膜技术在城市水厂中应用及需要解决的主要问题

22城镇供水NO.62015CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水处理技术与设备·1.前言进入21世纪，由于水源水污染日益严重，饮用水水质标准不断提高，社会对饮用水安全提出了更高的要求，传统的给水处理工艺难以满足日益严格的要求，膜技术自开始应用于水处理领域以来，其能够有效的截留污染物、细菌和病原菌，已成为水处理领域中最具有发展潜力的技术之一，是提高饮用水质量的理想技术。与常规水处理工艺相比，膜分离技术具有出水优质稳定、安全性高、占地面积小、容易实现自动控制等优点。压力驱动膜技术按操作压力的不同可划分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）四种类型，其中微滤（MF）和超滤（UF）膜技术由于操作压力小、成本相对较低而引起世界各国供水企业的重视。膜技术是一种仿生技术，是一种基于生理学原理、具有选择性的功能分离（类似于生命体内的功能膜），即水中各种污染物的去除都可以选择与其相匹配的功能膜。各种功能膜（MF、UF、NF和RO四种类型）的分离原理可以近似认为，主要是膜孔的截留作用，所以各种功能膜对其功能范围内污染物的分离是可靠的。可以说膜技术是一种“清洁”的水处理技术，而传统的水处理技术对污染物的去除不仅具有较大的随机性，而且有的技术还会产生副产物。2.膜技术在水厂中应用MF和UF膜的运行压力与NF和RO膜相比较低，MF膜的操作压力0.1～0.3MPa，UF膜的操作压力为0.3～1.0MPa，为低压力驱动膜技术。MF膜和UF膜的主要区别还有膜孔径的大小不同，MF膜的孔径范围为0.1～10μm，UF膜的孔径范围为0.005～1μm。与传统处理工艺相比，MF和UF膜去除微污染水中污染物的过程是通过膜孔的直接筛除作用，对污染物的去除有极好的稳定性。目前，UF膜已较多的应用于城市水厂项目中。2.1利用膜技术处理水中有机物水源水中的有机物大致可以分为天然有机物和人工合成的有机物两类，在地表水为水源的水处理过程中，天然有机物为最常见有机污染物质。天然有机物是有机酸和不同程度紧密结合在酸分子上的少量中性或碱性基团所组成的复杂化合物。由于膜膜技术在城市水厂中应用及需要解决的主要问题刘虎年（北京市自来水集团有限责任公司，北京100031）摘要：本文从膜技术的特点论述了其作为水处理领域中最具有发展潜力的技术之一在城市水厂中的应用前景，同时分析了膜技术在城市水厂应用中需要面对和解决的主要问题，并且提出了解决问题的初步方法和措施。关键词：膜技术水处理膜成本膜污染膜清洗DOI:10.14143/j.cnki.czgs.2015.06.007城镇供水NO.6201523CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水处理技术与设备·孔径与溶解性有机物相比较大，单独应用UF膜对水中溶解性有机物的去除率不高，因此，需将UF膜技术与其他处理技术联合应用，如利用粉末活性炭吸附技术及混凝反应作为预处理方法，来提高对天然有机物的去除效果，消除饮用水安全隐患。2.2利用膜技术处理藻类和病毒水中藻类过量存在，严重者会产生臭味。有关领域的研究表明，藻类释放藻毒素将成为或已成为危害人们身体健康的因素之一。UF膜技术用于去除水中藻类时，去除效果仅与膜孔径大小相关，并且对卵囊类、包囊类、藻类都有很好的去除效果。采用臭氧预氧化与UF膜工艺联合应用处理含小球藻类地表水，发现两种工艺联合应用可以对藻类起到很好的灭活和截留作用。病毒是水体中最小的微生物，大小约为0.02～0.08μm，较UF膜孔径小，单独UF膜工艺对病毒难以起到有效的截留作用，需要和其他物理化学工艺联合应用。噬菌体MS2的直径为24nm，是影响人类身体健康的一种病毒。直接应用膜过滤过程，UF膜可去除少量的MS2，采用铝盐混凝剂对原水预处理后，UF膜对MS2的去除效果与直接过滤相比有明显提高。混凝与低压膜技术联合应用可以很好地去除水中存在病毒，保证饮用水的安全性。2.3利用膜技术去除无机离子我国饮用水标准中对无机离子含量有明确的规定，饮用水中含有适量无机离子对人体有益，但当其含量过量时，会对人体有害或者影响饮用水的口感。随着工业的发展，我国部分水源水受到了无机离子的污染。常用于去除水源水中无机离子的膜技术为RO和NF，由于RO和NF膜的操作压力要求高，故能耗较大，并且RO方法中矿物质都被去除无益身体健康，而UF膜由于相对成本较低，引起了供水企业的重视。UF膜不能直接截留水中的无机离子，需要与其他处理工艺相结合以实现对水中过量无机离子的去除。可利用混凝反应作为预处理方法，来得到此目的。3.膜技术在城市水厂中应用需要解决的主要问题目前，膜技术已在工业、污水处理及小型水厂中应用，但在大型水厂应用仍然较少。主要有以下几个原因，也就是膜技术在大型水厂中应用需要解决的主要问题。一是膜成本相对较高，难以与传统的水处理工