超滤膜技术在广西农村人饮安全工程中的应用

黄旭升，吴卫熊，吴昌洪

（广西水利科学研究院，南宁 530023）

超滤膜技术在广西农村人饮安全工程中的应用

黄旭升，吴卫熊，吴昌洪

（广西水利科学研究院，南宁 530023）

在调查广西农村人饮安全工程净化消毒现状的基础上，结合超滤膜技术的特点，分析了超滤膜技术在农村人饮安全工程中的适应性，通过4个应用实例，总结概括出超滤膜技术在广西农村人饮安全工程推广应用的结论与建议。

人饮安全工程；超滤膜；水质；广西农村

膜技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等，其中，超滤膜技术是一种能将水体进行净化、分离、浓缩的分离技术，在膜两侧的压力差条件下将水体通过超滤膜将水、低分子量溶质以及其他杂质分离出来，以达到净化的目的[1]。该技术在海南省、浙江省、四川省进行了较大规模的推广应用[1，2，3]，也取得了较好的效果，这些省份也总结了超滤膜技术在当地的适应性条件；但在广西应用比较少，迫切需要开展研究分析，为超滤膜技在广西农村人饮安全工程中的应用推广提供技术支撑。

1 广西农村人饮水质净化消毒的现状

1.1 已建农村人饮安全工程水质达标率偏低

根据《广西壮族自治区农村人饮安全巩固提升工程“十三五”规划》，由于广西“十一五”、“十二五”期间农村安全工程建设人均标准较低，地方财政困难，导致“十二五”以前，特别是2005年以前建设的农村人饮工程很多未按要求配套水处理和水质消毒设施设备，水源保护也未到位，导致农村人饮工程的出厂水和末梢水达标率偏低。据统计，广西农村人饮工程水质达标率50.90％，其中，供水规模20m3/d以上集中供水工程水处理设施完善13 913处，占该类工程的41.83％，消毒设备完善18 745处，占该类工程的56.36％，水质达标12 174处，占该类工程的36.61％；供水规模20m3/d以下集中供水工程净化消毒设施完善的工程占该类工程的19.57％，水质达标占该类工程的25.31％；20人以下分散供水工程净化消毒设施完善的工程占该类工程的0.74％，水质达标占该类工程的1.77％。总体来说，广西农村人饮工程水质达标率相对偏低，特别是家庭水柜等分散式供水工程，严重缺乏净化消毒设施，影响了群众的生活质量。

1.2 现有水质净化工艺相对落后

饮用水的处理工艺经历了3个阶段：一是在20世纪初，主要采用混凝、沉淀、过滤和氯消毒，用于解决面临爆发细菌性介水疾病的问题；二是20世纪70年代采用臭氧-活性炭深度处理，解决水中发现微量有机污染物和氯化消毒副产品；三是21世纪初，通过超滤为核心的组合工艺，解决微污染水源、“两虫”、藻类爆发等重大微生物安全问题。根据调查，广西集中式供水工程大多采用加氯来进行消毒，由于农村人饮工程一般交由乡镇或村屯负责管理，管理者水平较低，没有经过专业的培训，导致许多工程的加氯消毒设施成为摆设；加上同一工程、同一水源在雨期、汛期、旱期等不同时期水质不同，对加氯量要求的也不一样，增加了工程管理、特别是加药的难度，从而造成农村人饮工程配套了净化消毒设施，但供水水质仍然不达到的尴尬局面。分散式供水工程，特别是家庭水柜的水质净化消毒主要依靠沉砂池，水利部门免费提供氯片，但由于氯片加到水中异味较重，群众接受程度不高。家庭水柜由于集水水质较差、过滤实施简陋、储水时间长等原因，往往造成微生物、大肠杆菌等严重超标，尽管部分工程采用一体化净水器，但也需要加氯，遭遇集中式供水工程同样的问题。综上所述，广西农村人饮水质净化消毒基本上还停留在第一个阶段[4]。

2 超滤膜技术的特点及适应性

2.1 超滤膜技术的特点

2.1.1 出水水质好

超滤膜的滤孔1～100 nm，能有效地清除细小颗粒，可以截留多糖、生物分子、聚合物和胶体物质等物质，出水颗粒物控制在10个/ml左右；另外，超滤膜对浊度的控制效果也很好，经试验证明，进膜水浊度为50NTU-250NTU的原水，经过超滤膜后，出水浊度控制在0.01NTU，满足国家规范的要求。

