城市飲用水膜處理技術(shù).docx

文章編號(hào) :1007 - 8924 (2001) 03 - 0053 - 03城市飲用水膜處理技術(shù)王琳王寶貞楊魯豫(哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院 , 哈爾濱150090)摘 要 : 綜述了城市飲用水膜處理技術(shù) ,介紹了新型膜處理技術(shù)具有適應(yīng)的水質(zhì)范圍廣 ,出水水質(zhì)好 ,占地面積小等優(yōu)點(diǎn) ,及其在國外的推廣應(yīng)用. 這種新型的膜處理技術(shù)不僅能有效地去 除水中的濁度 、病原微生物和病原寄生蟲 ,納濾膜還能有效地去除水中的有機(jī)污染物 ,包括常 規(guī)工藝很難去除的農(nóng)藥等.關(guān)鍵詞 : 膜處理工藝 ; 濁度 ; 病原微生物 ; 有機(jī)污染物中圖分類號(hào) : x52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : a膜過濾用于飲用水處理大約有 30 年的歷史 ,但前 20 年主要用于海水淡化 , 化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè) 等. 由于受膜材質(zhì)的限制 ,運(yùn)行費(fèi)用昂貴. 近年來 ,隨著膜技術(shù)的發(fā)展 ,在膜性能提高的同時(shí) ,制膜成本大幅度下降 ,飲用水原水污染的日趨嚴(yán)重 ,以膜技術(shù)為 核心的飲用水深度凈化技術(shù)得到迅猛的發(fā)展1 .以膜為核心的飲用水深度凈化工藝是一種新的和更有效的水處理技術(shù) ,化學(xué)藥劑的需用量很小 ,通 過改變膜的孔隙尺寸 ,可以過濾截留微生物 、懸浮固 體 ,甚至是溶解鹽 ,亦可從飲用水中分離出去. 膜的 功能范圍從微濾到反滲透 ,能經(jīng)濟(jì)有效地去除賈第 蟲胞囊和陰胞子蟲卵囊 ( oocyst s) 、鐵和錳 、t hm 的 前質(zhì) 、濁度和色度以及溶解鹽等污染物. 圖 1 給出了 不同的膜去除污染物的類型.及如何采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗防治膜污染等4 ,5.1999 年在法國建成了世界上第一座處理能力為 340 000 m3 / d 的飲用水水廠. 該水廠成功地解決 了膜工藝中膜清洗問題. 這一示范工程的出現(xiàn) ,為膜工藝在飲用水方面的應(yīng)用提供了有益的參考.從地表水中去除懸浮固體、濁度、賈第蟲卵和陰胞子蟲卵囊的效能6微濾膜和超濾膜裝置形成了懸浮固體和寄生蟲 卵的絕對(duì)屏障 ,在投加化學(xué)藥劑的情況下 ,對(duì)地表水 進(jìn)行處理 ,出水能達(dá)到優(yōu)質(zhì)的飲用水標(biāo)準(zhǔn). 其實(shí)際應(yīng) 用代表性的處理效果見表 1 6 .1表 1地表水處理效果名 稱原 水處理水濁度/ n tu賈第蟲卵/ (個(gè)m - 3 )陰胞子蟲卵/ (個(gè)m - 3 ) 10012841050 1未檢出未檢出從地下水中去除鐵和錳的效能7加 拿 大 rot hesay 膜 凈 水 廠 , 處 理 能 力 為2 270 m3 / d ,工藝流程如圖 2 所示. 由空氣氧化使溶 解的二價(jià)鐵 fe2 + 氧化成 fe ( o h) 3 沉淀. 在管道中 加入 km no4 ,將原水中的溶解二價(jià)錳 ,氧化成水合2膜污染是膜應(yīng)用中的主要制約因素 ,它既能引起膜通量的下降 ,也能影響處理效果2 ,3 . 由于膜污 染是一個(gè)物理 、化學(xué) 、生物因素交互作用的復(fù)雜過 程 ,極難控制2 . 在這方面國內(nèi)外都進(jìn)行了大量的 研究 ,先后研制成功抗氧化膜 、荷電膜等新型膜. 以收稿日期 : 2000 - 06 - 08 ; 修改稿收到日期 : 2000 - 10 - 17作者簡(jiǎn)介 : 王 琳 (1966) , 女 , 黑龍江省人 , 博士 , 副教授. 從事飲用水深度凈化和污水簡(jiǎn)易高效處理技術(shù)研究.54 膜 科 學(xué)與 技 術(shù)第 21 卷氧化錳 m no (o h) 2 沉淀 ,然后在淹沒式微濾膜裝置中去除. 總的膜面積為 2 000 m2 ,其設(shè)計(jì)凈通量為 47l / ( m2 h) .圖 3 n f - 70 型納濾膜裝置去除有機(jī)物效果去除色度和三鹵甲烷前質(zhì)通過 0101m 孔隙納濾 ( n f) 膜的過濾能有 效地去除色度和三鹵甲烷 ( t hm) 的前質(zhì). 