納濾膜技術和微污染水的處理辦法

周曉明

摘 要：人類健康會受到飲用水水源污染的直接影響，因此相關部門以及工作人員必須提高對凈水工作的重視程度。常規水處理工藝在實際對微污染水進行處理時已經很難達到健康用水標準，為在真正意義上實現對上述現象的改善必須實現對納濾膜技術的使用。本文主要對納濾膜技術和微污染水的處理辦法進行探究，這對凈水工作的順利開展有極大的促進作用。

關鍵詞：微污染水；納濾；膜分離；水處理

在經濟的大力發展之下水污染呈現出越來越嚴重的現象，人們對飲用水水質的重視程度也在逐漸上升。從國際角度來說，在實際對飲用水標準中的有機物含量進行管理時也越來越嚴格?，F階段我國大部分飲用水水源已經受到污染，這對人類健康造成巨大威脅，我國社會的持續、和諧發展也會受到一定程度的破壞，這對供水以及水處理行業提出全新的問題與挑戰。

一、納濾膜分離技術

納濾膜技術是一種新型的壓力驅動膜分離技術，主要介于反滲透膜技術（RO）和超濾膜技術（UF）之間。在反滲透膜衍化的基礎之上形成納濾膜技術，相對于反滲透膜技術來說，納濾膜技術在制作上具有更加細致的特征，納濾膜的孔徑也在反滲透膜與超濾膜之間，其孔徑范圍在納米級的涵蓋范圍之內，荷負電是納濾膜技術是一種新型的壓力驅動膜分離技術，主要介于反滲透膜技術（RO）和超濾膜技術（UF）之間。在反滲透膜衍化的基礎之上形成納濾膜技術，相對于反滲透膜技術來說，納濾膜技術在制作上具有更加細致的特征，納濾膜的孔徑也在反滲透膜與超濾膜之間，其孔徑范圍在納米級的涵蓋范圍之內，荷負電是納濾膜表面不可缺少的物質先，但在電荷不同以及價數離子不同的情況下其電位也會呈現出一定的差異。

納濾膜獨特的性能主要是由其孔徑以及表面特征決定，篩分以及溶解擴散并存可實現對納濾膜分離機理的直觀反應，需要注意的是電荷排斥效應也在上述范圍涵蓋之內，二價以及多價離子可在這一過程中被有效清除。為在真正意義上促使分子量大于200的各類物質實現有效的去除必須在結合實際的基礎上實現對納濾膜技術的應用，單價離子以及分子量低于200的物質也是在此種情況下清除。納濾膜技術不僅在分離性能上遠遠超過超濾和微濾，通過對反滲透膜進行比較后我們發現去除單價離子、過程滲透壓低、操作壓力低、省能是納濾膜技術的顯著優勢與特征。卷式是商用納濾膜組件的主要形式，還有兩種形式為管式以及中空纖維。

二、納濾膜技術在微污染水處理中的作用

1.去除有機物

微污染水源中的有機物主要為：天然有機物（Nom）、人工合成有機物（如除草劑、殺蟲劑、各類農藥等）；天然有機物中的腐殖酸和富里酸消毒致癌性副產物-三鹵化合物（THMs）前驅物；合成有機物大多為有毒物，具有難于降解、在環境中有一定的殘留水平、生物富集性、三致作用和毒性等性質，常規水處理工藝難以徹底去除；納濾膜技術則可有效去除各類天然有機物、去除各類殘留合成有機物、去除消毒副產物前驅物、去除三致物質，處理后水質完全能達到健康飲用水標準。通常采用納濾膜技術對水進行凈化處理，可去除水中90%～95%的色度，80%～85%的TOC，90%～95%的THMFP（THMs前驅物）和大部分硬度，而水中Na+、Cl-等單價離子的去除率則隨所用納濾膜而不同。

2.去除藻類和細菌及病原微生物

藻類是飲用水致突變物質的重要前驅體之一，是飲用水處理中生物穩定性的不安定因素，而且有毒藍藻滋生繁衍會產生危害極大的藻毒素，富營養水源經常規水處理工藝處理后很難避免藻毒素的存在。藻類粒徑通常在1微米以上，納濾膜預處理即可大部分去除，剩余部分則可由納濾膜去除，藻毒素則完全可由納濾膜截留去除。膜分離技術消毒，是指通過膜技術的篩除作用，將細菌和病原體截留在進水中，從而使滲透水中不含有任何細菌和病原體，而非指對細菌和病原體的滅活作用。

3.去除無機膠體顆粒和重金屬離子

無機膠體顆粒具有較大的比表面積，對水中有機物質有一定的吸附作用，同時具有離子交換功能，從而導致無機膠體顆粒的荷電性質發生變化，增加了膠體的電位，使膠體穩定性增加，常規處理難度增大。通常膠體顆粒粒徑在1nm～1μm之間，對于預處理不能去除的無機膠體顆粒，納濾膜完全可以將其去除，通常經納濾膜處理后水的濁度小于0.02NTU。

根據納濾膜的分離特性，膜對水中的二價和高價離子具有很高的脫除率，對高價金屬離子的去除率通?？蛇_98%以上，對二價金屬離子如Ca、Mg等離子的去除率亦高達95%以上，因而納濾膜技術完全可以去除水中的各類重金屬離子，處理后水中重金屬離子含量完全達到健康飲用水標準。

三、納濾膜技術水凈化應用中的幾個問題

1.工藝設計

納濾膜技術水凈化的工藝設計、要求和計算與反滲透過程類似，多為一級連續流程。但由于NF膜的獨特性能和分離特性，與反滲透過程相比，納濾膜技術工藝過程設計存在以下特點：過程操作壓力低，通常NF操作壓力在0.5～1.0MPa范圍內；沿程壓力損失占操作壓力的比例大，設計時應嚴格控制沿程壓力損失；工藝設計通常采用短流程工藝；必須嚴格控制流速，流速過高，沿程壓力損失過大，而流速過低，則濃差極化增大，膜污染加重，導致膜壽命下降；必須嚴格控制通量，以延長膜使用壽命。

2.預處理

用納濾膜技術處理微污染水時，對原水進行預處理是確保納濾系統正常運轉、減輕膜污染、延長膜使用壽命的關鍵，預處理是納濾膜技術凈化微污染水工藝流程中不可缺的工序。預處理的目的通常為除去懸浮固體、降低濁度，抑制和控制微溶鹽的沉淀，調節和控制進水的溫度和pH，殺死和抑制微生物的生長，去除各種有機物，防止鐵、錳等金屬氧化物和二氧化硅的沉淀等。只有認真的預處理，使進水水質符合納濾膜分離過程要求，則納濾膜分離過程才能正常進行，很少污染，很少清洗，很少事故，膜壽命長，出水水質好。

3.膜污染

與其他膜分離過程一樣，納濾膜技術處理微污染水過程中也存在膜污染問題。由于納濾膜孔徑較小，且膜表面荷電，而微污染水原組成相當復雜，實際使用過程中，納濾膜面上很容易產生污染物沉積，污染物的沉積將直接導致膜污染，影響處理效果，增加清洗頻率和運行費用，縮短膜使用壽命，因而膜污染及其控制是納濾膜技術應用于微污染水處理的關鍵技術問題之一。

四、結語

隨著我國膜技術水平的不斷進步，膜工業的不斷發展，尤其是國產高性能納濾膜元件產品的工業化規模生產和產品性能的不斷提高，納濾膜技術制水成本將大大降低，完全可替代常規處理工藝。納濾膜分離技術在微污染水處理和飲用水凈化領域必將具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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