2.1.2 低压大通量

超滤膜的正常工作压力要求在0.02-0.08MPa，每平米超滤膜能过水80L/h。

2.1.3 抗污染能力强，清洗周期长

化学清洗周期一般都超过6个月，减低运行管理成本。

2.1.4 耐化学清洗，通量恢复效果好

由于超滤膜的拦截作用，小颗粒、杂质，要定期地进行反冲洗或化学冲洗，经反冲洗后，通量恢复到使用前的75％以上；经化学清洗后，通量恢复到使用前的98％以上。

2.2 超滤膜技术的适应性

2.2.1 对水源的适应性

由于超滤膜的过滤特性，超滤膜技术适合于地下水、山泉水等良好水源水的净化，如水质较差，必须做好前置的过滤。

2.2.2 对压力的适应性

由于超滤膜的承压能力较差，压力过大会导致超滤膜涨裂，如工程的压力过大，需要加装减压装置，使得超滤膜的进口压力在0.1～0.4 MP。

2.2.3 对用户的适应性

内压式超滤膜组件最小设计产水量0.6m3/h，外压式超滤膜组件最小设计产水量2.0m3/h，也就是说单个组件可以供6～20人的饮水净化；如供水人口增加，可以通过并联组件扩大过水量，即超滤膜技术适用分散式供水工程和集中式供水工程的水质净化消毒。

3 应用实例

3.1 陆川县乌石镇龙化村农村人饮安全示范工程

3.1.1 应用情况

广西玉林市陆川县乌石镇龙化村农村人饮安全工程距陆川县城区16.0km，解决乌石镇龙化村村民饮水水质不达标1 450人的饮水安全问题，拟在龙化村附近新建一口水井以地下水作为供水水源，用DN90PE给水塑料管应用泵站抽取井水，经沉淀后方可进入清水池，然后经过超滤设备，最后经过加压泵输水方式把净水送至项目区各用水户。工艺流程：水井 沉淀 泵站 清水池 超滤膜净水设（净化消毒） 加压泵 用户。

在净化消毒中，选择8套SN2-1060-UF超滤系统，该系统以LH3-1060-V型超滤膜组件为核心，该组件采用具有PVC合金超滤膜材料制成，采用集约化、模块化和自动化的设计理念，在同一机架内整合了产水系统、冲洗系统、自动化控制系统与远程无线监控系统。通过自动控制系统内安装的PLC，自动控制阀门的工作状态，实现“膜过滤、膜冲洗、膜待机”等程序的自动化运行。此外，远程无线监控系统利用网络与互联网终端（例如电脑、手机）相连通，对超滤膜设备的各项运行参数进行实时监察，以了解系统运行工况，并通过控制阀门的工作状态，以实现对设备进行远程调试与定期维护。

3.1.2 效果分析

应用超滤膜净水设备后，出水颗粒物从净化前的252个/ml降低到12个/mL，进膜水浊度从52 NTU降低到0.01 NTU，满足国家规范的要求。

3.2 都安县安阳镇阳安社区古色饮水示范工程

3.2.1 应用情况

广西河池市都安县安阳镇阳安社区古色饮水示范工程位于都安县城南部8km的阳安社区，现有人口2 103人，其中饮水不安全人口508人，改善饮水人口1 595人。该工程通过打井利用潜水泵抽取下楼地下河水，经过超滤膜净水后压入高位水池通过配水管网再送达用户。该工程建设主要内容为修建容量为200m3高位水池1座，新建管理房48m2，生产设备用房1间，建筑面积27m2，设计总供水人口2 103人，日供水量290m3/d。工艺流程：深水井 泵站 超滤膜净水设备（净化消毒） 高位水池 用户。

该工程水源为地下水，一般情况下，丰水期浊度较长（一般为2～4d），其余时间水质澄清透明，根据有关规定，该工程需膜法净化设施。根据都安县卫生防疫站检验结果，水源的细菌总数、总大肠菌群等项目不符合《生活饮用水卫生标准》的要求，必须进行消毒处理。因此该工程采用膜法净水器，按照消毒水量选用成套的净化消毒设施，该水厂供水规模为290t/d，正常运行时间8h/d，净化消毒设施处理能力为36t/h，

3.2.2 效果分析

该工程水源水质在丰水期浊度较大，经过超滤膜净水设备后，其浊度大幅度降低，水质清澈透明，净化效果比较理想。

3.3 阳朔县高田镇水厄底村单户单井饮水示范工程

3.3.1 应用情况

广西桂林市阳朔县高田镇水厄底村单户单井饮水示范工程位于县城西南面遇龙河景区内，与阳朔县十里画廊、大榕树、月亮山景区相邻，距县城7km。全村共有67户270余人。部分农户生活用水的水源主要存在浊度、微生物、肉眼可见物等水质超标问题，村民生活用水存在较大的安全隐患。为确保村民能够喝上干净水、放心水，采用超滤膜技术进行水质净化。工艺流程：井水 水泵 超滤膜净水设备（净化消毒） 管网 用户。

