膜法處理技術在農村飲用水中應用

1、杭州水處理技術研究開發(fā)中心膜法處理技術在農村飲用水中應用膜法處理技術在農村飲用水中應用申屠勛玉趙丹青（杭州水處理技術研究開發(fā)中心，浙江杭州 310012 ）摘要： 本文擬結合飲用水衛(wèi)生與安全指標分析，并簡要介紹膜法處理技術，為農村飲用水安全工程提供建議和科學依據(jù)。關鍵詞： 農村飲用水，微污染，水質標準，水與健康，膜分離技術一、飲用水衛(wèi)生與安全指標及農村飲用水存在的隱患隨著社會經濟的發(fā)展，不少地方地下水超量開采及地表水受生活、生產污染較大，不少地區(qū)本身就存在水資源匱乏，從總體上說，農村飲用水存在較大安全隱患。農民的飲用水問題一直是農村工作的重點，且農村飲用水工程數(shù)量多、規(guī)模小、水質差的實際情況，

2、本文擬結合飲用水衛(wèi)生與安全指標分析，并簡要介紹膜法處理技術，為農村飲用水安全工程提供建議和科學依據(jù)。控制飲用水衛(wèi)生與安全的指標包括微生物學指標、水的感官性狀和一般化學指標、毒理學指標、放射性指標四大類。水是傳播疾病的重要媒介，因此微生物學指標是飲用水重要的安全指標。飲用水中的病原體包括細菌、病毒以及寄生型原生動物和蠕蟲，其污染來源主要是人畜糞便。理想的飲用水不應含有已知致病微生物，也不應有人畜排泄物污染的指示菌。為了保障飲用水能達到要求，采用先進高效安全的水處理工藝是很重要的。為此，我國生活飲用水衛(wèi)生標準中規(guī)定的指示菌是總大腸菌群，另外，還規(guī)定了游離余氯的指標。飲用水中余氯的測定是一項評價飲用

3、水微生物學安全性的快速而重要的指標。飲用水的感官性狀是很重要的，感官性狀不良的水，會使人產生厭惡感和不安全感。我國的飲用水標準規(guī)定，飲用水的色度不應超過 15 度，也就是說，一般飲用者不應察覺水有顏色，而且也應無異常的氣味和味道，水呈透明狀，不渾濁，也無用肉眼可以看到的異物。其他和飲用水感官性狀有關的化學指標包括總硬度、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚類、陰離子合成洗滌劑、硫酸鹽、氯化物和溶解性總固第 1 頁杭州水處理技術研究開發(fā)中心膜法處理技術在農村飲用水中應用體。這些指標都能影響水的外觀、色、臭和味，因此規(guī)定了最高允許限值。例如飲用水中硫酸鹽過高，易使鍋爐和熱水器內結垢并引起不良的水味和具有輕瀉作用

4、，故規(guī)定其在飲用水中的限值不應超過每升250 毫克。不少地區(qū)農村飲用水鐵錳超標嚴重 , 使飲用水濁度超標 , 味覺較差 ,感官性狀總體使人們飲用時產生厭惡感。隨著工業(yè)和科學技術的發(fā)展，化學物質對飲用水的污染越來越引起人們的關注。飲用水中有毒化學物質污染帶給人們的健康危害與微生物污染不同。一般而言，微生物污染可造成傳染病的暴發(fā)，而化學物質引起健康問題往往是由于長期接觸所致的有害作用，特別是蓄積性毒物和致癌物質的危害。只有在極特殊的情況下，才會發(fā)生大量化學物質污染而引起急性中毒。為保障飲用水的安全，確定化學物質等毒理學指標在飲用水中的最大允許限值，也就是最大允許濃度是十分必要的，這是水處理提供安全

5、飲用標準的重要依據(jù)。在我國生活飲用水衛(wèi)生標準中，共選擇 15 項化學物質指標，包括氟化物、氯化物、砷、硒、汞、鎘、鉻（六價）、鉛、銀、硝酸鹽、氯仿、四氯化碳、苯并（ ）芘、滴滴涕、六六六。人類某些實踐活動可能使環(huán)境中的天然輻射強度有所增高，特別是隨著核能的發(fā)展和同位素新技術的應用，很可能產生放射性物質對環(huán)境的污染問題。因此，有必要對飲用水中的放射性指標進行常規(guī)監(jiān)測和評價。在飲用水衛(wèi)生標準中規(guī)定了總 放射性和總 放射性的參考值。二、膜分離技術在飲用水中作用目前，針對水源的微污染，采用膜分離技術近些年來有了較大的發(fā)展，將各種有毒有害有機物、高價無機物進行攔截，減少DBP、 HASS的含量，保障飲用

6、水健康安全。2.1 膜分離技術膜分離工藝操作容易，易實現(xiàn)自動化；它在常溫下操作，適用范圍廣。用于飲用水處理的膜工藝主要是壓力驅動的膜，按有效地去除污染物的大小來分類，可分為微濾（MF）、超濾（ UF）、納濾（ NF）和反滲透（ RO）等，它們的第 2 頁杭州水處理技術研究開發(fā)中心膜法處理技術在農村飲用水中應用分離特點見下圖：懸浮物、細菌類、隱孢子蟲等0.1-10um微濾（ MF ）蛋白質、病毒、細菌、膠體等5nm-50nm超濾（ UF ）重金屬、二價鹽、色度、殺蟲劑0.5nm-5nm納濾（ NF ）單價鹽類0.1nm-1nm反滲透（ RO）H2O圖1壓力驅動膜過程示意圖從上圖可見，微濾的產水還

