膜技術(shù)在飲用水中的應(yīng)用

膜技術(shù)在飲用水中的應(yīng)用第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二水質(zhì)現(xiàn)狀

水是人類不可或缺的重要資源，它既是生命之源，又是發(fā)展之本，是一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的生命線。隨著我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)供水行業(yè)所面臨的突出問題是水質(zhì)問題，一方面水源普遍受到污染，另一方面水質(zhì)需求標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，而我國(guó)城市自來水水質(zhì)明顯低于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。原因一方面是由于我國(guó)現(xiàn)有水源均有不同程度的污染，而另一方面是由于我國(guó)大多數(shù)水廠仍然采用的是常規(guī)飲用水處理工藝：混凝－沉淀－過濾－消毒。

第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

面對(duì)以上問題，多種行之有效的新型水處理工藝已被開發(fā)出來，以提高飲用水水質(zhì)。強(qiáng)化常規(guī)處理、預(yù)處理和深度處理等技術(shù)都是近幾年水處理技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)飲用水深度處理是指在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上，采取進(jìn)一步的措施將常規(guī)工藝不能有效去除的微量有機(jī)污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，提高和保證飲用水水質(zhì)的安全其中較引人注目的是：

膜技術(shù)方法第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二膜技術(shù)：

膜處理技術(shù)是從20世紀(jì)70年代開始發(fā)展起來的水處理新技術(shù)，在90年代得到飛速發(fā)展。膜分離是一種物理過濾過程,故不會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物。因其具有占地面積小、出水水質(zhì)穩(wěn)定、易進(jìn)行自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn),在水處理領(lǐng)域受到了廣泛的重視。在國(guó)際水協(xié)(IWA)第三屆“前沿技術(shù)”國(guó)際會(huì)議上已被確定為未來飲用水處理主流技術(shù)。膜分離技術(shù)代表著未來水處理發(fā)展的時(shí)代潮流,被稱為21世紀(jì)的凈水技術(shù)。第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二膜分離技術(shù)是利用不同孔徑的膜進(jìn)行水與水中顆粒物質(zhì)（離子、分子、病毒、細(xì)菌、黏土、沙粒等）篩除分離的技術(shù)。根據(jù)膜孔徑從大到小排列，可以把膜濾分為微濾、超濾、納濾和反滲透4種。膜材料主要有乙酸纖維膜、芳香族聚酰胺膜、聚丙烯膜、無機(jī)陶瓷膜等。膜組件的形式主要有板式、卷式、中空纖維、管式等。第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二微濾膜的孔徑通常大于0.1μm,主要是分離去除水體中的懸浮物、顆粒物,部分去除細(xì)菌和病毒;超濾膜的孔徑范圍在0.01～0.1μm,對(duì)水體中的顆粒物、細(xì)菌、病毒、膠體、大分子有機(jī)物等污染物有很好的去除效果;納濾膜被稱為低壓反滲透膜,它的截留物質(zhì)介于反滲透和超濾膜之間,可以有效地截留多價(jià)離子如鈣和錳,但對(duì)單價(jià)離子如鈉的截留效果差;反滲透幾乎能截留水中的所有溶質(zhì),包括單價(jià)離子等。第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二在飲用水的膜濾處理工藝中,對(duì)于微污染的地面水源,較廣泛地使用微濾和超濾技術(shù)。對(duì)于地下水水源，較多地使用超濾和納濾技術(shù)。而對(duì)于苦咸水、受到重金屬污染的水源，則使用反滲透技術(shù)。第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二其中微濾和超濾膜技術(shù)由于操作壓力小、成本低而引起世界各國(guó)研究者的重視.

微濾（MF）和超濾（UF）微濾設(shè)備超濾設(shè)備第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二我們常喝的師大純凈水反滲透：第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二膜的應(yīng)用方式板片型螺旋型第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二12中空纖維型管狀型第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二微濾膜的孔徑范圍為0.1-10μm，操作壓力為0.1-0.3MPa。微濾技術(shù)介于常規(guī)過濾和超濾之間,可有效去除水中的泥沙、膠體、大分子化合物等雜質(zhì)顆粒及部分去除細(xì)菌、病毒、大腸桿菌等微生物。微濾可以替代飲用水常規(guī)處理的混凝、沉淀、過濾，在一個(gè)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)常規(guī)工藝多個(gè)處理構(gòu)筑物才能完成的凈水效果。微濾技術(shù)的特點(diǎn)第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二14微濾膜的作用機(jī)理

微濾膜具有比較整齊、均勻的多孔結(jié)構(gòu),具有孔隙率高、膜質(zhì)地薄、驅(qū)動(dòng)壓力低等特性。其截留作用不僅與孔徑大小有關(guān),還與微粒等雜質(zhì)與孔壁之間的相互作用有關(guān)。

