膜技术在饮用水处理上的应用与发展_胥标

大量的生活和工业废水排入水体 ，使人类赖以生存的水源日益受到污染 。 限于经济发展的水平 ，系统地改造现有水厂的设施 ，推广深度处理工艺以全面提高管网水的水质 ，目前尚难以实现 。 因此 ，寻找一种占地面积小 、维护管理方便 、处理水质稳定的工艺方法 ，获得优质的饮用水是解决目前我国城市饮水问题的一个重要途径 。 膜技术作为饮用水处理的一个独立工艺 ，是水处理领域近十年来最重要的技术突破 。 随着膜工艺日渐成熟 ，价格逐年降低 ，其在未来饮用水处理中具有广泛的应用前景 。1 膜技术简介国际理论与应用联合会 (膜定义为 “一种三维结构 ，三维中的一度 (如厚度方向 )尺寸要比其余两度小得多 ，并可以通过多种推动力进行质量传递 ”，该定义强调了维度的相对大小和功能 。 膜也可以定义为两个均相之间的一个不连续区间 ，即有选择性的屏蔽 。 膜的分离作用也就是借助膜在分离过程中的选择渗透作用 。1由于膜与渗透组分之间的物理或化学性质的不同 ，膜可以使某一特定组分更容易通过 。用膜技术及特点按膜孔大小应用于饮用水处理的膜可分为微滤 (超滤 (、纳滤 (反渗透 (（1） 微滤 （滤是一种以压力为动力 ，以滤膜的截留作为基础的高精密过滤技术 。 微孔滤膜孔径范围一般为 0m。微滤膜过滤技术特点是 ：膜孔径均一 ，过滤精度高 ，滤速快 ，吸附量少 ，无介质脱落等 。（2） 超滤 （滤是以压力为驱动力 ，利用超滤膜的高精度截留性能进行固液分离或者使不同分子量物质分级的膜分离技术 。超滤技术特点是 ：在以压力驱动的膜过程中 ，超滤是一种能同时进行浓缩和分离大分子或胶体物质的技术 。与反渗透相比操作压力低 ，设备投资费用和运行费用低 。 无相变 ，能耗低 ，膜选择性高 。（3） 纳滤 （滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程 。 纳滤膜对单价离子和分子量低于 200的有机物截留较差 ，而对二价或多价离子及分子量介于 200500之间的有机物有较高脱除率 。（4） 反渗透 （渗透系统由反渗透装置及其预处理和后处理三部分组成 ，是将溶液中的溶剂 ，在压力下用一种对溶剂有选择透过性的半透膜使其进入膜的低压侧 ，而溶液中的其它成分被阻留在膜的高压侧得到浓缩的过程 。反渗透技术特点是 ：无相变 ，能耗低 ，膜选择性高 ，装置结构紧凑 ，操作简便易维修和不污染环境等 。离机理微滤和超滤过程只是简单的机械筛分和扩散作用 ，通常能截留分子量 500以上 、106以下的膜分离过程称为超滤 ； 只能截留更大分子 （通常被称为分散颗粒 ）的膜分离过程被称为微滤 。纳滤膜具有离子选择性 ，因此分离过程中除了包括物理截流和筛分作用外 ，静电相互作用也起到不可估量的作用 。 在反渗透过程中 ， 占主导地位的分离机理为水优先吸附毛细管流动溶解 扩散理论 ，即溶质的渗透分为两个阶段 ：首先溶质被膜吸收或溶解 ，然后经扩散或对流通过膜 。2 滤 、微滤技术在饮用水处理中的应用超滤 、微滤技术可有效去除颗粒状物质 ，包括微生物 ，如隐膜技术在饮用水处理上的应用与发展胥标1，王晶2（1 重庆大学城市建设与环境工程学院 重庆 400045 2 重庆市江北嘴中央商务区开发投资有限公司 重庆 400024）收稿日期 ：2010介绍了当前应用较多的几种膜处理技术 ，综合调研资料分析了饮用水处理中膜技术的特点 ，为膜技术的更好发展提出了相应对策 。关键词 ：膜技术 ；膜技术应用 ；饮用水处理中图分类号 ：献标识码 ：A 文章编号 ：1671010）05胥标 (1984- )，重庆大学城市建设与环境工程学院市政工程专业硕士研究生 。5 第 9卷 总第 79期 of on of in of 建筑贾第虫 、细菌和病毒 ，并且通过预处理膜过滤前的混凝或粉末活性炭 ， 可以一定程度地降低消毒副产物前体物浓度和限制消毒过程中氧化剂需求量来减少消毒副产物 。 张捍民 、张威等2进行超滤膜去除饮用水中污染物的试验研究 ，结果表明超滤膜能够有效地去除悬浮固体及胶体 ， 试验中出水浊度始终保持在 并且出水中检不出细菌 。