2022年膜技术在饮用水处理中的应用分析研究.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 膜技术在城市饮用水处理中的应用讨论 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讨论的情形；关键词： 膜技术、工艺特点、健康水、优质饮用水 1、膜技术进展与现状20 世纪初至今,城市净水工艺不断变革进展；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,有效掌握了水介烈性传染病 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

2、；以“ 第一代工艺+臭氧颗粒活性炭”为代表的其次代工艺,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” ）的显现,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,第一代和其次代工艺不能有效去 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首次提出了膜分别现象,经过二个多世纪的探究讨论,膜技术得到了迅猛的进展；2 在水处理方 面,微滤、超滤、纳滤、反渗

3、透等己获得广泛应用,特殊是超滤已 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1 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 厂是加拿大的Lakeview 水厂,设计规模为360,000 m 3/d ,其远期规模为 500,000 m 3/d ；在国内,超滤膜已形成规模生产才能,能够为数万吨 / 日规模的水厂供应膜材料,且价格已降至可接受的水平；据报道 1 ,中空纤维超滤膜,每 1m 2 过滤面积约为 150 元,以 1m 2 超滤膜每小时过滤 0.1m 3水运算, 1m 3/d 的超滤膜价格为 60

4、 元；超滤膜按使用 3 年运算,为更换膜每1m 3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 一个进展方向 1 ；2、国内外膜滤应用简况 2.1 新加坡某饮用水厂该水厂供水量为273, 000m 3/d ,是目前新加坡最大的饮用水厂；该厂采纳的处理工艺简洁,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；采纳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,供应居民饮用；依据水质检验结果

5、,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2 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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28,000m 3/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 m 3/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

6、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；依据水质检验结果,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纳超滤UF）和反渗透 RO）两级膜过滤,其中超滤系统总产水量为30000 m 3/d ,反渗透系统总产水量为20000

7、m 3/d ；该水厂的处理工艺如下：3 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 国内某水厂工艺流程图以微污染海涂水库水为源水,采纳以超滤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；实际生产运行说明,“ 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

8、nm,细菌数百 nm 至数 m,原生动物数 m至数十 m ,藻类- 数 m至数百 m；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；大量医学讨论说明,饮用水是人体摄取必需的矿物质微量元素的重要途径；人体如长期饮用缺少微量元素的纯洁水,会造成严峻养分失衡,特殊是对老年人、发育中的儿童、孕妇的影响尤为明4 / 10

9、名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 显；假如水中钙、镁离子含量低,细胞就可能吸取有害健康的微量元素；饮用不含钙、镁离子或含量甚微的脱盐水,要有肯定量的溶解性总固体 抱负的是 300 mg/L和 pH值偏碱性 略高于 7.0 ；3由于反渗透膜几乎将水中盐类全部去除,处理后的水甚至纯于 蒸馏水,这样的水不能作为饮用水长期使用；纳滤膜对盐类的去除 仅次于反渗透,去除率也很高,一般作为软化水使用,且纳滤膜目 前在我国尚需要进口,成本很高,仍不能作大规模推广；超滤在将 水中的胶体微粒、不溶性的铁和锰以及细菌、病毒、贾第虫等微生

10、 物去除的同时,保留了人体必需的微量元素,既确保水质安全又保 证水质健康；因此,挑选超滤膜提高饮用水水质安全性和健康性是 可行的；5 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 可溶解的盐胶体悬浮固体0.0001 0.001 病毒1 细菌10 100mm 组织,微生物,分子寄生虫0.01 0.1 反渗透纳滤超滤病毒最小的微生物孢子砂滤毛polio virus smallest micro-Crypto- 发微滤图4：各级滤膜过滤精度简图 4、膜组合工艺特点及其应用 与传统工艺相比,膜处理工艺具有结构简洁紧凑、易于实

11、现自 动化、所需化学药剂少,出水水质稳固等优点,但亦有其局限性,如易结垢,需定期进行化学清洗；膜过滤性能受酸碱度和温度影 响；膜破旧检测困难等；其中,超滤在进水浊度高时透膜压差增长 较快；对水中中、小分子有机物,特殊是微量有机污染物的去除效 果较差,需与其它工艺组合应用；对于水质优良的原水,可直接进入超滤膜过滤,进行无药剂处 理；当原水浊度较高时,宜在膜前增设混凝沉淀单元,拓展超滤对 原水浊度的适用范畴；当原水受到有机物微污染,需在膜前增设去 除有机物的处理单元,如利用活性炭的吸附作用,将小分子有机物 絮聚成大分子颗粒,通过后续膜过滤截留去除；对于高含藻原水,就可在膜前设置气浮池进行处理；16

