2023年不同预处理与纳滤膜组合工艺的研究综述.docx

天道酬勤 不同预处理与纳滤膜组合工艺的研究综述 ：阐述了常规水处理工艺、深度处理工艺和超滤与纳滤膜工艺组合的特点，时近年来有关于不同预处理工艺十纳滤组合工艺的研究进行了总结。从水质保证效果、膜污染及运行本钱等方面对几种常见的纳滤膜组合工艺进行了分析和总结。以供参考。 关键词：超滤;纳滤;高品质饮用水 中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 文章编号：1674-9944〔2023〕04-0141-02 1 引言 膜别离技术在未来饮用水处理方向上具有较大应用前景。目前应用于饮用水处理的主要膜类型有微滤、超滤、纳滤和反渗透。近些年超滤和纳滤在饮用水处理中应用最多，相比于微滤膜，超滤能够有效去除细菌和微生物，降低饮用水浊度和色度。相比于反渗透，纳滤膜具有良好的有机物去除效果，能够选择性保存一价离子，有效去除二价离子，保证饮用水口感，同时具有低于反渗透膜的驱动压力。超滤膜具有替代常规工艺的可能性，而纳滤膜那么能有效去除水中农药、抗生素、内分泌干扰物等痕量物质，更进一步保证饮用水的健康平安性。现有实际应用的水处理工艺与膜工艺的组合应用能有效提高饮用水水质并降低初期建设投资和运行本钱，是未来高品质饮用水处理工艺的主要开展方向。 2 常规处理+纳滤工艺 目前臭氧生物活性炭工艺在饮用水厂的应用还未完全覆盖，因此常规工艺仍然是饮用水处理的主流工艺。常规水处理工艺能有效降低水的浊度、色度，对有机物也有一定去除效果。大量实践应用结果都发现常规工艺能有效降饮用水的浊度降低到1NTU以下，对TOC去除效果在20%～30%，因此常规处理作为纳滤膜预处理工艺存在可行性。经过常规工艺预处理后，纳滤膜能进一步有效截留常规工艺不能有效截留的有机物和无机离子等物质，从而进一步提高饮用水水质。对于水源水水质较好的地区，常规处理+纳滤或许相比其他工艺与膜的组合运行更加节省建造本钱。但当原水水质较差，含有较多易于造成膜污染的组份时，常规工艺去除效果较为局限，无法作为纳滤膜工艺的有效预处理工艺。刘丹阳等[1]采用DF30膜对某水厂常规工艺产水进行近3个月的研究发现，膜的水渗透系数由13.1LMH/bar下降至5.5LMH/bar，下降率到达58.02%，说明常规工艺+纳滤工艺无法时膜会存在较严重污染。 因此常规处理作为纳滤膜的预处理工艺的可行性考察主要取决于原水水质的好坏，当原水水质较好时常规处理+纳滤膜工艺在能有效提高饮用水水质的同时也有效节省了制水本钱。 3 超滤+纳滤工艺 相比于常规处理工艺，超滤膜更能有效去除细菌、病毒等微生物，降低水的浊度[2]。相比于纳滤、反渗透工艺，超滤膜的运行能耗也相对较低，但是超滤对水中有机物去除效果有限，超滤膜的特定结构使其无法再进一步提供更高品质饮用水。而纳滤膜具有更加微小致密的膜孔径，其不仅对有机物具有很高的去除效果，还能通过荷电作用等去除小于其截留分子量的有机物和各种离子[3]。将超滤作为纳滤膜的预处理工艺，采用基于双膜技术的超滤十纳滤水处理工艺恰好可以进行彼此缺点的互相弥补。以超滤作为纳滤预处理工艺对原水进行处理，能有效降低浊度、细菌微生物和局部大分子类有机物，接着采用纳滤膜对超滤产水处理，可进一步去除小分子类有机物、降低水的硬度从而进一步提升饮用水水质。周建平等[4]采用超一纳滤联用工艺对黄浦江原水进行中试研究，发现超滤单元与常规工艺相似，能有效去除浊度和铁锰，但对有机物去除存在局限性。而经过纳滤处理能够将复原性有机物CODMn降低至1mg/L以下。此外，超滤作为纳滤预处理工艺时能有效防止纳滤膜污染问题。赵伟业等[5]采用超纳滤双膜工艺对某水厂砂滤后产水进行深度处理，结果说明纳滤单元能够有效去除水体中的各类有机物，对CODM}和UV254去除率分别到达96.39%和74.24%。运行期间纳滤膜通量保持在47.37～49.74、L/〔m3·h〕，能夠到达稳定产水。朱学武[6]也采用超滤—纳滤组合工艺对水系原水进行中试研究，发现超滤可有效去除水中的颗粒物、微生物。可将高锰酸盐指数和UV254分别降低4.8%～19.2%和12.7%～29.3%。但对无机物等指标均没有明显去除效果。而经过纳滤处理后，高锰酸盐指数和UV254分别降低47.0%～67.9%和93.2%～95.6%，碱度、硬度等指标的去除率均在90%以上。Mi Hyung Kim等[7]研究发现超滤-纳滤组合工艺对NOM的去除效果要优于其他水处理工艺。超滤-纳滤双膜组合工艺中，超滤能够有效去除大分子有机物并降低浊度，为纳滤进水进行预处理，从而减缓纳滤膜的污染。而纳滤能有效截留超滤无法去除的小分子溶解性有机物和无机离子。