DQZHAN技術(shù)訊：膜分離技術(shù)：開(kāi)源減排保障水**

針對(duì)水資源短缺和嚴(yán)峻的水污染現(xiàn)狀,尋找能有效保障水**的策略是亟待解決的社會(huì)發(fā)展問(wèn)題 之一。膜分離技術(shù)的高效、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)使其在水**保障方面?zhèn)涫荜P(guān)注。本文介紹了我國(guó)水**問(wèn)題的內(nèi)涵和現(xiàn)狀,對(duì)膜分離技術(shù)在新水源開(kāi)發(fā)、廢水減排和飲用水**保障三個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和研究進(jìn)展進(jìn) 行了綜述,分析了膜分離技術(shù)在保障水**領(lǐng)域的作用,提出了解決水**問(wèn)題的策略和方法。

1 前言

水作為重要的自然資源和社會(huì)資源,在整個(gè)人 類(lèi)活動(dòng)中起著舉足輕重的作用。近年來(lái),一方面, 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加 快,用水需求量持續(xù)增長(zhǎng)與水資源短缺之間的矛盾 日趨突出;另一方面,由于氣候變化、社會(huì)活動(dòng)加劇 和環(huán)境污染等原因,使得我國(guó)不同地區(qū)在同一時(shí)期需要面對(duì)水多、水少和水臟等問(wèn)題?？偠灾?我 國(guó)水資源總體形勢(shì)不容樂(lè)觀,水**問(wèn)題對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束作用在不斷增強(qiáng)。

膜分離技術(shù)因其處理效率高、適用范圍廣、易 與其他過(guò)程集成等特征,在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。材料和工程等相關(guān)科學(xué)的不斷進(jìn)步,進(jìn)一步推 動(dòng)了膜分離技術(shù)的快速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域也從常規(guī)的水處理擴(kuò)展到特種或非常規(guī)污染水處理,在保障水**方面發(fā)揮了重要作用。為此,本文從水**的內(nèi)涵出發(fā),對(duì)膜技術(shù)從不同角度保障水**的進(jìn)展 進(jìn)行綜述,對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

2 水**的內(nèi)涵與我國(guó)水**問(wèn)題現(xiàn)狀

水**問(wèn)題的成因既有自然因素也有人為原因。從表象來(lái)看,“水**”是指“所有與水相關(guān)的 要素未對(duì)人類(lèi)社會(huì)的穩(wěn)定與發(fā)展構(gòu)成威脅,或者說(shuō) 存在著某種威脅,但屬于可控范圍之內(nèi)”。

因此,水**問(wèn)題既涉及社會(huì)和國(guó)家**,又與自然資源領(lǐng)域密切相關(guān),其內(nèi)涵包括多個(gè)方面: a. 水量充裕和結(jié)構(gòu)均衡的水資源**;b. 能提供品 質(zhì)**的飲用水源、具有容量?jī)?nèi)納污能力和服務(wù)功 能的水環(huán)境**;c. 能保持生物多樣性和實(shí)現(xiàn)自我凈化與修復(fù)的水生態(tài)**;d. 涉及水領(lǐng)域的各種水 工程**;e. 包括結(jié)構(gòu)供水和城鄉(xiāng)供水的供水**。

