摘 要：超滤的孔径在0.01－0.1mm范围内，对于水中悬浮物、胶体和微生物具有很高的去除率,与传统工艺相比，能够显著提高饮用水水质。本文总结了超滤在一个分散供水的农村饮用水厂的实际运行状况，分析了超滤对于原水中显著超标的微生物、铁锰胶体的去除能力，阐述了该技术的优越性。
关键词：饮用水 膜技术 超滤
Practice of Ultrafiltration in Drinking Water Treatment
（OMEX GROUP WANG Jian-liang）
Abstract:
Ultrafiltration, with 0.01 to 0.1 micron pore size, can efficiently remove various suspended solids, colloids, microorganism, etc. and significantly improve the quality of drinking water in comparison with traditional process. The paper summarizes the removal of bacteria, iron and manganese from seriously polluted water by ultrafiltration in a drinking water plant in countryside.
Key words: Ultrafiltration, drinking water
前言
在我国，随着经济建设的快速发展，水污染呈发展趋势，工业发达地区水域污染尤为严重水，资源短缺问题也日益突出，城市缺水现象越来越严重。农村地区的饮用水问题更为严重。农村地区饮用水的水源呈现分散、多样性和不稳定的特点，水源得不到有效保护，饮水处理往往只经简单的沉淀或澄清处理，不能有效杀灭细菌、病毒等微生物，更不能去除有机农药的残留物，使生活在农村地区的人群的生命健康受到严重影响。
传统的饮用水处理技术及强化常规处理技术，已无法满足人们对饮用水水质的要求。目前国内外的水深度处理技术，主要有生物氧化、臭氧氧化、活性炭吸附技术、高锰酸钾氧化、膜法处理等。其中膜法饮用水处理技术，作为一种革命性的技术，已在发达国家广泛应用，在我国也已广为关注。本文就一个150吨/天的小型超滤膜法水厂实例，分析超滤技术对于铁、锰及微生物指标严重超标的地表饮用水源的实际处理效果。
1. 工程概况
该工程位于浙江省湖州市妙西镇基山村，由于村庄分散且附近水源地得不到有效保护，村民原来一直饮用经简单沉淀处理后不达标的河水。作为浙江省“千万农民饮用水工程”示范工程项目，该水厂已于2004年12月投入运行，日供水能力为150吨（运行24小时），目前主要供应两个自然村约150户村民的生活用水。
2. 原水水质分析及工艺原理
2.1 原水水质
水源为河水，主要不合格指标是色度、嗅和味、浊度、铁、锰、耗氧量（KMnO
4法）、总大肠菌群。水源水中不合格项目及产水中对应项目的具体检验结果见表1和表2，检验依据：GB5750-85、《生活饮用水卫生规范》2001；评价依据：CJ3020-93（二级）、GB5749-85。
表1 水源水（原水）
检验项目
|
单位
|
标准要求
|
检验结果
|
结果判断
|
色
|
度
|
不应有明显的其他异色
|
16，混浊
|
不合格
|
浑浊度
|
度（NTU）
|
----
|
83.7
|
----
|
耗氧量(KMnO4法)
|
mg/L
|
≤6.0
|
10.0
|
不合格
|
总大肠菌群
|
个/L
|
≤10000
|
＞16000
|
不合格
|
溶解铁
|
mg/L
|
≤0.5
|
1.75
|
不合格
|
总铁
|
mg/L
|
