膜技术在饮用水处理中的应用
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摘 要：超滤处理工艺对颗粒物、细菌等处理效果显著，其组合工艺可实现对微污染水源水及含消毒副产物水体的深度处理效果;纳滤处理工艺对低分子有机物去除、饮用水水质软化等方面有很好的效果，其在饮用水净化方面也具有一定的优势;通过膜前预处理技术和膜改性，提高膜的亲水性能，可有效缓解膜污染，强化有机物的去除。
关键词：饮用水净化;超滤技术;纳滤技术;膜污染缓解
维护饮用水安全即是保障人民身体健康，促进经济和社会发展。根据2017年中國环境状况公报数据，地级及以上城市898个在用集中式生活饮用水水源水质监测断面中，有813个监测水质达标，占总数的90.5%，其中地表水水源达标率为93.7%，地下水水源达标率为85.1%。然而，城镇饮用水水源地及供水系统污染事故时有发生，饮用水安全仍然需要时刻保护。[1]膜技术是一种高效、经济的水污染治理技术，在饮用水的净化、海水淡化以及污水治理等方面均有较广泛的应用。常用饮用水净化的膜技术主要有超滤（Ultrafiltration，UF）、纳滤（Nanofiltration，NF）等。
1 超滤技术
超滤处理工艺对于颗粒悬浮物、胶体、浊度和细菌等污染物可以高效去除，比常规工艺在浊度、颗粒物的去除率更高。研究表明，处理出水浊度平均低于0.1NTU，对污染物的截留去除率可高达99.9%。[2]超滤工艺对饮用水源中的抗生素残留也有一定的去除效果。[3]
由于超滤筛除分子量较多，其对有机物筛除效果一般，因此可以和良好有机物去除功能的工艺如前预氧化和吸附联合使用。粉末活性炭与超滤组合工艺、混凝与超滤组合工艺等，显著增强了微污染水源水的深度处理效果。[4]对于饮用水处理中不可避免产生的消毒副产物，臭氧-活性炭-超滤深度处理工艺可确保进一步去除消毒副产物及有机物。[5]
在实际应用过程中，超滤处理工艺因其水质适应性强、处理效果好，可根据实际运行的场地、环境的要求，按需要增加或者减少膜组件，相比于传统工艺，其占地面积大大减少。因此，在农村饮用水处理中，超滤处理工艺是值得深入推广的技术。[6]
2 纳滤技术
饮用水相关指标对硝酸盐、硬度、氟化物有严格的限值要求，而纳滤处理工艺对低分子有机物去除、饮用水水质软化等方面有很好的效果，因此，其在饮用水净化方面也具有一定的优势。
大分子有机物可以被纳滤膜工艺完全除去，同时该工艺可以选择性筛除不需要的无机物，还能对分子量于200～1000Da的中性溶质进行选择性分离。[7]研究发现，针对饮用水中的内分泌干扰物双酚A（BPA），聚酰胺复合纳滤膜筛除效率达到90%。[8]
由于膜的性质和膜工艺的应用存在着一定的局限性，通过把两种或两种以上的膜工艺组建实验，以此解决膜净化饮用水中存在的问题。
3 膜污染缓解
膜污染会造成膜工艺运行的困难、成本的增加、膜使用寿命的缩短，常规方法如气水冲洗、化学试剂清洗等无法解决深度污染问题，因此，推广适用的膜前预处理技术和膜材料的改性开发是研究发展的趋势。
水体所含有机物中的亲水性成分会阻挡膜的过滤孔道，部分被膜孔吸附，在膜面造成污染。因此，提高亲水性有机化合物的去除效率，可有效减少膜污染。[9]臭氧与粉末炭的组合可能存在较好的协同作用。臭氧主要氧化大分子有机组分，将其转化为中分子和亲水小分子。粉状炭可以吸附小分子有机物质，这也可以减轻膜污染。臭氧和粉末碳的结合不仅可以有效地控制膜污染，还可以增强有机物的去除效率。
通过膜材料的改性亦可提高其抗污染能力。研究表明，加入一定量纳米SiO 2 形成共混超滤膜，加入的纳米SiO 2 可以对污染物在膜表面的吸附进行有效阻止，同时提高了膜的亲水性，增加孔隙率、增大纯水通量，减少膜的表面粗糙程度、改善了膜的抗污染性能。
4 结论
（1）超滤处理工艺对颗粒物、细菌等处理效果显著，其组合工艺可实现对微污染水源水及含消毒副产物水体的深度处理效果。
（2）纳滤处理工艺对低分子有机物去除、饮用水水质软化等方面有很好的效果，其在饮用水净化方面也具有一定的优势。
（3）通过膜前预处理技术和膜改性，提高膜的亲水性，可有效缓解膜污染，强化有机物的去除。
参考文献：
[1]孙宏亮，李璐，张涛，等.我国饮用水安全保障现状与对策分析[J].环境与可持续发展，2015，
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[2]高东辉，曲敬波.超滤膜技术在饮用水处理中的应用和研究进展[J].北方环境，2013，10（25）：7-10.
[3]闭凤丽，李志广，张凌云，等.饮用水处理工艺之抗生素去除效果初探[J].环境化学，2018，37（5）：1172-1174.
[4]朱振榕.超滤技术在微污染水源水深度处理中的应用探析[J].可持续发展，2018，7：58-59，
[5]蔡广强，刘伟，张金松，等.活性炭-超滤深度处理工艺对三氯乙醛生成潜能的影响及其对饮用水中有机物的去除[J].环境工程学报，2018，12（2）：454-459.
[6]付文艺.超滤膜技术在农村饮水工程中的应用研究[J].农村实用技术，2018，6：52-54.
[7]成海亮，肖宏康.纳滤膜的应用现状[J].新材料产业，2015，5（33）：189-121.
[8]孙晓丽，王磊，程爱华，等.腐殖酸共存条件下双酚A的纳滤分离效果研究[J].水处理技术，2008，34（16）：19-22.
[9]鄢忠森，瞿方术，梁恒，等.超滤膜污染以及膜前预处理技术研究进展[J].膜科学与技术，2018，34（4）：108-114.
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