超滤膜技术在现代化净水厂的应用
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摘要：随着我国整体经济的快速发展，我国净水技术有了很大的提高。我国是水资源短缺且分步不均衡的大国，水资源在社会发展中的重要性不言而喻，我国为了快速发展而对水资源形成了较为严重的污染破坏，使得资源、环境成为经济发展的限制因素之一。为了提高供水水质标准，提高对水资源的利用率，科研人员积极研究分离技术，对微污染水进行分离净化处理，从而提高现代化净水厂的工作效率和质量。
关键词：超滤膜技术;现代化净水厂;应用
引言
水资源的重要性已经不言而喻了。随着社会经济的高速发展，人民生活水平日益提高，城市饮用水水质要求更加严格，供水保证率和供水安全度将会不斷提高，尤其是体现感官性状、一般化学指标以及微生物含量等综合情况的浊度指标日趋严格。
1超滤膜技术
超滤膜是一种表面有一定大小单向通行微孔的膜，这些膜的微孔有对称、非对称共2种分布方式，净水厂中应用的超滤膜多是非对称膜。超滤膜的微孔直径介于0.005～10μm之间，属于纳滤和微滤的中间体，在膜两侧压力不同的情况下，某些尺寸较小的溶质分子和溶剂可以通过单向通行的微孔，而尺寸超过微孔通行范畴的溶质分子和悬浮物则被阻挡无法通过超滤膜，从而实现了利用超滤膜对液体进行分离、纯化和浓缩的生产需求。被超滤膜分离后，通过了超滤膜微孔的尺寸较小溶质分子和溶剂组成了滤过液，是超滤膜技术应用的生产目标，而未通过超滤膜微孔的尺寸较大溶质分子则停留在超滤膜表面等待处理，被称为有机胶体[1]。除饮用水水质提升外，超滤膜技术在超纯水制取、海水淡化、海盐提纯、锅炉供水脱盐、工业废水净化处理、城市废水净化处理等领域都有着广阔的应用空间，可以说超滤膜技术的应用和研发与我国水资源利用、水污染处理等领域的发展息息相关，已经得到我国科研工作者的重视，近20余年中，我国在超滤膜技术领域中投入了大量的人力物力进行研发，中空纤维式PVDF超滤膜的问世是我国近20年时间投入的产出，标志着我国在超滤膜技术领域中已经位列世界前沿。超滤是指在压力作用下，一部分低分子溶剂或溶质通过膜孔到达膜的两侧，而聚合物溶质和其他乳化胶束被截留，然后进行溶液分离。该技术的截留机理主要是筛网，膜表面的化学性质也起到一定的作用。在超滤分离过程中，聚合物和胶体物质在溶液中施加一定压力后被吸附，在筛选和截留的作用下完成分离过程。超滤包括500多个水分子，主要是大分子和直径在0.005～10μm之间的胶体，如油漆颜料、淀粉、细菌和蛋白质。超滤膜技术在环境工程水处理中的应用具有以下优点：（1）超滤膜技术出水水质非常好，非常稳定，出水浊度与原有水质差别不大，一般低于0.1nt。（2）出水微生物安全性较高。所有细菌和隐孢子虫都可以通过超滤膜被截留在水中。（3）消毒副产物少，出水化学安全性高。（4）超滤前不需要加入混凝剂，或只是加入少量的混凝剂，这样水就不会出现铁、锰等金属超标现象;（5）超滤工程供水规模也很灵活。对于任何规模的供水，只需适当增加或减少相应的组成部分，扩建也非常方便。（6）工艺比较简单，主要是以压力为驱动力，操作方便，维护控制更方便;（7）减少水处理周期，减少面积，大大提高处理效率。
2超滤膜技术在现代化净水厂应用的要点
2.1饮用水处理工艺中的预处理
（1）杀死水体中存在的细菌和藻类。超滤在筛分过程中，大分子物质和溶质会粘附于膜表面，在一定的营养环境中，这些截留微生物会不断生长繁殖，致使超滤膜孔堵塞。需要在原水中加入次氯酸钠、臭氧等氧化剂进行灭菌。对超滤膜组件也需进行灭菌，防止膜孔堵塞，以免影响水质。（2）去除胶体和悬浮物物质。3超滤膜可以去除部分胶体和悬浮物，但是不够彻底。在原水中加入絮凝剂可有效的去除胶体物质和悬浮物，必要时加入助凝剂提高去除效果。（3）去除水体中可溶性有机物[2]。水体中存在的可溶性有机物容易损坏超滤膜组件，堵塞中空纤维超滤膜膜孔，利用氧化法和吸附法可有效的去除。一般用氯或次氯酸钾进行氧化，利用活性炭吸附也可去除水中可溶性有机物。