納濾處理 的代表性實(shí)際應(yīng)用的效果見表 2 8 .4圖 2 rot hesay 水廠處理流程示意圖a 淹沒式微濾膜裝置通過對(duì)膜裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) ,膜裝置能可靠地去除懸浮固體 ,不發(fā)生膜的堵塞 ,不需要頻繁的反沖 洗 ,也不影響膜的通量. 這些特性使其能夠處理含較 高鐵和錳濃度的原水.進(jìn)水中錳的平均濃度為 014 mg/ l , 有時(shí)高達(dá)1145 mg/ l . 淹沒式微濾膜的滲透水中錳的平均含量 為 01019 mg/ l . 比飲用水標(biāo)準(zhǔn) 01050 mg/ l 低得多.表 2納濾膜的實(shí)際應(yīng)用效果名 稱原 水處理水濁度/ n tu色度/ tcut hm f p/ (gl - 1 )1010025500501 300 1166 . 5200有機(jī)物的去除效果8法國 mery - sur - oise 凈水廠的進(jìn)水取自 oise 河水 ,水源水的污染較重 , 水中有機(jī)污染物含量較 高. 采用混凝沉淀 ,臭氧氧化 ,砂濾等預(yù)處理后 ,進(jìn)入 n f 裝置 , 產(chǎn)水量 340 000 m3 / d , 1999 年投產(chǎn)運(yùn)行. 采用 n f - 70 型聚酰胺復(fù)合納濾膜. n f - 70 膜去除 有機(jī)物的效果如圖 3 所示. 包括農(nóng)藥在內(nèi)的所有有 機(jī)污染物的去除率均在 85 %以上.3采用納濾膜處理廠工藝流程和經(jīng)濟(jì)分析9法國 mery - sur - oise 水廠為了將處理能力由 原來的 35m gd ( 1313 萬 m3 / d) 增加到 90m gd ( 34 萬 m3 / d) , 采用納濾膜工藝對(duì)該水廠進(jìn)行擴(kuò)建 , 于1999 年 10 月正式投產(chǎn)運(yùn)行. 改造后的工藝流程如 圖 4 所示.5圖 4 法國 mery - sur - oise 飲用水處理廠工藝流程圖a1acticflo 沉淀池( 微砂加重沉淀池) ; b1 臭氧接觸池 ; c1 混凝劑混合池 ; d1 雙層濾料濾池 ; e1 中間水池 ; f1 低壓泵 ; g1 微孔燒結(jié)筒式預(yù)濾器 ; h1 高壓泵 ; i1 納濾設(shè)備 ; j 1u v 反應(yīng)器 ; k1 混合11 取水口 ; 21 原水儲(chǔ)存池 ; 31 進(jìn)水池 ; 41 集聚混合池 ; 51 絮凝池 ; 61 沉淀池 ; 71 砂濾池 ; 81 臭氧接觸池 ;91 中間水池 ; 101 泵 ; 111 生物活性炭濾池 ; 121 投濾接觸池 ; 131 清水儲(chǔ)存池 - 泵站第 3 期王 琳等 : 城市飲用水膜處理技術(shù)55 新的處理流程的原水由 oise 河經(jīng)水泵提升進(jìn)入自然沉淀水庫后 , 進(jìn)入預(yù)處理單元 , 處理能力為47 m gd (1717 萬 m3 / d) .511 預(yù)處理預(yù)處理由下列單元構(gòu)成 ,混凝與絮凝 ,兩級(jí) ac2ticflo 斜板沉淀池 ( 加重絮凝沉淀池) ,臭氧氧化 ,雙 層濾料濾池 (共有 10 座) . 預(yù)處理之后澄清水儲(chǔ)存在中間水池中 , 根據(jù)水溫將濾出水加壓到 018 112m pa 進(jìn)入納濾設(shè)備.納濾 :在加壓水通過納濾之前 ,澄清水先進(jìn)行微 濾過濾以去除全部懸浮顆粒. 納濾車間 ,由 8 個(gè)獨(dú)立的處理線組成 ,每個(gè)處理線由 3 個(gè)處理單元組成 ,每 個(gè)處理單元的處理能力為進(jìn)水量 50 %. 每條線的 3 個(gè)單元分別裝有 108/ 54/ 28 壓力管 , 每條線由 190 根壓濾管組成 ,整個(gè)處理系統(tǒng)共有壓力管 1 520 根. 每根壓力管裝有 6 個(gè)卷式膜件 , 每個(gè)膜件長 40(1125 m) ,每條處理線有 1 140 個(gè)膜件 ,全車間共有9 120 個(gè)膜件. 每個(gè)膜件由 29 個(gè)雙層納濾膜片卷成 螺旋狀 ,其有效過濾面積約為 37116 m2 ( 400 平方英尺) ,每個(gè)處理線有 4105 萬 m2 ( 10 英畝) 的有效過 濾面積. 納濾車間共有 34 萬 m2 ( 84 英畝) 的過濾面積 ,相當(dāng)于 70 個(gè)足球場(chǎng)的過濾面積 ,全部納濾設(shè)備安裝在 3 300 m2 的建筑物中. 