目前,我國(guó)水**問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方 面:a. 水資源短缺,人均水資源量為 2200 m3,僅為 世界水平的 28 %,近 2/3 的城市不同程度存在缺水問(wèn)題,且水資源時(shí)空分布不均,與生產(chǎn)力布局不相 匹配,發(fā)展需求與水資源條件之間的矛盾突 出 ;b. 水環(huán)境污染,相當(dāng)量的排污水處理不徹底,使 江河湖海和地下水受到不同程度的污染;c. 水生態(tài) 破壞,據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所統(tǒng)計(jì), 近 30 年來(lái)因圍墾等人為因素而消失的湖泊有近百 個(gè),濕地生態(tài)環(huán)境在一些地區(qū)持續(xù)惡化;d. 水災(zāi)害 問(wèn)題突出,我國(guó)南方洪澇、北方干旱及水土流失等 問(wèn)題突出;e. 突發(fā)事件多,近年來(lái),我國(guó)極端氣候、突發(fā)性水源污染事故、自然災(zāi)害頻發(fā),威脅城市供水 **,影響了正常的生產(chǎn)與生活秩序,造成了較嚴(yán) 重的社會(huì)影響;f. 傳統(tǒng)凈水工藝應(yīng)對(duì)新污染有局限 性,我國(guó)90%以上的水廠修建于《生活飲用水衛(wèi)生 標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)實(shí)施之前,所采用的傳統(tǒng)水 處理工藝對(duì)不斷出現(xiàn)的新有機(jī)污染物去除能力有限。面對(duì)復(fù)雜和嚴(yán)峻的水**問(wèn)題,膜分離技術(shù) 可以從源頭和終端兩個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)應(yīng)對(duì)和緩解水** 危機(jī)的進(jìn)一步惡化,并取得了很多突破性的進(jìn)展。

3 膜分離技術(shù)應(yīng)對(duì)水**危機(jī)的進(jìn)展

3.1 膜法水處理技術(shù)在開(kāi)發(fā)水資源方面的進(jìn)展

3.1.1 海水淡化

地球上 97 %以上的水資源是以海水的形式存 在,因此,高效的海水淡化技術(shù)可以有效緩解淡水 資源不足導(dǎo)致的水**問(wèn)題。以反滲透為主的膜法海水淡化技術(shù)投資適中、效率高、工藝成熟。據(jù) 統(tǒng)計(jì),全球現(xiàn)有 150 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)建有海水淡化工廠,已建成和在建海水淡化工廠超過(guò) 15 000 個(gè), 淡水產(chǎn)能達(dá)到 7×107 m3/d,解決了 2 億多人的生活用 水問(wèn)題,滿(mǎn)足了一定量的工業(yè)生產(chǎn)用水需求。全 球規(guī)模*大、技術(shù)*先進(jìn)的以色列 Sorek 反滲透海 水淡化廠于 2013 年 10 月投入**運(yùn)營(yíng),產(chǎn)水規(guī)模達(dá) 6.24×105 m3/d,其中約 5.4×105 m3 的水直接進(jìn)入供水系統(tǒng),為 150 多萬(wàn)人提供純凈的飲用水,占以色列 市政供水的 20 %。預(yù)計(jì)到2016 年,全球海水淡化 的水產(chǎn)能將達(dá)到1.3×108m3/d,比2008年增加1倍。

反滲透海水淡化的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用主要得 益于超薄反滲透膜制備、組件設(shè)計(jì)以及能量回收等 技術(shù)的成熟。目前,基于芳香聚酰胺超薄復(fù)合膜的 反滲透海水淡化過(guò)程的能量回收率超過(guò)了 50 %,能耗降至 1.8 kW?h/m3,膜的水滲透系數(shù)達(dá)到 3.5× 10?12 m3/(m2?Pa?s),鹽截留率為99.6%~99.8%[6,7], 膜與膜過(guò)程的性能均達(dá)到了非常高的水平。

隨著人們對(duì)淡水需求的日益增長(zhǎng),需要進(jìn)一步 提高反滲透膜的分離性能和使用壽命以降低反滲透過(guò)程的產(chǎn)水能耗和成本。在水分子透過(guò)細(xì)胞膜 機(jī)理的啟示下,含水分子通道的反滲透膜被認(rèn)為是未來(lái)高通量反滲透膜的重要發(fā)展方向之一。近年 來(lái),很多研究者分別通過(guò)分子模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了碳 納米管等多孔納米介質(zhì)能夠提高反滲透膜通量, 還有部分研究者將含有水通道蛋白的囊泡引入反 滲透膜中制備得到仿生膜,這些具有水通道功能