----
|
3.10
|
----
|
锰
|
mg/L
|
≤0.1
|
1.27
|
不合格
|
氟化物
|
mg/L
|
≤1.0
|
1.22
|
不合格
|
2.2 超滤对于悬浮物和微生物的去除
超滤膜分离技术的主要特点是具有很高的过滤精度，该工程采用的是公称过滤精度达到0.03微米的超滤膜，它能够实现：
(1)对于造成水质混浊的悬浮物具有很高去除能力；产水浊度通常达到0.2NTU以下；
(2)对于大肠杆菌等微生物具有99.99%以上的去除能力。由于微生物通常在0.5微米以上，因此0.03微米的超滤膜对于去除微生物十分有效；
(3)对于铁、锰、铝等胶体具有90－95％以上的去除能力。但对于呈溶解态的铁离子等没有去除能力。
2.3 超滤对于铁、锰的去除
超滤能够去除呈胶体或者悬浮物性质的铁、锰，但不能去除水中溶解的亚铁离子和二价锰离子，必须配合使用氧化剂，把亚铁快速氧化成三价铁，在中性pH附近形成不溶性的铁胶体，把二价锰氧化成四价锰，通过超滤过滤除去。
在常规水处理工艺中，采用曝气加锰砂过滤的方法来去除水中溶解的铁、锰。在本工程中，考虑到占地、投资等因素，采用了在超滤进水投加次氯酸钠的方法来实现此目的，加入量为6ppm。发生下列反应：
2.4 超滤对于氟的去除
水源水中氟化物超标，但超滤本身不能去除呈溶解态的氟离子。目前除氟工艺主要有活性氧化铝吸附过滤、骨炭吸附过滤、铝盐混凝沉淀、电絮凝、电渗析等，本工程中用国产聚合氯化铝（PAC）作絮凝剂，铝盐形成的矾花粒子Al(OH)3（S）对水中氟离子具有一定的吸附能力，然后借助超滤对于铝盐水解形成的胶体的截留作用来实现除氟的目的。
铝离子在水中迅速水解形成水铝复合物，其水解反应如下:
工程运行中，PAC加入量10ppm，氟化物的去除率为49 %，已经能够满足饮水要求。如果要提高去除率，需投加更多的PAC量。
3. 产水水质分析
经检测，超滤的产水各项指标符合GB5749-85《生活饮用水卫生标准》，见表2。
表2 产水水质指标
检验项目
|
单位
|
标准要求
|
检验结果
|
结果判断
|
色
|
度
|
≤15,不得呈现其他异色
|
5，无异色
|
合格
|
浑浊度
|
度（NTU）
|
≤3
|
0.2
|
合格
|
总铁
|
mg/L
|
≤0.3
|
＜0.20
|
合格
|
锰
|
mg/L
|
≤0.1
|
＜0.10
|
合格
|
氟化物
|
mg/L
|
≤1.0
|
0.62
|
合格
|
细菌总数
|
个/ml
|
≤100
|
＜1
|
合格
|
总大肠菌群
|
个/L
|
≤3
|
＜3
|
合格
|
从表2中可以看到，经过“氧化－超滤”的工艺，水中总铁和锰能够去除得比较彻底；通过添加聚铝絮凝剂，对氟也有一定的去除能力，达到了饮用水的规范要求。其它各项指标也远远低于《生活饮用水卫生标准》的各项要求。
4. 先进膜法饮用水处理工艺特点
与传统的饮用水处理工艺、常规的饮用水深度处理工艺相比，膜法工艺具有以下优点：
a. 过滤精度极高，对于悬浮物、微生物、胶体具有很高的去除率；
b. 产水水质稳定，受进水波动影响小；
c. 模块化的装置设计，即满足大型水厂的需要，又更适合小型分散供水系统；
d. 流程短，不需投加或投加少量化学药剂，便于实现自控。
5. 结论
基山村饮用水处理项目开创了国内农村膜法饮用水处理的先例，当地的老百姓已喝上了符合国家《生活饮用水卫生标准》的自来水，从而告别了世代饮用“方便水”的历史。该项目取得了良好的社会效益，为大规模的推广和运用提供了真实和可靠的依据，膜法饮用水处理工艺将成为取代传统工艺最好的选择，具有广阔的发展前景。
参考文献：秦钰慧，凌波，张晓健等.饮用水卫生与处理技术.化学工业出版社.2002.
雷乐成，汪大翚，水处理高级氧化技术. 化学工业出版社.2001.