該水廠使用的納濾膜 及其裝置是由美國 dow 化學(xué)公司的分公司 eilm tec 提供的.512 后處理由于該處理廠的工藝流程是由兩部分組成的 ,即 :使用納濾工藝的流程 ;和使用臭氧 - 生物活性炭 工藝 ,該臭氧化段工藝出水的 20 %提升到納濾工 藝 ,與納濾預(yù)處理工藝的出水混合后一起進(jìn)行納濾 處理. 處理后的水再與剩余的 80 %的生物活性炭工 藝處理出水混合 ,以保證出水中有足夠的硬度.513 費(fèi)用基建投資 (包括生物處理流程) 為 1135 億美元 , 基建單價(jià)為 3114 美元/ m3 ,采用納濾增加的運(yùn)行費(fèi) 用為 12 法郎/ m3 , 約合 0115 元/ m3 . 新增加的費(fèi)用 可由其他方面節(jié)省的費(fèi)用補(bǔ)償. 因此該水廠采用納濾擴(kuò)建后 ,沒有使用戶增加水費(fèi).生產(chǎn)出高品質(zhì)的飲用水. 膜法飲用水處理系統(tǒng)可將微濾 ( m f) 與氧化除鐵 、錳和其它重金屬聯(lián)用 ; m f 與活性炭除農(nóng)藥聯(lián)用 ; m f 與混凝除有機(jī)物聯(lián)用 ,以 及與其它工藝過程聯(lián)用以獲得高質(zhì)量的出水. 以膜 為主體的處理工藝已經(jīng)證明它們比被取代的常規(guī)處 理工藝要更加可靠和容易操作.在我國地表水普遍污染嚴(yán)重 ,不僅含有大量的 有機(jī)污染物 ,而且由于農(nóng)業(yè)中大量的使用化肥和農(nóng) 藥 ,致使水源水農(nóng)藥的含量較高 ,對(duì)于這類用常規(guī)工 藝難于處理的水源水 ,如能采用納濾或其他膜處理 工藝 ,不僅能大幅度地提高出水水質(zhì) ,保障居民的飲水健康 ,而且能極大的節(jié)省占地面積和相應(yīng)的爭(zhēng)地 費(fèi) ,減少了基建投資. 從法國應(yīng)用的示例 ,并未增加 運(yùn)行費(fèi)用和用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān). 膜法飲用水處理工藝 有廣泛的應(yīng)用前景.參考文獻(xiàn)王 琳 ,王寶貞 ,王新澤. 新型膜在飲用水深度凈化中的應(yīng)用j . 哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào) ,1999 ,32 (6) :14 .amy g , cho j . interactio ns bet ween nat ural organic mat2 ter and membrane : rejectio n and fouling j . wat sci tech ,1999 ,40 (9) :105112 .william j c , kamalesh h , sir kar k , et al , membrane sof tening : a t reat ment p rocess co mes of age j . jawwa , 1989 ,81 (11) :4751 .wataru nishijima , mit sumasa okada . particle separatio n as a p ret reat ment of an advanced drinking water t reat ment p rocess by ozo natio n and biological activated carbo n j .wat sci tech ,1998 ,37 (10) :117124 .magara y , kuni kane s , ito h m . advanced membrane technology for applicatio n to water t reat ment j . wat sci tech , 1998 ,37 (10) :9197 .agbekoo k , l egube b ,cote p , et al . nanofilt ratio n per2formance for t he removal of nat ural organic mat ter , t hemery - sur - oise case j . sci eau , 1994 ,7 :183 200 . kuni kane s , magara y , ito h m , et al . water p roductio n performance of t hirty - five different microfilt ratio n/ ult ra2 filt ratio n systems a . proc of iwsa s pecialized co nfer2 ence o n advanced treat ment and integrated water systemmanagement into 21st cent uryc . 