12、 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 超滤组合工艺比较适用于老水厂升级改造,如在常规工艺后增 设超滤,或将常规工艺滤池改为超滤池,就可有效地提高饮用水的 生物安全性,削减氯化消毒副产物生成量；在投加粉末炭的澄清 池、高密度沉淀池以及能进行粉末炭回流的絮凝沉淀系统后,设 置超滤以取代砂滤池,也是一种可以挑选的工艺；超滤可将砂滤池 滤速提高 50100%,而混凝沉淀不改造,虽沉后水浊度会有所升 高,但不影响超滤出水浊度；这样不仅提高了水质,仍提高了水 量,相当于新建一个水厂,在经济上是很有吸引力的,特殊对于需

13、要建新水厂又征地困难,就更有吸引力；5、佛山新城区优质供水工程 5.1 工程简介为实现佛山市政府对新城区启动区提出的“ 高起点、高标准、达到目前发达国家供水水质标准” 的供水目标,佛山市水业集团公 司投资约 2700 万元,在新城区启动区建设了工艺先进、生产自动化 水平较高的优质水厂；新城区优质水厂采纳浸没式超滤膜过滤系统及臭氧和二氧化氯 联合消毒技术,利用变频恒压供水技术,实行主干管定时循环回流 的供水方式,实现了出厂水可直接饮用的供水目标；净水工艺流程 如下；自来水炭滤系 统超滤系统臭氧清水池二氧化氯变频供水管网用户7 / 10 管网循环名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,

14、共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5 佛山新城区优质水厂工艺流程图以自来水为原水,经过活性炭吸附、超滤膜过滤、臭氧和二氧化氯联合消毒处理,再由供水泵组和管网送至各用户,并定期对管网水循环回流,形成一个完整闭环的水处理系统；图6：新城区优质水厂超滤膜系统采纳的膜丝、膜组件及膜列；5.2 进、出水水质对比序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 表 1 原水、出厂水水质和优质供水水质要求 部分工程 检验工程新城区启动区原水新城区优质新城区优质优质供水水质水厂膜出水水厂出厂水目标要求浊度 /NTU 0.3 0.326 0.078 0.096 色度/ 度10 5 5

15、 5 pH 7.08.5 7.35 7.46 7.38 COD Mn/mg/L 2 1.29 0.72 0.71 总硬度 以碳酸钙450 94.9 83. 93.0 计） /mg/L 溶解性总固体 /mg/L 600 140 143 143 细菌总数 /CFU/mL 50 12 1 1 总大肠菌群0 0 0 0 /CFU/100mL 粪大肠菌群 /CFU 0 0 0 0 /100mL 蓝氏贾第鞭毛虫 / 个1 0 0 0 8 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - /10L 11 隐孢子虫 / 个 /10L 1

16、 0 0 0 12 TOC/mg/L 3.0 1.74 1.70 2.00 13 铁/mg/L 0.3 0.04 0.04 0.04 14 锰/mg/L 0.1 0.01 0.01 0.01 生产运行结果说明,新城区优质水厂净水工艺处理成效良好,可有效去除浊度和COD Mn,保证出厂水浊度和COD Mn分别在 0.15NTU和0.8mg/L 以下,对细菌和“ 两虫” 有很高的去除成效,确保了出水 的生物安全性,其余各项指标均达到了佛山市新城区优质供水水质要求,有效提高了供水水质安全性,改善了出水口感；六、 小结 1）膜处理技术进展迅猛,技术进步和价格下降的空间很大,今后 在城市饮用水中的应用将

17、越来越广泛；2）膜处理技术具有出水水质稳固,易实现自动化、生产所需化学 药剂少等优点,但也存在膜污染需化学清洗等问题；3）超滤能够在去除水中有害物质的同时保留水中的有益离子,适 宜作为优质供水的处理工艺；4）以超滤为核心的组合工艺能够较好地解决当前面临的水污染处 理问题,也特别适合于老水厂的升级改造,将砂滤池改为膜池,可同时提高水厂的水量和水质；5）佛山新城区优质水厂生产实践说明,膜技术作为优质供水的处 理工艺是可行的,能得到安全、健康的饮用水；参考文献星第三代城市饮用水净化工艺的进展方向膜技术专题1 李圭白 , 杨艳玲 , 李报告 2022 9 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 周云,何义亮,膜处理技术,微污染水源净水技术及工程实例,化学工业 出版社, 2003 3 美Martin Fox,Ph.D. 著,罗敏周蓉译 王占生审健康的水中国建筑工业出版社第一作者简介：黄明珠,男,佛山水业集团新城区优质水厂生产部主管,主要从事膜法饮用水处理应用讨论工作；电话：0757）28903622,E-mail：mingzhufeizhou 10 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页