2.2契合净水厂系统配制
净水厂在市场中能够选购的超滤膜来自不同的生产厂家，拥有不同的微孔分布方式，适用于不同冲洗模式，在相同的跨膜压差情况下表现出的产水率、抗污染性能都有所不同，因此，净水厂在引入超滤膜技术时，需要考虑净水厂中既有的系统配置，根据跨膜压差、产水率需求、冲洗模式、化学清洗频率等实际情况确定超滤膜及其产品的型号、生产厂家。确定超滤膜及其产品后，净水厂还需要在正式投入生产前进行现场试验，验证既有系统配置与超滤膜及其产品的匹配程度，若匹配程度与预期不符，则需要重新进行评估和选购，避免成本浪费和系统设备磨损，提高净水厂系统运行安全以出水水质及安全。
2.3净水厂预处理技术对超滤系统的影响
超滤技术使用精细的高分子材料过滤单元，因此超滤系统对进水有一定要求，必须设置预处理设备。在净水厂中，饮用水源一般为Ⅰ类或Ⅱ类水体，通常设混凝沉淀工艺装置，位于超滤系统前段的混凝沉淀工艺所投加的药剂和残留量对超滤膜系统存在一定的影响[3]。在混凝剂的选取上，一般优先采用铁盐混凝剂，铁盐絮状胶体颗粒团粒径较大，更利于超滤膜去除，其出水浊度优于采用铝盐混凝剂。另外，混凝剂反应不充分时，会在后续工艺中继续进行絮凝反应，造成产水浊度升高。在高密度沉淀池中会投加助凝剂，通常采用有机高分子助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），其分子量很高，有很强的黏性，残留的PAM对超滤膜有较大的污堵影响，一定要将预处理出水中PAM的含量控制在安全值范围内。因此在净水厂运行过程中，对于沉淀池出水中混凝剂和助凝剂的含量应进行重点监控。
2.4做可溶性有机物去除预处理
溶于水的可溶性有机物通常包括低级醇、多元醇、低级醛、低级羧酸、多元羧酸、磺酸、苯酚等，这些可溶性有机物的存在容易导致超滤膜微孔的堵塞，影响超滤膜及其组件的工作质量和效率，影响净水厂出水质量和安全[4]。因此，使用超滤膜技术的净水厂需要预先做好可溶性有机物的去除工作，同样利用氧化法或活性炭吸附过滤法，借助次氯酸钾等氧化剂与活性炭等吸附剂做配合，降低净水厂进水水体中可溶性有机物的含量，避免超滤膜微孔被可溶性有机物堵塞，提高超滤膜及其组件的工作质量及效率，提高净水厂出水水质及安全性。
结语
随着科学技术的进一步提高，超滤膜技术拥有了更加广阔的应用空间，在现代化净水厂中的应用效率也得到进一步的提高，正是因为超滤膜技术的存在，净水厂出水质量和安全性才得到了保障，水资源利用率提高，水污染处理效果得到有效推进，因此，在应用超滤膜技术过程中，要做好运维工作，优化预处理系统，防止超滤膜设备堵塞、不匹配等问题的出现，充分发挥超滤膜技术的作用，提高净水厂生产效率和质量。
参考文献
[1]房燕.超滤膜在现代化净水厂的应用[J].科技资讯，2012（5）：97.
[2]周正协.超滤膜组合工艺在大型现代化桃源水厂中的应用[J].中国给水排水，2018，34（14）：71-76.
[3]许嘉炯，马军，王如华，等.净水厂改造中超滤工艺优化与工程应用[J].给水排水，2015，51（7）：13-18.
[4]王秀芳.超滤膜技术在宁波市江东水厂升级改造中的应用[J].中国给水排水，2016，32（18）：77-79.
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