3.3.2 效果分析

经初步检验，原水中的微生物、肉眼可见物、浊度绝大部分被超滤膜净水设备拦截，净化后的水质满足国家规范的要求。

3.4 马山县里当乡太平村甘东屯家庭水柜饮水示范工程

3.4.1 应用情况

广西南宁市马山县里当乡太平村距离县城24km，甘东屯坐落于太平村村委所在地，与乡道邻近。里当乡太平村甘东屯总户数15户，总人口64人。该区域缺乏地表水源，因此，甘东屯居民使用家庭水柜收集雨水，用于日常生活及饮用，该屯家庭水柜水质差，仅肉眼可见的就有颗粒物、泥沙、藻类等水质问题，同时还伴随细菌总数、总大肠杆菌、耐热大肠杆菌等微生物超标现象，村民生活用水存在较大的安全隐患。为确保村民能够喝上干净水、放心水，在前置做好沉砂池，供水端采用超滤膜技术对家庭水柜生活用水进行水质净化。工艺流程如下：雨水 重力自流 沉砂池 家庭水柜 超滤膜净水设备（净化消毒） 管网 用户。

3.4.2 效果分析

该工程超滤膜净水设备净化效果比较明显，家庭水柜原水中的藻类以及细菌总数、总大肠杆菌、耐热大肠杆菌等微生物绝大部分被过滤，进入管道内的水干净、透明，可以作为村民的饮用水。

4 结论与建议

4.1 主要结论

（1）超滤膜能够去除水溶液、特别是雨水中的浊度、微生物、肉眼可见物等，确保村民的饮水安全性；

（2）充分利用了高位水池（或水柜）的重力流，以水池（或水柜）与超滤膜净水器之间的高差作为净水器的进水压力来源，在满足用户最大时用水量的同时，又避免了运行能耗的增加；

（3）水池（或水柜）水经净水器处理后，直接供给用户，避免了水池（或水柜）水的二次污染；

（4）净水器含有净水水龙头和冲洗水龙头，净水水龙头的出水为干净水，作为村民日常喝水、做饭用水；冲洗水龙头主要用于净水器的冲洗，冲洗水可用于家庭的清洗清洁，避免了水的浪费；

（5）超滤膜净水设备能够自动化运行，日常使用中，减少了用户的管理压力。经计算，膜系统的运行成本为0.185元/t水，包括土建设备折旧、膜折旧、能耗、维修费用和药耗等。

4.2 建议

（1）超滤膜技术对原水的有一定要求，要做好前置过滤设施，以延长超滤膜的使用寿命；

（2）由于超滤膜技术在广西属新型技术，应用较少，其推广体系和建设标准尚未形成，建议加强宣传；

（3）广西农村人饮安全示范工程的规模相差较大，建议做好几种不同规模的定型组装样件，以便于推广和应用。

[1] 李攀岳.超滤膜在农村饮水安全工程中的应用[J].中国水利，2009（9）：59-60.

[2] 奕永庆，黄姚松.超滤膜饮用水设备在余姚山区农村应用效果分析[J].中国水利，2007（6）：124-125.

[3] 郑鱼洪，沈先荣，陆鼎言.超滤膜水处理技术在基山村供水工程中的实践[J].水利技术监督，2005（11）：63-67.

[4] 吴卫熊，阮清波，何令祖.浅议家庭水柜在解决广西大石山区农村人饮安全的作用及设计要点[J].广西水利水电，2015（2）：23-25.

（责任编辑：周 群）

Application of ultrafiltration membrane in rural human drinking water safety works of Guangxi

HUANG Xu-sheng，WU Wei-xiong，WU Chang-hong
（Guangxi Hydraulic Research Institute，Nanning 530023，China）

Investigation was conducted on the current status of purification and disinfection of rural human drinking water safety works in Guangxi.Combined with the characteristics of ultrafiltration membrane，the authors analyze the adaptability of UF membrane in rural human drinking water works；and summarize conclusions and suggestions for application in countryside of Guangxi based on introduction of four application examples.

Human drinking water safety work；ultrafiltration（UF）membrane；water quality；countryside of Guangxi

S277.7；TU991.2

1003-1510（2016）05-0075-03

2016-08-06

黄旭升（1976-），广西上林人，广西水利科学研究院工程师，学士，主要从事农村人饮安全工程规划、设计及管理工作。