膜技术在饮用水处理中的应用研究 - 2010-05-27 - 10-22-30

膜技术在城市饮用水处理中的应用研究

黄明珠 李亨枝 叶挺进 张鉴成 佛山市水业集团有限公司

摘要：本文介绍了膜技术在城市饮用水处理中应用的最新进展，分析了滤膜与水质的关系，简述了膜组合工艺特点及其应用，并总结了佛山水业集团公司在供水生产中开展膜处理技术应用研究的情况。

关键词：膜技术、工艺特点、健康水、优质饮用水

1、膜技术发展与现状

20世纪初至今，城市净水工艺不断变革发展。以混凝-沉淀-过滤-氯消毒为代表的第一代城市饮用水净化工艺，有效控制了水介烈性传染病（如霍乱、痢疾、伤寒等）和病毒性传染病（如甲型肝炎、小儿脊椎灰质炎等）的流行；以“第一代工艺+臭氧—颗粒活性炭”为代表的第二代工艺，有效去除了水中的有机污染物，提高了水的化学安全性；而随着贾第虫和隐孢子虫（俗称“两虫”）的出现，饮用水又面临新的问题。由于“两虫”可能穿透滤层，其卵囊又具有很强的抗氯性，且致病性很强，第一代和第二代工艺不能有效去除，有待开发出新一代的工艺。以超滤为核心技术的组合工艺，几乎可以完全去除水中的微生物，将使城市饮用水净化工艺产生重大变革，被称为第三代城市饮用水净化工艺[1]。

1748年法国学者Abbe Nollet首次提出了膜分离现象，经过二个多世纪的探索研究，膜技术得到了迅猛的发展。[2]在水处理方面，微滤、超滤、纳滤、反渗透等己获得广泛应用，特别是超滤已被大规模投入到供水生产中。目前，世界上在运行的最大超滤膜水厂是加拿

大的Lakeview水厂，设计规模为360，000 m3/d，其远期规模为500，000 m3/d。在国内，超滤膜已形成规模生产能力，能够为数万吨/日规模的水厂提供膜材料，且价格已降至可接受的水平。据报道[1]，中空纤维超滤膜，每1m2过滤面积约为150元，以1m2超滤膜每小时过滤0.1m3水计算，1m3/d的超滤膜价格为60元。超滤膜按使用3年计算，为更换膜每1m3水只需0.057元费用。因此，应用超滤技术对常规工艺进行升级换代将是今后城市饮用水净化工艺的一个发展方向

[1]

。

2、国内外膜滤应用概况 2.1新加坡某饮用水厂

该水厂供水量为273，000m3/d，是目前新加坡最大的饮用水厂。该厂采用的处理工艺简单，流程如下： 水库水 细格栅 强化絮凝 浸没式超滤 消毒 供水

图1 新加坡某水厂工艺流程图

水库水经管道自流通过1mm的细格栅后，在管道中投加铝盐实行强化混凝，同时投加石灰调控PH值，出水通过重力流进膜池过滤。采用的滤膜为浸没式中空纤维超滤膜，膜滤后水经过液氯消毒后，供给居民饮用。

根据水质检验结果，原水浊度为5.4NTU，色度为22度，膜滤后水浊度小于0.3NTU，色度小于5度。该“强化絮凝+超滤”工艺去除

色度和总有机物效率高，絮凝剂用量少，水处理费用较低。 2.2加拿大某饮用水厂

该饮用水厂处理水量为28，000m3/d，于1998年11月建成投产，由5组独立运行的膜池组成。每个膜池产水量为5，600 m3/d，每个膜池配套一台透过液泵和鼓风机。该水厂的处理工艺如下：

原水 粗格栅 前氯 浸没式超滤 液氯消毒 出水

图2 加拿大某水厂工艺流程图

由于原水（湖水）水质较好，超滤前省去了絮凝剂投加。原水经粗格栅，加氯后直接进入浸没式膜池进行过滤。超滤膜孔径为0.035um，能有效去除水中的悬浮颗粒、细菌和病毒。膜处理后水经液氯消毒，供Collingwood市居民饮用。

根据水质检验结果，处理后水质浊度由原水的1.40NTU降为0.05NTU以下，对隐孢子虫和贾第虫的对数去除率均大于6log，对细菌的对数去除率大于4log，对病毒的对数去除率大于3log。 2.3国内某膜法自来水厂

该自来水厂采用超滤（UF）和反渗透（RO）两级膜过滤，其中超滤系统总产水量为30000 m3/d，反渗透系统总产水量为20000m3/d。该水厂的处理工艺如下：

图3 国内某水厂工艺流程图

以微污染海涂水库水为源水，采用以超滤（UF）和反渗透（RO）为核心的组合工艺。源水经过常规处理后投加杀菌剂消毒，然后进入超滤系统，超滤处理后的水进入反渗透脱盐系统。反渗透滤后水与部分未脱盐水勾兑，产品水经消毒后供水。实际生产运行表明，“UF+RO”工艺作为含盐量较高的微污染海涂水库水的深度处理工艺是可行的，能得到安全、卫生的饮用水。 3、滤膜与水质

如图4，水中的致病微生物的尺寸，病毒20nm至数百nm，细菌数百nm至数μm，原生动物数μm至数十μm ，藻类-数μm至数百μm。滤膜按孔径由小到大分为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜。其中反渗透膜的孔径约0.0001 nm左右，除水分子和部分可溶性盐能透过外，其它物质均被截留；纳滤膜的孔径0.001nm左右，超滤膜的孔径数0.1nm，能将水中的微生物几乎全部去除，是最有效的去除水中微生物的方法。微滤膜的孔径为数百nm，不能充分截留去除病毒和细菌。

大量医学研究表明，饮用水是人体摄取必需的矿物质微量元素的重要途径。人体若长期饮用缺少微量元素的纯净水，会造成严重营养失衡，特别是对老年人、发育中的儿童、孕妇的影响尤为明显。如果