膜工艺具有水量设计灵活，装置占地面积小等有点，基于超滤-纳滤组合工艺的双膜技术在未来高品质饮用水的制备应用中具有显著优势。 4 深度处理+纳滤工艺 深度处理〔臭氧一生物活性炭〕能进一步有效去除水中有机物。臭氧能将大分子有机物氧化为中小分子类有机物，并为生物活性炭池中的好氧微生物提供溶解氧，活性炭单元对小分子类有机物具有显著吸附作用，而活性炭外表以及内部的微生物能将中小分子类有机物生物降解。因此，相比于常规处理和超滤膜工艺，臭氧一生物活性炭工艺在有效降低浊度的同时对水中有机物的降解效果更为显著，尤其是对微生物易降解的中小分子类有机物的去除能有效防止纳滤膜的有机和生物污染[8]。陶润先等[9]采用SU610型纳滤膜进行生物活性炭工艺产水的处理发现，膜装置运行2个月后膜压差由0.32MPa仅上升到0.37MPa，这说明深度处理作为纳滤工艺预处理时，能有效缓解膜污染，降低装置运行本钱。 5 结论 〔1〕常规工艺+纳滤工艺所需初期建造本钱较低，但适用于原水水质较好的地区，否那么常规工艺无法保证纳滤工艺的进水要求，从而造成纳滤膜的严重污染。 〔2〕膜技术具有产水水质稳定、设备占地面积小、設计水量灵活且易于自动控制等诸多优点，因此在饮用水水质提标改造有着极大的前景[10]。双膜工艺具有设计水量灵活、装置占地面积小、无需投加水处理药剂和易于自动化控制等诸多优点。采用超滤-纳滤双膜组合工艺能够适用于特殊情况下的饮用水要求，主要包括：特殊水源水质下常规工艺无法满足处理要求时的小水量饮用水供水地区;基于小区、家庭单位下，超一纳滤双膜工艺对管网水水质的二次提升处理;用于地区水质突发污染时的饮用水应急处理与供应。 〔3〕深度处理+纳滤工艺是目前最有具有应用前景的水处理工艺，截至2023年，上海已经有40%的饮用水供水来自臭氧一活性炭处理[11]，而北京、深圳和苏州等南方城市的诸多水厂也逐步进行臭氧一活性炭深度工艺的水处理工艺提标改造。因此直接在原水厂中增加纳滤工艺，升级为深度处理十纳滤技术的组合水处理工艺具有较高的可行性。 参考文献： [1]刘丹阳，赵尔卓，仲丽娟，等.低压纳滤膜用于微污染地表水深度处理的中试研究[J].给水排水，2023，55〔4〕：15～23. [2]罗涛，朱正鸿.超滤工艺净化微污染原水的试验研究[J].环境科学与技术，2023，32〔12〕：71～74. [3]于水利.基于纳滤膜别离的健康饮用水处理工艺[J].给水排水，2023，55〔04〕：12～14，23. [4]周建平，王海亮，高乃云，等.超滤-纳滤工艺处理黄浦江上游原水中试研究[J].给水排水，2023〔10〕：50～54. [5]赵伟业，李星，杨艳玲，等.超滤-纳滤双膜工艺深度净化饮用水效能试验研究[J].中南大学学报〔自然科学版〕，2023，49〔4〕：1018～1024. [6]朱学武，成小翔，谢柏明，等.超滤/纳滤组合工艺的运行与优化研究[J].中国给水排水，2023，33〔5〕：10～15，21. [7]Kim MH，Yu M J.Characterization of NOM in the Han River andevaluation of treatability using UF-NF membrane [J].Environ-mental Research，2022，97〔1〕：116～123. [8]Farhat N M，Javier L， Van Loosdrecht M C M，et al.Role of feedwater biodegradable substrate concentration on biofouling：Biofilmcharacteristics，membrane performance and cleanability[J].Waterresearch，2023，〔159〕：1～11. [9]陶润先，陈立.刘景艳，等.在线混凝/超滤工艺处理低温、低浊源水的研究[J].中国给水排水，2023，27〔9〕：67～70. [10]Ahsan，Amimul，Monzur Imteaz.〞Nanofiltration MembraneTechnology Providing Quality Drinking Water.〞Nanotechnolo-gy in Water and Wastewater Treatment[J].Elsevier，2023〔12〕：291～295. [11]陈国光，朱慧峰，钱静汝.上海供水现状及深度处理工艺改造进展情况[J].给水排水，2023，51〔12〕：11～13. 收稿日期：2023-02-06 作者简介：李惠平〔1995-〕，男，硕士研究生，研究方向为饮用水膜技术深度处理。