城市供水膜深度处理组合工艺的概述

摘 要：本文结合我国最新城市供水水质标准，概述了多种膜组合工艺在城市供水深度处理中的研究应用，并分析了各种工艺的优缺点。

关键词：饮用水 深度处理技术 膜

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0061-01

随着城镇化及工业化的发展，大量的生活污水和工业废水未经处理或者经过简单处理后被排入水体，人类赖以生存的水源受到越来越严重的污染。同时，随着人们生活水平的不断提高和健康条件的逐步改善，对饮用水水质的要求越来越高，传统的处理工艺已很难满足日益严格的水质要求[1]。

液氯作为一种有效的消毒剂得到广泛应用。但在使用过程中，氯气能与水中的有机物反应，生成卤化副产物。这些消毒副产物中有许多已被确认为对人类有致癌作用。美国环保局已颁布施行了消毒/消毒副产物条例。[2]然而国内尚未开展相关工作。为解决饮用水液氯消毒处理中存在的问题，越来越多的饮用水深度净化技术被市政水厂所采用，尤其是在膜深度处理组合工艺应用方面。

1 膜法水处理工艺

随着膜工艺的逐渐成熟及膜成本的不断降低，其在饮用水深度净化处理中具有广泛的应用前景。研究表明，膜设备运行正常情况下，进水水质的变化不会对出水中的细菌数量产生影响[3]。目前作为饮用水深度净化的膜分离法主要有反渗透，纳滤，超滤和微滤等。微滤、超滤等技术对胶体和细菌有较好的去除效果，对于处理能力低于2×104 m3的小型水厂，其制水成本与常规工艺相当或较低[4]，而且该工艺具有处理单元体积小，易于自动化控制等优点。纳滤技术能对水中色度及致突变物质进行有效去除，对TOC、AOC的去除率分别可达90%和80%。同时纳滤还能有效的去除细菌，可以取代常规化学消毒。但需要对进水进行预处理以防止颗粒和离子沉淀对膜造成污染。反渗透膜孔径1.5 MPa），膜易污染和阻塞，要求严格的预处理，反渗透的操作复杂，出水率低，，因此不适于饮水深度处理。

2 不同膜深度处理技术组合工艺

2.1 常规处理-反渗透工艺

该工艺可将水中所有的有机物及无机物物质去除贻尽，出水只有采取后加生理盐或矿化过滤等附加措施后其水质方可达到优质饮用水的要求。但反渗透所需工作压力大，电耗大。后续补充微量元素和矿物质的过程复杂，工程造价与运行费用均较高。[6]

2.2 臭氧、活性炭-纳滤膜工艺

该工艺中砂滤单元可采用微絮凝过滤，主要去除20～50 μm的杂质，使其不进入后续处理单元。该工艺通过臭氧活性炭单元氧化降解并吸附水中微量有机物。纳滤膜能有效去除水中剩余的有机物，控制消毒副产物物质的生成。与反渗透法相比，纳滤膜工作压力较小，能耗较低。出水水质能够满足优质饮用水的水质目标。[7]

2.3 活性炭―纳滤膜工艺

李灵芝等[8]等利用该工艺对微污染源水进行深度处理实验和研究。结果表明，该工艺系统对TOC、AOC的去除率分别可达到90%和80%，对致突变污染物的去除效果更好，Ames试验结果阳性变为阴性。

2.4 活性炭-超滤工艺

活性炭与超滤膜的组合系统克服了单一处理方式的不足，如活性炭处理后出水中常含有一定量的细菌而影响出水水质，超滤膜存在膜阻塞和膜污染问题。在该组合系统中，利用活性炭对进水进行前处理，去除色度及各种类型的有机化合物和浊度，为后续的膜过滤的稳定运行提供必要的保障，缓解了膜阻塞和膜污染问题，延长膜的使用寿命。另外利用膜进行后处理有效地解决了出水中含有一定量细菌的问题，保证了出水水质。王琳的研究结果表明，该系统能有效地降低水中的大肠杆菌、高锰酸盐指数和UV254，对富里酸和腐殖酸以及其他消毒副产物都有较高的去除效果[9]。董秉直采用颗粒活性炭和孔径0.01μm的聚丙烯腈超滤膜组合工艺，运行结果表明：出水浊度低于0.2NTU，TOC低于2.7 mg/L，细菌总数极少甚至为0，可满足当地的饮用净水标准。

2.5 臭氧―生物活性炭―微滤膜―超滤膜工艺流程

李绍峰等研究表明，经臭氧―生物活性炭与膜组合工艺处理，出水浊度低于0.1 NTU；高锰酸盐指数去除率达68%；UV254去除率为83%；TOC降为700～1600 ug/L，Ames试验由阳性转变为阴性；亚硝酸盐氮和氨氮降至检测限以下，同时出水硝酸盐氮浓度

3 结论

根据上述五种工艺的特点，以及我国特别是广州地区水源水的实际特点得出以下结论：

（1）由于反渗透膜所需压力大，电耗大，同时其出水需补充微量元素和矿物质，过程复杂，在城市供水中不推荐使用。

（2）对于住宅小区的分质供水和对水厂常规工艺的进一步强化，我们推荐使用活性炭-纳滤膜工艺和活性炭-超滤工艺。

（3）对于城市直饮水厂的建设，我们推荐采用臭氧-生物活性炭-纳滤膜工艺和臭氧-生物活性炭-微滤膜-超滤膜工艺。

参考文献

[1] 罗晓鸿，张淑琪，王占生.Ames试验致变物在净水工艺中的去除研究[J].给水排水，1998，24（5）：30.

[2] Jacangelo.JG.Demar OJ.Owan.DM.etal. Selected processes for removal NOM： an overview，Jour[J].AWWA，1995，87（1）：64-77.

[3] Statess. Membrane filtration as post treatment [J].Journal AWWA，2000，92（8）：59-68.

[4] 张捍民，张威，王宝贞.膜技术处理饮用水的研究[J].给水排水，2002，28（3）：21-24.

[5] Agbekodokm，Legubeb.Pier re cot organic in NF permeate [J]. AWWA，1996，88（5）：67-74.

[6] 陈向明，王虹.优质饮用水深度处理技术探讨[J].城市给排水，2001，27（8）：1-5.

[7] 吴红伟，刘文君，等.提供生物稳定饮用水的最佳工艺[J].ENVIRONMENTAL SCIENCE，2000，5（3）：64-67.

[8] 李灵芝，周云，王占生.饮用水深度处理工艺对有机污染物的去除效果[J].中国环境科学，2002，22（6）：542-545.

[9] 王琳，王宝贞，王欣泽，等.活性炭与超滤组合工艺深度处理饮用水[J].中国给水排水，2002，18（2）：1-4.