超濾膜技術(shù)在現(xiàn)代化凈水廠的應(yīng)用

呂佳言

摘要：隨著我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)凈水技術(shù)有了很大的提高。我國(guó)是水資源短缺且分步不均衡的大國(guó)，水資源在社會(huì)發(fā)展中的重要性不言而喻，我國(guó)為了快速發(fā)展而對(duì)水資源形成了較為嚴(yán)重的污染破壞，使得資源、環(huán)境成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制因素之一。為了提高供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，提高對(duì)水資源的利用率，科研人員積極研究分離技術(shù)，對(duì)微污染水進(jìn)行分離凈化處理，從而提高現(xiàn)代化凈水廠的工作效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：超濾膜技術(shù);現(xiàn)代化凈水廠;應(yīng)用

引言

水資源的重要性已經(jīng)不言而喻了。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平日益提高，城市飲用水水質(zhì)要求更加嚴(yán)格，供水保證率和供水安全度將會(huì)不斷提高，尤其是體現(xiàn)感官性狀、一般化學(xué)指標(biāo)以及微生物含量等綜合情況的濁度指標(biāo)日趨嚴(yán)格。

1超濾膜技術(shù)

超濾膜是一種表面有一定大小單向通行微孔的膜，這些膜的微孔有對(duì)稱(chēng)、非對(duì)稱(chēng)共2種分布方式，凈水廠中應(yīng)用的超濾膜多是非對(duì)稱(chēng)膜。超濾膜的微孔直徑介于0.005～10μm之間，屬于納濾和微濾的中間體，在膜兩側(cè)壓力不同的情況下，某些尺寸較小的溶質(zhì)分子和溶劑可以通過(guò)單向通行的微孔，而尺寸超過(guò)微孔通行范疇的溶質(zhì)分子和懸浮物則被阻擋無(wú)法通過(guò)超濾膜，從而實(shí)現(xiàn)了利用超濾膜對(duì)液體進(jìn)行分離、純化和濃縮的生產(chǎn)需求。被超濾膜分離后，通過(guò)了超濾膜微孔的尺寸較小溶質(zhì)分子和溶劑組成了濾過(guò)液，是超濾膜技術(shù)應(yīng)用的生產(chǎn)目標(biāo)，而未通過(guò)超濾膜微孔的尺寸較大溶質(zhì)分子則停留在超濾膜表面等待處理，被稱(chēng)為有機(jī)膠體[1]。除飲用水水質(zhì)提升外，超濾膜技術(shù)在超純水制取、海水淡化、海鹽提純、鍋爐供水脫鹽、工業(yè)廢水凈化處理、城市廢水凈化處理等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用空間，可以說(shuō)超濾膜技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)與我國(guó)水資源利用、水污染處理等領(lǐng)域的發(fā)展息息相關(guān)，已經(jīng)得到我國(guó)科研工作者的重視，近20余年中，我國(guó)在超濾膜技術(shù)領(lǐng)域中投入了大量的人力物力進(jìn)行研發(fā)，中空纖維式PVDF超濾膜的問(wèn)世是我國(guó)近20年時(shí)間投入的產(chǎn)出，標(biāo)志著我國(guó)在超濾膜技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)位列世界前沿。超濾是指在壓力作用下，一部分低分子溶劑或溶質(zhì)通過(guò)膜孔到達(dá)膜的兩側(cè)，而聚合物溶質(zhì)和其他乳化膠束被截留，然后進(jìn)行溶液分離。該技術(shù)的截留機(jī)理主要是篩網(wǎng)，膜表面的化學(xué)性質(zhì)也起到一定的作用。在超濾分離過(guò)程中，聚合物和膠體物質(zhì)在溶液中施加一定壓力后被吸附，在篩選和截留的作用下完成分離過(guò)程。超濾包括500多個(gè)水分子，主要是大分子和直徑在0.005～10μm之間的膠體，如油漆顏料、淀粉、細(xì)菌和蛋白質(zhì)。超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）超濾膜技術(shù)出水水質(zhì)非常好，非常穩(wěn)定，出水濁度與原有水質(zhì)差別不大，一般低于0.1nt。（2）出水微生物安全性較高。所有細(xì)菌和隱孢子蟲(chóng)都可以通過(guò)超濾膜被截留在水中。（3）消毒副產(chǎn)物少，出水化學(xué)安全性高。（4）超濾前不需要加入混凝劑，或只是加入少量的混凝劑，這樣水就不會(huì)出現(xiàn)鐵、錳等金屬超標(biāo)現(xiàn)象;（5）超濾工程供水規(guī)模也很靈活。對(duì)于任何規(guī)模的供水，只需適當(dāng)增加或減少相應(yīng)的組成部分，擴(kuò)建也非常方便。（6）工藝比較簡(jiǎn)單，主要是以壓力為驅(qū)動(dòng)力，操作方便，維護(hù)控制更方便;（7）減少水處理周期，減少面積，大大提高處理效率。

2超濾膜技術(shù)在現(xiàn)代化凈水廠應(yīng)用的要點(diǎn)