MF膜的截留作用機(jī)理大體分為以下幾種：機(jī)械截留作用,即直接的篩分作用;物理作用或吸附截留作用,這主要基于吸附和電性能的影響;架橋作用,在孔徑入口處,微粒通過架橋作用也同樣可以被截留;網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用,這種截留是將微粒截留在膜的內(nèi)部,而不是表面。第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二15微濾膜的去除效果

盡管進(jìn)水濁度波動(dòng)較大,但膜出水濁度<1NTU,對(duì)濁度的去除率>90%。

NTU為水質(zhì)濁度單位，分解如下：NTU——NephelometricTurbidityUnitsN—用散射法測(cè)定（福爾馬肼作標(biāo)準(zhǔn)）T—濁度U—單位第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二16微濾膜對(duì)CODMn的去除效果微濾膜對(duì)CODMn的去除率為3%-35%(平均為21%)。（化學(xué)需氧量越高表明水中有機(jī)污染物越多。以高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)的值稱CODmn或簡(jiǎn)稱OC。即主要是反映水中有機(jī)物含量的一個(gè)指標(biāo)。）其它研究結(jié)果也表明,超濾對(duì)有機(jī)物的去除率一般都在20%以下。第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二17超濾技術(shù)的特點(diǎn)

超濾膜的孔徑為0.05μm-1nm,操作壓力一般為0.3-1MPa，膜的透過速率為0.5-5m3/(m2·d)?？梢匀コ鄬?duì)分子質(zhì)量在300～300000之間的大分子、細(xì)菌、病毒和膠體微粒。超濾膜有多種類型,在水廠應(yīng)用較多的超濾膜其材料主要為聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氯乙烯(PVC),運(yùn)行方式可分為浸入式和壓入式。第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二18超濾技術(shù)的應(yīng)用

在歐洲,超濾工藝在水廠中的應(yīng)用更為廣泛,以小型水廠居多,但處理能力為1×104m3/d以上的水廠已有33座。英國(guó)已有100多家水廠采用超濾膜技術(shù),總產(chǎn)水能力已達(dá)到110×104m3/d。在亞洲,超濾膜技術(shù)的應(yīng)用在近幾年的增長(zhǎng)也比較顯著。新加坡已建成一期規(guī)模為27.5×104m3/d的大型水廠，日本的超濾膜產(chǎn)水能力已接近400×104m3/d。中國(guó)在20世紀(jì)90年代中期開始超濾水處理實(shí)驗(yàn)研究，2005年5月在蘇州市第一座超濾水處理廠投入運(yùn)行。新加坡、澳大利亞、荷蘭、英國(guó)和以色列使用超濾工藝凈化自來水的處理量分別占其自來水總供水量的12.0%、4.0%、3.1%、2.0%和1.2%。第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二19反滲透膜技術(shù)的特點(diǎn)

反滲透膜的孔徑最小，在2～3nm以下。除了水分子外，其他所有雜質(zhì)顆粒（包括離子）都不能通過反滲透膜，因此反滲透膜分離得到的水為純水。反滲透技術(shù)已經(jīng)廣泛用于海水淡化、苦咸水脫鹽、工業(yè)給水高純水的制備（電子工業(yè)用水、鍋爐給水等），近年來迅速發(fā)展起來的飲用純凈水、優(yōu)質(zhì)直飲水的核心技術(shù)就是反滲透。反滲透技術(shù)的操作壓力較高，必須超過所處理水的滲透壓。對(duì)于海水淡化，操作壓力一般在3MPa以上。對(duì)于用自來水制備飲用純凈水，操作壓力一般在1MPa以下（根據(jù)原水含鹽量、純水收率、膜特性而確定）。第十九頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二20反滲透膜技術(shù)的應(yīng)用反思

反滲透膜對(duì)有機(jī)物、金屬氧化物、微生物及膠體物質(zhì)有極高的去除能力,但其對(duì)無機(jī)物去除的“良莠不分”,使水中的有益礦物質(zhì)和微量元素也同時(shí)去除.

純水具有很強(qiáng)的溶解性，當(dāng)大量飲用純水后，體內(nèi)的一些人體所必需的微量元素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被迅速溶解并排出體外,體內(nèi)物質(zhì)失去平衡，尤其是兒童和老年人如長(zhǎng)期飲用對(duì)健康不利.

該方法操作壓力高，因膜易阻塞和污染，對(duì)預(yù)處理要求嚴(yán)，操作復(fù)雜,出水率低，出水長(zhǎng)期飲用不利健康，因此不適于飲水深度處理.第二十頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二21膜污染的原因及后果一般情況下，水中污染物有懸浮物、膠體、鐵(氧化鐵和亞鐵)、微生物、結(jié)垢物(如碳酸鈣垢、硫酸垢)、有機(jī)污染物(如腐植酸和富里酸)等，這污染物可能使膜表面及內(nèi)部受污染而堵