超濾膜技術在現代化凈水廠的應用

呂佳言

摘要：隨著我國整體經濟的快速發展，我國凈水技術有了很大的提高。我國是水資源短缺且分步不均衡的大國，水資源在社會發展中的重要性不言而喻，我國為了快速發展而對水資源形成了較為嚴重的污染破壞，使得資源、環境成為經濟發展的限制因素之一。為了提高供水水質標準，提高對水資源的利用率，科研人員積極研究分離技術，對微污染水進行分離凈化處理，從而提高現代化凈水廠的工作效率和質量。

關鍵詞：超濾膜技術;現代化凈水廠;應用

引言

水資源的重要性已經不言而喻了。隨著社會經濟的高速發展，人民生活水平日益提高，城市飲用水水質要求更加嚴格，供水保證率和供水安全度將會不斷提高，尤其是體現感官性狀、一般化學指標以及微生物含量等綜合情況的濁度指標日趨嚴格。

1超濾膜技術

超濾膜是一種表面有一定大小單向通行微孔的膜，這些膜的微孔有對稱、非對稱共2種分布方式，凈水廠中應用的超濾膜多是非對稱膜。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，在膜兩側壓力不同的情況下，某些尺寸較小的溶質分子和溶劑可以通過單向通行的微孔，而尺寸超過微孔通行范疇的溶質分子和懸浮物則被阻擋無法通過超濾膜，從而實現了利用超濾膜對液體進行分離、純化和濃縮的生產需求。被超濾膜分離后，通過了超濾膜微孔的尺寸較小溶質分子和溶劑組成了濾過液，是超濾膜技術應用的生產目標，而未通過超濾膜微孔的尺寸較大溶質分子則停留在超濾膜表面等待處理，被稱為有機膠體[1]。除飲用水水質提升外，超濾膜技術在超純水制取、海水淡化、海鹽提純、鍋爐供水脫鹽、工業廢水凈化處理、城市廢水凈化處理等領域都有著廣闊的應用空間，可以說超濾膜技術的應用和研發與我國水資源利用、水污染處理等領域的發展息息相關，已經得到我國科研工作者的重視，近20余年中，我國在超濾膜技術領域中投入了大量的人力物力進行研發，中空纖維式PVDF超濾膜的問世是我國近20年時間投入的產出，標志著我國在超濾膜技術領域中已經位列世界前沿。超濾是指在壓力作用下，一部分低分子溶劑或溶質通過膜孔到達膜的兩側，而聚合物溶質和其他乳化膠束被截留，然后進行溶液分離。該技術的截留機理主要是篩網，膜表面的化學性質也起到一定的作用。在超濾分離過程中，聚合物和膠體物質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程。超濾包括500多個水分子，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、細菌和蛋白質。超濾膜技術在環境工程水處理中的應用具有以下優點：（1）超濾膜技術出水水質非常好，非常穩定，出水濁度與原有水質差別不大，一般低于0.1nt。（2）出水微生物安全性較高。所有細菌和隱孢子蟲都可以通過超濾膜被截留在水中。（3）消毒副產物少，出水化學安全性高。（4）超濾前不需要加入混凝劑，或只是加入少量的混凝劑，這樣水就不會出現鐵、錳等金屬超標現象;（5）超濾工程供水規模也很靈活。對于任何規模的供水，只需適當增加或減少相應的組成部分，擴建也非常方便。（6）工藝比較簡單，主要是以壓力為驅動力，操作方便，維護控制更方便;（7）減少水處理周期，減少面積，大大提高處理效率。

2超濾膜技術在現代化凈水廠應用的要點

2.1飲用水處理工藝中的預處理

（1）殺死水體中存在的細菌和藻類。超濾在篩分過程中，大分子物質和溶質會粘附于膜表面，在一定的營養環境中，這些截留微生物會不斷生長繁殖，致使超濾膜孔堵塞。需要在原水中加入次氯酸鈉、臭氧等氧化劑進行滅菌。對超濾膜組件也需進行滅菌，防止膜孔堵塞，以免影響水質。（2）去除膠體和懸浮物物質。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和懸浮物，必要時加入助凝劑提高去除效果。（3）去除水體中可溶性有機物[2]。水體中存在的可溶性有機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行氧化，利用活性炭吸附也可去除水中可溶性有機物。

2.2契合凈水廠系統配制

凈水廠在市場中能夠選購的超濾膜來自不同的生產廠家，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出的產水率、抗污染性能都有所不同，因此，凈水廠在引入超濾膜技術時，需要考慮凈水廠中既有的系統配置，根據跨膜壓差、產水率需求、沖洗模式、化學清洗頻率等實際情況確定超濾膜及其產品的型號、生產廠家。確定超濾膜及其產品后，凈水廠還需要在正式投入生產前進行現場試驗，驗證既有系統配置與超濾膜及其產品的匹配程度，若匹配程度與預期不符，則需要重新進行評估和選購，避免成本浪費和系統設備磨損，提高凈水廠系統運行安全以出水水質及安全。

2.3凈水廠預處理技術對超濾系統的影響

超濾技術使用精細的高分子材料過濾單元，因此超濾系統對進水有一定要求，必須設置預處理設備。在凈水廠中，飲用水源一般為Ⅰ類或Ⅱ類水體，通常設混凝沉淀工藝裝置，位于超濾系統前段的混凝沉淀工藝所投加的藥劑和殘留量對超濾膜系統存在一定的影響[3]。在混凝劑的選取上，一般優先采用鐵鹽混凝劑，鐵鹽絮狀膠體顆粒團粒徑較大，更利于超濾膜去除，其出水濁度優于采用鋁鹽混凝劑。另外，混凝劑反應不充分時，會在后續工藝中繼續進行絮凝反應，造成產水濁度升高。在高密度沉淀池中會投加助凝劑，通常采用有機高分子助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），其分子量很高，有很強的黏性，殘留的PAM對超濾膜有較大的污堵影響，一定要將預處理出水中PAM的含量控制在安全值范圍內。因此在凈水廠運行過程中，對于沉淀池出水中混凝劑和助凝劑的含量應進行重點監控。

2.4做可溶性有機物去除預處理

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

結語

隨著科學技術的進一步提高，超濾膜技術擁有了更加廣闊的應用空間，在現代化凈水廠中的應用效率也得到進一步的提高，正是因為超濾膜技術的存在，凈水廠出水質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，因此，在應用超濾膜技術過程中，要做好運維工作，優化預處理系統，防止超濾膜設備堵塞、不匹配等問題的出現，充分發揮超濾膜技術的作用，提高凈水廠生產效率和質量。

參考文獻

[1]房燕.超濾膜在現代化凈水廠的應用[J].科技資訊，2012（5）：97.

[2]周正協.超濾膜組合工藝在大型現代化桃源水廠中的應用[J].中國給水排水，2018，34（14）：71-76.

[3]許嘉炯，馬軍，王如華，等.凈水廠改造中超濾工藝優化與工程應用[J].給水排水，2015，51（7）：13-18.

[4]王秀芳.超濾膜技術在寧波市江東水廠升級改造中的應用[J].中國給水排水，2016，32（18）：77-79.