到了研究人员的重视，具有很广的应用前景。交换树脂属于新型处理剂，对饮用水中的有机物去除效果较显著，已经得到了城市供水行业的广泛关注。此种工艺不仅可以去除有效去除分子质量不同的有机物，还可以处理对UV254、HOM、弱疏水性有机物、和卤乙酸，去除效率都维持在80%以上，去除效果较明显。

4　结语

本文主要对超滤膜技术在饮用水净水工艺中的应用进行分析，随着技术的不断发展，各种新技术已经应用到饮用水净化中，很多性能高、成本低和工艺成熟的技术应更加广泛的应用到水处理中，与常规处理工艺超滤技术相比，具有很强的技术和经济优势。以超滤膜为核心的各种超滤组合工艺将会拥有更广的发展前景，对城市饮用水净化提供了新方向。希望本文的分析可以给相关研究人员提供参考。

[1]李圭白,田家宇,齐鲁.第三代城市饮用水净化工艺及超滤的零污染通量[J].城镇给排水,2007,36(8)：11-14.7-9.

[2]王晓昌,王锦.混凝—超滤去除腐殖酸的试验研究[J].中国给水排水,2002,18(3)：18-22.