反滲透膜的開(kāi)發(fā)為今后制備新型的海水淡化膜提 供了很好的參考。

3.1.2 雨水利用

近年來(lái),由于氣候變化引發(fā)的部分城市強(qiáng)降雨 時(shí)有發(fā)生,一方面,強(qiáng)降雨給市政供水系統(tǒng)帶來(lái)很 大危害,影響城市飲用水**供給;另一方面,大量雨水又給城市帶來(lái)豐富的水源。因此,合理利用雨 水不僅可以有效防止城市洪澇災(zāi)害,還可以開(kāi)辟出新的水源。目前,國(guó)內(nèi)很少有城市建有雨水利用工 程,即使有也僅僅是簡(jiǎn)單地通過(guò)建筑屋面和道路面收集徑流雨水,儲(chǔ)存在儲(chǔ)水池內(nèi),再經(jīng)過(guò)沉淀、混凝 和過(guò)濾等方法處理后,作為中水用于城市小區(qū)的雜 用水水源。

相比于傳統(tǒng)的處理方法,膜技術(shù)可以將雨水處 理達(dá)到生活水標(biāo)準(zhǔn),*大限度地發(fā)揮雨水的作用。 早在 21 世紀(jì)初,悉尼在奧運(yùn)會(huì)舉辦期間就將膜技術(shù) 應(yīng)用于場(chǎng)區(qū)的雨水收集處理系統(tǒng),采用聚丙烯中空纖維微濾(MF)膜作為預(yù)處理,去除水中的懸浮物和 病原體,根據(jù)回用水質(zhì)含鹽量的要求,再采用反滲 透除鹽,產(chǎn)水加氯**后用于沖洗廁所,而反滲透 濃水則用于綠地灌溉。新加坡是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家,但雨水較為豐富,降雨以暴雨為主,具有突然 性、局域性、強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短的特征,為此新加 坡公用事業(yè)管理局對(duì)城市雨水的儲(chǔ)存進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃,陸續(xù)建成了 17 個(gè)蓄水池(庫(kù))和 1 個(gè)在下暴雨 時(shí)用于防洪的雨水收集池系統(tǒng),總庫(kù)容量接近 1×108 m3,積蓄的雨水經(jīng)過(guò)以反滲透為核心的工藝 處理后作為生活用水,所供給的水量占城市總供水 量的 30 % 。

膜技術(shù)不僅可以將雨水處理為生活用水,還可 以將雨水處理達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn),緩解雨洪所引發(fā)的 城市飲用水**問(wèn)題,本課題組[16]基于超濾(UF)和 低壓反滲透(RO)過(guò)程設(shè)計(jì)和建立了一套產(chǎn)水量達(dá) 25 m3/d 的雙膜集成裝置,可在雨洪期間作為應(yīng)急供 水使用。

3.1.3 非常規(guī)污染水源開(kāi)發(fā)

非常規(guī)污染水源是指由放射性物質(zhì)、生化試劑及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定之外的物質(zhì)所造成 的污染水源,為了保護(hù)環(huán)境和人類(lèi)健康,非常規(guī)污 染水必須經(jīng)過(guò)**、經(jīng)濟(jì)和有效的處置。

以放射性污染水源為例,其處理方法包括化學(xué) 沉淀法、膜處理法和離子交換法等。相對(duì)于傳統(tǒng)的處理方法,膜處理法被認(rèn)為是*有效的處理方法之一[17]。美國(guó)的 RockyFlats 曾安裝了一套微濾組合系 統(tǒng),用于處理含鈾、重金屬和有機(jī)毒物等污染物的 廢水,該裝置對(duì)鈾的去除率超過(guò) 99.9 %。超濾可以 截留尺寸更小的顆粒物,但仍舊難以截留放射性離 子,常和反滲透聯(lián)用,或者結(jié)合離子交換和電滲析 工藝(EDI),以獲得高核素去除率。納濾(NF)可以有 效去除高價(jià)離子,在核工業(yè)中主要應(yīng)用于含硼、鈷 的廢水和燃料鈾的回用處理。與上述 3 種壓力 驅(qū)動(dòng)膜過(guò)程相比,反滲透處理放射性廢水的技術(shù)較 為成熟,美國(guó)的 Pilgrim、Comanche Peak、Dresden、 Bruce 等核電站都采用反滲透技術(shù)處理放射性廢 水。與壓力驅(qū)動(dòng)膜過(guò)程相比,膜蒸餾對(duì)非揮發(fā)性的 放射性核素具有 100 %的理論截留率,Zakrzewska 等論證了膜蒸餾技術(shù)處理廢水的可行性,但由于過(guò)程熱能利用率較低、膜長(zhǎng)期使用的親水化等問(wèn)題 阻礙了膜蒸餾技術(shù)在該領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