2.1飲用水處理工藝中的預(yù)處理

（1）殺死水體中存在的細(xì)菌和藻類(lèi)。超濾在篩分過(guò)程中，大分子物質(zhì)和溶質(zhì)會(huì)粘附于膜表面，在一定的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，這些截留微生物會(huì)不斷生長(zhǎng)繁殖，致使超濾膜孔堵塞。需要在原水中加入次氯酸鈉、臭氧等氧化劑進(jìn)行滅菌。對(duì)超濾膜組件也需進(jìn)行滅菌，防止膜孔堵塞，以免影響水質(zhì)。（2）去除膠體和懸浮物物質(zhì)。3超濾膜可以去除部分膠體和懸浮物，但是不夠徹底。在原水中加入絮凝劑可有效的去除膠體物質(zhì)和懸浮物，必要時(shí)加入助凝劑提高去除效果。（3）去除水體中可溶性有機(jī)物[2]。水體中存在的可溶性有機(jī)物容易損壞超濾膜組件，堵塞中空纖維超濾膜膜孔，利用氧化法和吸附法可有效的去除。一般用氯或次氯酸鉀進(jìn)行氧化，利用活性炭吸附也可去除水中可溶性有機(jī)物。

2.2契合凈水廠系統(tǒng)配制

凈水廠在市場(chǎng)中能夠選購(gòu)的超濾膜來(lái)自不同的生產(chǎn)廠家，擁有不同的微孔分布方式，適用于不同沖洗模式，在相同的跨膜壓差情況下表現(xiàn)出的產(chǎn)水率、抗污染性能都有所不同，因此，凈水廠在引入超濾膜技術(shù)時(shí)，需要考慮凈水廠中既有的系統(tǒng)配置，根據(jù)跨膜壓差、產(chǎn)水率需求、沖洗模式、化學(xué)清洗頻率等實(shí)際情況確定超濾膜及其產(chǎn)品的型號(hào)、生產(chǎn)廠家。確定超濾膜及其產(chǎn)品后，凈水廠還需要在正式投入生產(chǎn)前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證既有系統(tǒng)配置與超濾膜及其產(chǎn)品的匹配程度，若匹配程度與預(yù)期不符，則需要重新進(jìn)行評(píng)估和選購(gòu)，避免成本浪費(fèi)和系統(tǒng)設(shè)備磨損，提高凈水廠系統(tǒng)運(yùn)行安全以出水水質(zhì)及安全。

2.3凈水廠預(yù)處理技術(shù)對(duì)超濾系統(tǒng)的影響

超濾技術(shù)使用精細(xì)的高分子材料過(guò)濾單元，因此超濾系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水有一定要求，必須設(shè)置預(yù)處理設(shè)備。在凈水廠中，飲用水源一般為Ⅰ類(lèi)或Ⅱ類(lèi)水體，通常設(shè)混凝沉淀工藝裝置，位于超濾系統(tǒng)前段的混凝沉淀工藝所投加的藥劑和殘留量對(duì)超濾膜系統(tǒng)存在一定的影響[3]。在混凝劑的選取上，一般優(yōu)先采用鐵鹽混凝劑，鐵鹽絮狀膠體顆粒團(tuán)粒徑較大，更利于超濾膜去除，其出水濁度優(yōu)于采用鋁鹽混凝劑。另外，混凝劑反應(yīng)不充分時(shí)，會(huì)在后續(xù)工藝中繼續(xù)進(jìn)行絮凝反應(yīng)，造成產(chǎn)水濁度升高。在高密度沉淀池中會(huì)投加助凝劑，通常采用有機(jī)高分子助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），其分子量很高，有很強(qiáng)的黏性，殘留的PAM對(duì)超濾膜有較大的污堵影響，一定要將預(yù)處理出水中PAM的含量控制在安全值范圍內(nèi)。因此在凈水廠運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于沉淀池出水中混凝劑和助凝劑的含量應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

2.4做可溶性有機(jī)物去除預(yù)處理

溶于水的可溶性有機(jī)物通常包括低級(jí)醇、多元醇、低級(jí)醛、低級(jí)羧酸、多元羧酸、磺酸、苯酚等，這些可溶性有機(jī)物的存在容易導(dǎo)致超濾膜微孔的堵塞，影響超濾膜及其組件的工作質(zhì)量和效率，影響凈水廠出水質(zhì)量和安全[4]。因此，使用超濾膜技術(shù)的凈水廠需要預(yù)先做好可溶性有機(jī)物的去除工作，同樣利用氧化法或活性炭吸附過(guò)濾法，借助次氯酸鉀等氧化劑與活性炭等吸附劑做配合，降低凈水廠進(jìn)水水體中可溶性有機(jī)物的含量，避免超濾膜微孔被可溶性有機(jī)物堵塞，提高超濾膜及其組件的工作質(zhì)量及效率，提高凈水廠出水水質(zhì)及安全性。

結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步提高，超濾膜技術(shù)擁有了更加廣闊的應(yīng)用空間，在現(xiàn)代化凈水廠中的應(yīng)用效率也得到進(jìn)一步的提高，正是因?yàn)槌瑸V膜技術(shù)的存在，凈水廠出水質(zhì)量和安全性才得到了保障，水資源利用率提高，水污染處理效果得到有效推進(jìn)，因此，在應(yīng)用超濾膜技術(shù)過(guò)程中，要做好運(yùn)維工作，優(yōu)化預(yù)處理系統(tǒng)，防止超濾膜設(shè)備堵塞、不匹配等問(wèn)題的出現(xiàn)，充分發(fā)揮超濾膜技術(shù)的作用，提高凈水廠生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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