1995 ,2 ,280 285 .adham s a , j acangelo j g , l aine j m . characteristics and cost s of m f and u f plant s j . awwa , 1996 , 88 (5) :2231 .12345678膜技術(shù)應(yīng)用前景與建議膜技術(shù)的開發(fā) ,通過膜與其他工藝的連用 ,可以656 膜 科 學(xué) 與 技 術(shù)第 21 卷membrane technol ogies f or supply water treatment systemw a n g l i n , w a n g b aoz he n ,y a n g l u y u( harbin instit ute of technology , instit ute of civil and enviro nmental engineering , harbin 150090 , china)abstract : membrane technologies fo r supply water t reat ment system was reviewed in t his paper . the advantagesof membrane technologies were discussed , such as t hey can effectively remove t urbidit y , pat hogenic bacteria and parasite cyct s , and n f and ro also can remove o rganic pollutant s including pesticides wit h high removal effi2 ciency . furt her mo re , t he membrane f acility is very co mpact and occupies small space co mparing to co nventio nal t reat ment system , and reduce t he capital co st significantly.key words : membrane t reat ment p rocesses ; t urbidit y ; pat hogenic bacteria ; o rganic pollutant s2001 年國際膜技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)將在上海召開中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)在 2000 年成功舉辦“21 世紀(jì)膜科學(xué)技術(shù)與環(huán)境保護(hù)國際研討會(huì)”的基礎(chǔ)上 ,將于 2001年 9 月 1720 日在中國的經(jīng)濟(jì)金融中心 上海舉辦“2001 年國際膜技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)”.會(huì)議將為從事膜分離技術(shù)研究及應(yīng)用的專家 、學(xué)者 、企業(yè)提供一次很好的交流 、學(xué)習(xí)與合作的機(jī)會(huì) ,為 增進(jìn)學(xué)科間的相互滲透和了解提供一個(gè)大舞臺(tái). 屆時(shí) ,來自世界各國的科學(xué)家 、學(xué)者和企業(yè)家將共聚一堂 , 共同研討 21 世紀(jì)膜分離技術(shù)在冶金 、食品 、環(huán)保 、醫(yī)藥 、石油化工 、氣體分離等領(lǐng)域中的應(yīng)用及所面臨的重大 問題和我們的對(duì)策. 大會(huì)組委會(huì)誠摯邀請(qǐng)國內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士就膜分離技術(shù)在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用撰寫論文并參會(huì).截稿日期 : 2001 年 8 月 15 日 論文文字 : 中文 ,附 1000 字英文摘要 版面費(fèi) : 50 元/ 頁論文格式 : word 文檔 ,a4 復(fù)印紙 ,版心 23 . 5 cm 16 cm ,標(biāo)題二號(hào)字 ,正文小四號(hào)字遞交方式 : 通過電子郵件 ( e - mail :2000 membranes. co m. cn) ; 郵寄 3 . 5 寸軟盤和兩份打印稿.地址