生化試劑是另一類(lèi)重要的非常規(guī)污染物,膜技 術(shù)對(duì)水體中生化污染物的去除也有較好的效果。本團(tuán)隊(duì)曾開(kāi)展以納濾為核心過(guò)程的去除飲用水中

“三致”有機(jī)污染物和炭疽桿菌的研究,結(jié)果表明, 納濾過(guò)程對(duì)有機(jī)污染物的去除率超過(guò)了 90 %;“三 合二**”與超濾或納濾相結(jié)合的工藝過(guò)程,對(duì)炭 疽桿菌均有理想的去除效果,去除率接近 100 %。

3.1.4 膜法中水回用技術(shù)

中水作為城市的**水源,通過(guò)新型中水回用 技術(shù)的實(shí)施,能有效實(shí)現(xiàn)減排和增加水源的雙重效 果。中水來(lái)源廣泛,水質(zhì)差異大,常見(jiàn)的有生活廢 污水和工業(yè)冷卻水等。傳統(tǒng)的中水回用工藝主要 包括預(yù)處理和主處理兩個(gè)階段,根據(jù)水源水質(zhì)以及 中水的用途不同而采用不同的處理技術(shù),包括混凝 沉淀、過(guò)濾、活性炭吸附等傳統(tǒng)物化處理方法,以及 活性污泥、生物接觸氧化等生物處理方法。與這些 傳統(tǒng)工藝相比,新興的膜分離技術(shù)更能滿(mǎn)足降低處理成本和提高回用水質(zhì)的要求。

火電廠的冷卻水一直是中水回用技術(shù)的重要 應(yīng)用領(lǐng)域,由于其消耗量巨大,回用技術(shù)的處理效 果和效率是其成功應(yīng)用的關(guān)鍵。Li 等將微濾與反 滲透過(guò)程相耦合,對(duì)河北省某電廠冷卻水進(jìn)行處 理,實(shí)現(xiàn)了冷卻水的高效回用。該系統(tǒng)能截留 98 % 的鹽,出水水質(zhì)較好,且該雙膜法的冷卻水處理回用周期僅為傳統(tǒng)化學(xué)處理法的 35 %左右。Alt- man 等則采用以納濾為核心的過(guò)程去除冷卻水中鹽 離子以達(dá)到中水回用的目的,研究發(fā)現(xiàn)膜過(guò)程裝置的規(guī)?？刂剖菦Q定中水回用經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵所在。 大連北海熱電廠采用反滲透技術(shù)處理二級(jí)中水,出 水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)小于再生水用作工業(yè)用水的水 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值,大大節(jié)約了水資源消耗量,2013 年全 年環(huán)比節(jié)約自來(lái)水 2×106 t。

據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)年報(bào)數(shù)據(jù),2012 年我國(guó)城鎮(zhèn)生活 污水排放量達(dá) 4.627×1010 t,占國(guó)內(nèi)廢水年排放量的 65 %以上。因此,將膜技術(shù)用于我國(guó)城鎮(zhèn)生活污水 處理,實(shí)現(xiàn)中水回用的潛力巨大。將生物處理與膜分離過(guò)程相結(jié)合的膜生物反應(yīng)器(MBR)可以使污 泥保持較高活性,實(shí)現(xiàn)水源中污染物的有效降解和去除,既減少了中水系統(tǒng)的占地面積,又有效解決 了傳統(tǒng)生物法污泥產(chǎn)率較高的缺點(diǎn)。2008 年北 京奧運(yùn)會(huì)多個(gè)場(chǎng)館中心就采用自動(dòng)化程度高的浸 沒(méi)式 MBR 工藝進(jìn)行中水回用,處理規(guī)模達(dá)1 000 m3/d, 確保了綠色奧運(yùn)的順利舉行。

