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膜技术在水处理领域中的应用
膜技术在给水领域中的应用
膜分离技术应用于给水领域具有以下优点:
(1)出水水质稳定,受进水水质波动的影响小;
(2)出水生物稳定性好。由于膜可以完全截留微生物,保证了出水的卫生安全性,起到了消毒作用,与传统灭活病源菌的消毒方法(如氯消毒等)相比,提高了出水的生物稳定性;
(3)能够减少混凝剂和消毒剂投加量,减少消毒副产物的产生。目前消毒工艺仍以氯消毒为主,进入水体中的氯可能会与水中的一些有机物反应,生成三卤甲烷等消毒副产物,对人体健康造成不良影响。由于膜过滤能够截留水中的微生物,从而降低消毒加氯量;同时膜过滤可去除部分或全部有机物,这两方面的作用能够减少消毒副产物的产生。
膜技术应用于给水处理领域,分膜直接过滤和膜组合工艺两种形式。
膜直接过滤工艺
在膜直接过滤工艺中,RO广泛用于海水及苦盐水的淡化、纯水和超纯水的制备。NF常用于软化和去除有机物。一般来说,NF对有机物的去除率很高:对BOD和COD的去除率可达80%以上,截留分子量为300-400/500的NF膜对三卤甲烷生成潜力(trihalomethanesformationpotential,THMFP)的去除率可达90%。NF对盐度的去除率为50-70%,对二价离子和硬度的去除率达90%,因此适合处理低浊度、高硬度的原水。
UF膜主要用于去除细菌、病毒、胶体和大分子有机物,能够截留水中的天然有机物(naturalorganicmatter,NOM)。截留分子量<1000的UF可用来去除色度,其对色度的去除率高达95%,对THMFP的去除率可达80%。MF膜主要用于高浊度、低色度水的净化,可以去除悬浮物质、胶体和细菌等。
综上所述,高压RO和NF膜对污染物质的去除比较彻底,可有效地去除水中的细菌、病毒和有机污染物,但RO和NF膜成本较高,操作压力高,预处理要求也较高,膜易污染。低压MF和UF膜通量大,操作压力低,预处理要求低,成本低,但对小分子有机污染物的去除不够理想。可以将MF或UF膜与其它物理、化学、生物水处理技术相结合,形成膜组合工艺,来提高水中特定污染物质的去除效果。
膜组合工艺
将MF或UF膜与其它工艺组合,可以形成膜组合工艺。用于饮用水净化的膜组合工艺主要有以下几种类型:
(1)混凝®(沉淀)®膜分离®净化水
(2)活性炭吸附®膜分离®净化水
(3)曝气生物滤池®膜分离®净化水
(4)臭氧®曝气生物滤池®膜分离®净化水
(5)膜生物反应器(投加粉末活性炭)®净化水
这些膜组合工艺可以强化对水中溶解性有机物、嗅味物质等的去除。比如采用在线混凝-超滤组合工艺处理微污染地表水,CODMn的平均去除率达到33%,水质优于直接超滤工艺(崔俊华等,2011);采用曝气生物滤池-超滤组合工艺处理含嗅味物质的原水,可以使水中的致嗅物质2-Methylisoborneol和Geosmin降低到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的浓度限值以下(杨宁宁,2011)。
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