7、不能將水中的有害小分子有機物質去除，因而不能單獨用于生活飲用水制造；超濾對幾乎所有的離子都沒有脫除作用，而反滲透可以去除水中幾乎全部溶解性物質。納濾膜介于反滲透與超濾膜之間，它主要去除直徑為 1 個納米左右的溶質粒子，截留分子量為 200-1000。納濾膜由于其本身的特點膜本體帶有電荷性，這是使它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留小分子量有機物的能力，因此它十分適用于飲用水的深度凈化。2.2 各種膜分離技術在飲用水處理中的比較納濾膜能將劣水質中有毒有害物質去除，生成符合國家衛(wèi)生標準的生活飲用水。超濾和納濾在微生物學方面都有較高的去除率，而超濾在鐵、錳、氟、放射性指標、毒理學指標等方面則根本不

8、能去除，納濾膜卻有較好的脫除率。而現(xiàn)在水污染嚴重，污染成份復雜，納濾對小分子類寄生蟲卵、農藥殘留、殺蟲劑、洗滌劑、食品添加劑的去除效果更佳，對人體健康更安全。由于反滲透需要較高的操作壓力，且反滲透全去除水中礦物質，因此不建議在農村飲用水中選用。下面結合生活飲用水水質檢驗項目，超濾和納濾去除能力第 3 頁杭州水處理技術研究開發(fā)中心膜法處理技術在農村飲用水中應用進行比較：表 1 超濾和納濾去除能力比較表：不去除 ：部分去除：大部分去除：去除檢驗項目超濾去除率納濾去除率檢驗項目超濾去除率納濾去除率感官性狀毒理學指標化學指標色砷渾濁度鎘臭和味鉻(六價 )肉眼可見物氰化物總硬度氟化物鋁膠體態(tài)去除鉛鐵膠體

9、態(tài)去除汞錳膠體態(tài)去除硝酸鹽銅硒鋅四氯化碳揮發(fā)酚類氯仿陰離子合成洗滌劑氨氮硫酸鹽微生物學指標氯化物總大腸菌群溶解性總固體耐熱大腸菌群耗氧量病毒放射性指標三、膜法處理技術在農村飲用水應用探討膜法處理技術適用于地表水資源污染嚴重的微污染水和含鹽量較高的地下水等，將水處理成符合國家生活飲用水標準要求。而是否采用超濾或是納濾哪種膜技術，得根據(jù)當?shù)氐脑|情況而定。從前文分析可知，超濾在毒理學指標、某些化學指標的去除上無能為力，納濾卻有較好的脫除率，但超濾在設備投資、運行費用較納濾有優(yōu)勢，因此在原水受污染不嚴重，也即原水僅細菌衛(wèi)生學、濁度等指標超標的情況下選用超濾，而在受工業(yè)污染的地區(qū)和含鹽量較高的地下

10、宜采用納濾，確保人民群眾用水安全。3.1 超濾在飲用水工程中的應用第 4 頁杭州水處理技術研究開發(fā)中心膜法處理技術在農村飲用水中應用超濾近年來是各種膜處理技術發(fā)展最為迅猛的膜技術。超濾一般應用于微污染水域，此類水質濁度、 COD等含量較高，但超濾膜作為一種高分子有機物十分怕污堵。在工業(yè)應用中多采用死端過濾并利用PLC 進行頻繁的反洗和化學加藥洗，確保超濾膜減緩污，目前超濾自動運行技術發(fā)展快速，但這種單一方法未必適合于農村飲用水工程，原因在于不能對農村運行操作人員有太高的期望，一旦超濾出現(xiàn)運行不正常，操作人員很難做出及時正確的判斷和處理，這樣很容易造成膜性能的不可恢復，從而帶來具大的經濟損失。為

11、了確保超濾長期穩(wěn)定運行，建議加強超濾的預處理。我們推薦的工藝路線如下：原水絮凝沉淀反應多介質過濾超濾裝置產水消毒入管網(wǎng)超濾出水一般能保證出水濁度、細菌衛(wèi)生學等指標的安全。3.2 納濾在飲用水工程中的應用納濾處理優(yōu)質飲用水工程工藝流程如下：原水絮凝沉淀反應多介質過濾納濾裝置產水消毒入管網(wǎng)系統(tǒng)原水經絮凝沉淀反應進行一級預處理，再經多介質濾器二級預處理，在此過程中，水中的懸浮物、膠體、藻類、細菌等被基本去除，并且產水水質達到納濾裝置的進水要求。多介質濾器產水再經納濾裝置，產出合格納濾產水。納濾產水加氯后供用戶使用。納濾裝置應設置產水低壓沖洗功能，及時除去雜質，防止其在膜表面的沉積，能夠在污染層粘附膜表面前得以松動并被沖出，降低膜元件的清洗頻率，減緩膜元件的產水量、脫鹽率等性能參數(shù)的衰減。納濾產水能保證出水濁度、細菌衛(wèi)生學、毒理學等指標的安全，并且能除去水的硬度，部分去除溶解性鹽，可以廣泛應用于農村飲用水處理。四、結語盡管這幾年膜法處理得到了快速的發(fā)展，但