為了進(jìn)一步降低污水處理成本,一種將膜分離與厭氧發(fā)酵相結(jié)合的新型厭氧膜生物反應(yīng)器(AM-BR)技術(shù)正得到日益廣泛的關(guān)注,該技術(shù)在去除污染物的同時(shí)產(chǎn)生大量的沼氣,有效降低了過(guò)程的能耗,如圖 1 所示。Dutta 等采用流態(tài)AMBR 法處理含**等有機(jī)物的城市污水,發(fā)現(xiàn)該方法使用顆?；钚蕴?GAC)載體媒介能有效降低膜污染。Wei等將正滲透膜過(guò)程(FO)以及熱泵耦合到AMBR 過(guò)程中,能有效實(shí)現(xiàn)城市污水處理過(guò)程中的能量回收,其對(duì)城市污水中化學(xué)需氧量(COD)的去除率大于 98 %。

值得注意的是,由于回用的中水仍可能殘存微 量的重金屬、有機(jī)物等污染物,有在土壤、有機(jī)體內(nèi) 沉積富集的可能,所以中水回用尚存在一定的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)。為了降低這一風(fēng)險(xiǎn),除加強(qiáng)管理以及 法規(guī)建設(shè)外,提高中水回用技術(shù)的凈化效果以及運(yùn) 行穩(wěn)定性至關(guān)重要。研發(fā)截留效率高、穩(wěn)定性好的 膜,以及開(kāi)發(fā)新型膜過(guò)程組合工藝將是今后研究的重點(diǎn)。

3.2 膜法工業(yè)廢水減排處理技術(shù) 我國(guó)目前工業(yè)廢水排量大,污染物種類(lèi)復(fù)雜,

污染行業(yè)以及污染程度存在區(qū)域差異性,治理難度 大。近年來(lái),各種膜技術(shù)的快速發(fā)展為解決工業(yè)廢 水污染問(wèn)題提供了可能性,其中微濾、超濾和納濾等膜具有不同的孔徑,主要通過(guò)篩分作用去除污水中的**、病毒、大分子污染物以及部分小分子污染物,實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型廢水的除污;反滲透、離子交換膜、雙極膜等致密膜則可實(shí)現(xiàn)污水的深度處理以及高附加值物質(zhì)的回收。因此,可以通過(guò)不同膜過(guò)程的組合來(lái)滿(mǎn)足不同的廢水處理要求,圖 2 給出了一個(gè)理想的全膜法廢水處理組合工藝流程概念。實(shí)際應(yīng)用中則往往根據(jù)廢水的具體情況選擇不同的組合工藝。例如,俞海橋等采用超濾-反滲透雙膜法對(duì)污染濃度高的皮革廢水進(jìn)行處理,產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn),且處理成本僅為傳統(tǒng)處理方法 的 50 %。

納濾是近年來(lái)廣受關(guān)注的一種膜技術(shù),由于其 截留分子質(zhì)量大小相對(duì)比較集中的特點(diǎn),可以有效 截留水中**、染料等有機(jī)物,成為廢水處理組合 工藝中的核心技術(shù)。Ravikumar 等采用納濾-反滲 透雙膜法實(shí)現(xiàn)了對(duì)**廢水的處理,該雙膜法對(duì)總 溶解固體(TDS)和COD 的去除率分別達(dá)到了 95.3 %和 99.5%。Qin 等通過(guò)調(diào)節(jié)納濾膜分子鏈 結(jié)構(gòu),達(dá)到了從高鹽染料廢水中回收萘磺酸的目的。Zhu等通過(guò)選擇具有合適截留分子質(zhì)量的 納濾膜,實(shí)現(xiàn)了對(duì)染料廢水中活性染料的回收去 除,活性染料截留率高達(dá) 99.8 %。Shukla 等采用 超濾-納濾-反滲透的組合膜工藝,實(shí)現(xiàn)了對(duì)造紙行業(yè)漂染廢水的處理。

