超濾技術在飲用水深度處理的實際應用
前言
在我國，隨著經濟建設的快速發展，水污染呈發展趨勢，工業發達地區水域污染尤為嚴重水，資源短缺問題也日益突出，城市缺水現象越來越嚴重。農村地區的飲用水問題更為嚴重。農村地區飲用水的水源呈現分散、多樣性和不穩定的特點，水源得不到有效保護，飲水處理往往只經簡單的沉淀或澄清處理，不能有效殺滅細菌、病毒等微生物，更不能去除有機農藥的殘留物，使生活在農村地區的人群的生命健康受到嚴重影響。
傳統的飲用水處理技術及強化常規處理技術，已無法滿足人們對飲用水水質的要求。目前國內外的水深度處理技術，主要有生物氧化、臭氧氧化、活性炭吸附技術、高錳酸鉀氧化、膜法處理等。其中膜法飲用水處理技術，作為一種革命性的技術，已在發達國家廣泛應用，在我國也已廣為關注。本文就一個150噸/天的小型超濾膜法水廠實例，分析超濾技術對于鐵、錳及微生物指標嚴重超標的地表飲用水源的實際處理效果。
1.工程概況
該工程位于浙江省湖州市妙西鎮基山村，由于村莊分散且附近水源地得不到有效保護，村民原來一直飲用經簡單沉淀處理后不達標的河水。作為浙江省“千萬農民飲用水工程”示范工程項目，該水廠已于2004年12月投入運行，日供水能力為150噸（運行24小時），目前主要供應兩個自然村約150戶村民的生活用水。
2.原水水質分析及工藝原理
2.1原水水質
水源為河水，主要不合格指標是色度、嗅和味、濁度、鐵、錳、耗氧量（KMnO4法）、總大腸菌群。水源水中不合格項目及產水中對應項目的具體檢驗結果見表1和表2，檢驗依據：GB5750-85、《生活飲用水衛生規范》2001；評價依據：CJ3020-93（二級）、GB5749-85。
檢驗項目 單位 標準要求 檢驗結果 結果判斷
色 度 不應有明顯的其他異色 16，混濁 不合格
渾濁度 度（NTU） ---- 83.7 ----
耗氧量(KMnO4法) mg/L ≤6.0 10.0 不合格
總大腸菌群 個/L ≤10000 ＞16000 不合格
溶解鐵 mg/L ≤0.5 1.75 不合格
總鐵 mg/L ---- 3.10 ----
錳 mg/L ≤0.1 1.27 不合格
氟化物 mg/L ≤1.0 1.22 不合格
2.2超濾對于懸浮物和微生物的去除
超濾膜分離技術的主要特點是具有很高的過濾精度，該工程采用的是公稱過濾精度達到0.03微米的超濾膜，它能夠實現：
(1)對于造成水質混濁的懸浮物具有很高去除能力；產水濁度通常達到0.2NTU以下；
(2)對于大腸桿菌等微生物具有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微米的超濾膜對于去除微生物十分有效；
(3)對于鐵、錳、鋁等膠體具有90－95％以上的去除能力。但對于呈溶解態的鐵離子等沒有去除能力。
2.3超濾對于鐵、錳的去除
超濾能夠去除呈膠體或者懸浮物性質的鐵、錳，但不能去除水中溶解的亞鐵離子和二價錳離子，必須配合使用氧化劑，把亞鐵快速氧化成三價鐵，在中性pH附近形成不溶性的鐵膠體，把二價錳氧化成四價錳，通過超濾過濾除去。
在常規水處理工藝中，采用曝氣加錳砂過濾的方法來去除水中溶解的鐵、錳。在本工程中，考慮到占地、投資等因素，采用了在超濾進水投加次氯酸鈉的方法來實現此目的，加入量為6ppm。
2.4超濾對于氟的去除
水源水中氟化物超標，但超濾本身不能去除呈溶解態的氟離子。目前除氟工藝主要有活性氧化鋁吸附過濾、骨炭吸附過濾、鋁鹽混凝沉淀、電絮凝、電滲析等，本工程中用國產聚合氯化鋁（PAC）作絮凝劑，鋁鹽形成的礬花粒子Al(OH)3（S）對水中氟離子具有一定的吸附能力，然后借助超濾對于鋁鹽水解形成的膠體的截留作用來實現除氟的目的。
工程運行中，PAC加入量10ppm，氟化物6的去除率為49%，已經能夠滿足飲水要求。如果要提高去除率，需投加更多的PAC量。
3.產水水質分析
經檢測，超濾的產水各項指標符合GB5749-85《生活飲用水衛生標準》，見表2。
驗項目 單位 標準要求 檢驗結果 結果判斷
色 度 ≤15,不得呈現其他異色 5，無異色 合格
渾濁度 度（NTU） ≤3 0.2 合格
總鐵 mg/L ≤0.3 ＜0.20 合格
錳 mg/L ≤0.1 ＜0.10 合格
氟化物 mg/L ≤1.0 0.62 合格
細菌總數 個/ml ≤100 ＜1 合格
總大腸菌群 個/L ≤3 ＜3 合格
從表2中可以看到，經過“氧化－超濾”的工藝，水中總鐵和錳能夠去除得比較徹底；通過添加聚鋁絮凝劑，對氟也有一定的去除能力，達到了飲用水的規范要求。其它各項指標也遠遠低于《生活飲用水衛生標準》的各項要求。
4.先進膜法飲用水處理工藝特點
與傳統的飲用水處理工藝、常規的飲用水深度處理工藝相比，膜法工藝具有以下優點：
a.過濾精度極高，對于懸浮物、微生物、膠體具有很高的去除率；
b.產水水質穩定，受進水波動影響小；
c.模塊化的裝置設計，即滿足大型水廠的需要，又更適合小型分散供水系統；
d.流程短，不需投加或投加少量化學藥劑，便于實現自控。
5.結論
基山村飲用水處理項目開創了國內農村膜法飲用水處理的先例，當地的老百姓已喝上了符合國家《生活飲用水衛生標準》的自來水，從而告別了世代飲用“方便水”的歷史。該項目取得了良好的社會效益，為大規模的推廣和運用提供了真實和可靠的依據，膜法飲用水處理工藝將成為取代傳統工藝最好的選擇，具有廣闊的發展前景。
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