薛罡 、赵洪宾等3的研究也证明了这一点 ，并且发现超滤膜除铁 、锰的效率高 ，两者的去除率均达到 85%以上 。超滤 、微滤技术与反渗透和纳滤膜不同 ，它不需预处理就可直接处理高悬浮固体浓度的原水 。 处理能力小的净水厂通常采用单独的膜组件 ，而处理能力大的净水厂 （1万立方米 /天 ）通常由框架和共用的附属设备组成 ，膜组件的设计随处理水量的增加而更加优化 。 目前 ，在美国 、英国 、日本 、法国 、荷兰 、澳大利亚和南非等都已相继建立了生产性的微滤 、超滤净水厂 。滤技术在饮用水处理中的应用纳滤膜能有效去除水中致突变物质 ，使 0%。 纳滤膜还可有效地去除硬度 ，完全去除色度 。 有研究表明5，纳滤膜对于三卤甲烷前体物(卤乙酸前体物 (水合氯醛前体物 (高去除率 ，分别为 97%、94%和 86%。 纳滤膜对细菌也有很好的去除效果 ，作为物理消毒以取代常规化学消毒是可行的 。A 研究了法国 结果表明该工艺对有机物有着很好的去除效果 ，溶解性有机碳 (均去除率为 60%，农药如莠去津 (西玛津 (除率达 90%以上 ，出水中残留的微污染物绝大部分低于分析检测限度 。 李灵芝等56研究纳滤循环制水试验工艺的效果表明 ， 循环试验工艺与一段一段纳滤工艺相比 ，在同样较低的压力下 ，出水率较高 ，并且能耗降低 ，减少浓水排放 。渗透技术在饮用水处理中的应用反渗透技术为开发海水 、苦咸水资源提供了一种经济有效的途径 。 1997年 ，在我国舟山嵊山建成日产 500运行结果表明 ，反渗透膜元件脱盐率大于 99%，可将含盐量 27000的海水淡化至 200以下 。 继嵊山之后 ，在辽宁省 、浙江省 、山东省都相继建成了几个大型反渗透海水淡化站 。 这标志着我国反渗透海水淡化已步入产业化 。2000年 9月在河北沧州市建成 18000t/该系统淡水水质符合 其中溶解固体 500。3 用前景广阔除上述饮用水应用领域外 ，膜技术还可用于食品 、化工 、生物制剂 、中草药制剂 、饮料 、气体分离和净化等多种领域 。 近几年应用实践证明 ，我国膜技术已步入大规模工业应用阶段 ，市场潜力很大 ，应用前景广阔 。强高性能膜和组器开发通过国家重点科技项目攻关 ，国产反渗透 、超滤 、微滤和纳滤膜及组器开发取得了丰硕成果 ， 部分膜和组器性能达到或接近世界先进水平 ， 但高性能的反渗透和纳滤组器与世界先进水平尚有一定差距 。 所以 ，近年来大量国外反渗透膜组器涌入国内市场 。在当前形势下 ，我们应坚持引进 、消化吸收和自我开发并重的原则 ， 大力开发复合膜用新材料和高性能复合膜成膜工艺 ， 特别要加强高性能卷式和中空纤维反渗透及纳滤膜组器开发 。 尽快使国产组器全部替代进口膜组器 ，为国民经济发展作出更大贡献 。强管理及标准的制定我国于 1986年组织制定了第一个膜法水处理行业技术标准 电渗析技术 。 其内容包括电渗析术语 、离子交换膜 、电渗析器 、电渗析除盐工艺 、电渗析用于锅炉给水技术条件等 ；随后又制定了电渗析用水锅炉补给水的标准图集 ； 近年来又制定了部分反渗透 、超滤和微滤行业技术标准 ，使我国膜分离技术开发进入标准化 、规范化管理阶段 。 目前国家有关部门正在着手制定国家膜技术标准 。 建议加快这些标准的制定 ，把膜技术生产及应用管理推向更高水平 。4 结语膜技术被称为 “21世纪的水处理技术 ”，在净水处理中具有广阔的应用前景 ，但大规模的应用还有一段时间 。 就目前而言 ，膜处理工艺较适合于小水量的净水厂 。 但随着膜工艺的日趋成熟 ， 新膜的不断开发必将促进膜处理在净水处理中更广泛的应用 ，再加上其价格逐年降低 ，必将成为未来饮用水处理中最重要 、最有效的处理技术 。参考文献 ：1 顾国维 ，何义亮 . 膜生物反应器一在污水处理中的研究和应用 M. 北京 :化学工业出版社 ， 2002.2 张捍民 ，张威 ，王宝贞 . 膜技术处理饮用水的研究 J 2002，28(3).3 薛罡 ，赵洪宾 ，魏希柱等 . 超滤膜