電滲析具有良好的離子交換選擇性,因此在處 理含鹽離子的廢水領(lǐng)域展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng) 用于含有貴金屬離子或其他高濃度酸堿的廢水處 理。周?chē)?guó)平等采用陰離子交換膜法實(shí)現(xiàn)了對(duì)高濃 硫酸的廢水處理并回收硫酸,回收率高達(dá) 83.4 %。

雙極膜是在離子交換膜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的膜技術(shù),通常由陰陽(yáng)離子交換層復(fù)合而成,兩層中間含有能催化水解的催化劑,具有獨(dú)特的分離性能[40]。由于雙極膜能夠催化水解離,產(chǎn)生的 H+和 OH-分別進(jìn)入不同的膜室,使溶液中的鹽重新轉(zhuǎn)變?yōu)樗岷蛪A,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水處理以及酸堿回收。雙極膜的這一特點(diǎn)使其在處理酸堿廢水方面具有其他膜技術(shù)不可取代的優(yōu)勢(shì),在解決稀土、冶金、金屬加工等行業(yè)廢水方面具有廣闊前景。例如,Ghyselbrecht 等利用雙極膜實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水中鹽 分的脫除。

工業(yè)廢水的多樣性導(dǎo)致了缺乏普適的處理方 法和工藝,同時(shí),廢水組成的復(fù)雜性使得高效處理 非常困難。膜技術(shù)雖然在該領(lǐng)域已經(jīng)有了非常重 要的應(yīng)用,但是未來(lái)仍需要加強(qiáng)膜技術(shù)與其他分離過(guò)程集成的研究,進(jìn)一步提高處理效率。

3.3 膜法飲用水深度處理技術(shù)

由于我國(guó)過(guò)去粗放式的發(fā)展模式導(dǎo)致一些地區(qū)水污染問(wèn)題較嚴(yán)重,雖然近年來(lái)國(guó)家對(duì)水資源的 保護(hù)力度不斷加強(qiáng),但短期內(nèi)很難有突破性的改 善,而常規(guī)飲用水處理工藝對(duì)溶解性有機(jī)物去除能 力不足,若水中有機(jī)物去除不徹底,則加氯**還 有可能產(chǎn)生二次污染[43],使得部分地區(qū)飲用水** 問(wèn)題較為突出。隨著新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生 標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)的執(zhí)行,為了保證飲用水水 質(zhì)**,必須對(duì)飲用水進(jìn)行深度處理,以去除常規(guī) 自來(lái)水生產(chǎn)工藝中無(wú)法去除的微量有機(jī)污染物、消 毒副產(chǎn)物等。近年來(lái),以壓力驅(qū)動(dòng)的微濾、超濾、納濾和反滲透等膜過(guò)程被認(rèn)為是飲用水深度處理的 先進(jìn)技術(shù)之一。

與納濾和反滲透過(guò)程相比,微濾和超濾的操作壓力更低,可替代常規(guī)飲用水處理過(guò)程中的沉淀池和濾池,處理后的水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)處理。但是由于微濾、超濾膜截留分子質(zhì)量較高,水中存在的低分子質(zhì)量有機(jī)物無(wú)法有效去除,為了達(dá)到更好的飲用水深度處理效果,微濾、超濾常與**氧化、吸附等去除有機(jī)物效率高的工藝聯(lián)合使用。例如,*近清華大學(xué)報(bào)道了將臭氧氧化和超濾陶瓷膜組合進(jìn)行飲用水深度凈化的研究,結(jié)果表明用該工藝處理輕度污染水源得到的水質(zhì)明顯優(yōu)于常規(guī)處理工 藝。

納濾過(guò)程不僅能去除大分子污染物,對(duì)溶解性 有機(jī)物、**副產(chǎn)物前驅(qū)體的去除率也均較高,同 時(shí)還能保留水中某些對(duì)人體有益的小分子和礦物 質(zhì)。因此,近年來(lái)納濾在飲用水深度處理領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的關(guān)注。世界上**個(gè)大型納濾飲用 水深度處理系統(tǒng)建立于法國(guó) Mery-sur-Oise 水廠,該 納濾系統(tǒng)日產(chǎn)淡水1.4×105 m3,長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果表明: 納濾工藝去除有機(jī)物和殺蟲(chóng)劑非常有效,出水總有 機(jī)碳濃度(TOC)<0.1 mg/L,水質(zhì)極好,且生物穩(wěn)定性 好,能有效防止**的再繁殖。國(guó)內(nèi),浙江大學(xué)為了應(yīng)對(duì)杭州地區(qū)錢(qián)塘江潮汐導(dǎo)致的飲用水咸度過(guò) 高,建立了一套以納濾為核心的自來(lái)水深度處理示 范集成系統(tǒng),日產(chǎn)凈化水 500 m3,該系統(tǒng)不僅能有效 脫除鹽分,還能降低水體中的有機(jī)污染物,對(duì)潮汐 地區(qū)的飲水**具有保障作用。

反滲透可以去除水中各種懸浮物、膠體、溶解 性有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、**和微生物等,成為制備純水的主要技術(shù)之一。1995 年,美國(guó)加利福尼亞州建立 了**座以反滲透為核心技術(shù)的水再生廠,運(yùn)行結(jié) 果表明,反滲透過(guò)程能夠去除水中大部分的污染物質(zhì),各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于加利福尼亞州飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 2008 年 12 月,澳大利亞昆士蘭東南部一座水廠將反 滲透技術(shù)用于生產(chǎn)可直接飲用的純水,該純水生產(chǎn)工藝的核心部分分別是微/超濾膜、反滲透以及** 氧化過(guò)程,經(jīng)過(guò) 16 個(gè)月的運(yùn)行,證明該組合工藝產(chǎn) 水水質(zhì)良好,超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

膜技術(shù)作為先進(jìn)的飲用水深度處理技術(shù)已經(jīng) 得到了廣泛認(rèn)同,但水的污染源種類(lèi)復(fù)雜,針對(duì)水 源狀況選擇合適的過(guò)程是膜技術(shù)成功應(yīng)用于飲用 水深度處理的關(guān)鍵。而飲用水**涉及民生問(wèn)題, 制水成本不宜過(guò)高的要求使得膜技術(shù)在飲用水深 度處理領(lǐng)域大規(guī)模推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性有待進(jìn) 一步提高。

4 結(jié)語(yǔ)

水**是維護(hù)公眾健康、保障人類(lèi)社會(huì)可持續(xù) 發(fā)展和推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的要素,面對(duì)日趨嚴(yán)峻的水**問(wèn)題,膜技術(shù)在應(yīng)對(duì)水**危機(jī)中發(fā)揮了巨大的作用。

1)開(kāi)辟多樣性的水源:多膜集成技術(shù)能夠滿(mǎn)足不同水源、水質(zhì)的產(chǎn)水要求,為獲得**可靠的水 質(zhì)提供了保障。

2)提高水的利用效率:膜技術(shù)的易集成和高效的特點(diǎn),使其能夠應(yīng)用于不同領(lǐng)域,有助于實(shí)現(xiàn)廢 水的循環(huán)利用,減少?gòu)U水排放。

3)保障飲用水質(zhì)**:無(wú)論是單一膜技術(shù)還是多膜集成技術(shù)在合理的設(shè)計(jì)下都能保障產(chǎn)水水質(zhì) 的**,確保了飲用水能夠達(dá)標(biāo)。

盡管如此,膜技術(shù)僅僅是保障水**的一種措 施和手段,真正解決水**危機(jī)需要政府的統(tǒng)籌規(guī) 劃、行業(yè)的積極協(xié)調(diào)和科技工作者的不懈努力,更需要公眾的廣泛參與和共同努力。