论文部分内容阅读
摘要： 随着工业化程度的高速发展，水中的成分也越来越复杂，原水水质越来越差，而人们对健康的渴望，饮用水的要求越来越高。如何改善水质，让老百姓也能喝上放心水，是摆在我们面前的一个重要课题。
关键词： 工业化；高速发展；饮用水；质量
中图分类号：TQ085文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620033－01
目前供水安全正面临着水源污染日益严重和给水水质标准逐渐提高的双重压力，这对给水深度处理技术也就提出了更高的要求。超滤膜技术是顺应时代发展要求的新技术，它是继以往“混凝-沉淀-过滤-氯消毒“常规工艺和“臭氧-活性碳”深度处理工艺两代城市饮用水净化工艺之后，经过活性碳吸附和超滤处理的又一新型水处理工艺。经过超滤处理后的水，水质纯真，口感甜润，水质完全达标。由于该处理水工艺在不含任何添加剂情况下，去除水中的有机和无机污染物，保留了对身体有用的物质，因此越来越受到人们的青睐。
1 膜技术发展历程
我们国内最早使用超滤膜技术是用在工业上，随着人们对膜的特点的了解和对膜认真细致的研究，膜技术在2006年逐渐向供水行业延伸。在2007年和2008年初，水专项专家用超滤膜对长江水进行了运行实验，发现超滤膜对原水直接过滤能够起到良好的净化作用。后来，在国内出现一些中水回用应用膜技术的项目和一些给水应用膜技术的项目。2009年初，超滤膜技术在国内供水领域真正应用。现在随着超滤膜技术的发展，已经逐步应用到市政工程给水和污水的处理方面。
2 超滤膜的水处理工艺分析
超滤膜技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜（称为超滤液），而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高（称为浓缩液），从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。
超滤膜的过滤作用属于筛滤，是一个物理性质的处理方法。原有的工艺后面添加超滤膜，让它来替代原来的过滤技术时，把颗粒物截留下来，也就是说，从絮凝池出来的凝絮水直接进入膜池。在流速比较低的情况下，一些大颗粒物质已经自行下沉。反洗过程中的浓水，与后续进入的凝絮，形成二次絮凝，更有利于污泥下沉到膜池底部的污泥浓缩区进行浓缩。再经过一段时间，浓缩后的泥再排除。它的反洗水自行回收了，而排出来的泥的浓度又相对的比较高，这是短流程工艺的一个特点。
另外超滤膜也能用原水直接过滤，只是沉砂池后的水，比原水浊度低。当膜运行了一段时间需要进行物理反洗时，出现的浓水平均浊度与原水的浊度应该说相差不会太多。我们解决的办法是，在膜池里面，把膜分成好多单元，就类似于原来移动冲洗罩滤池，分了好多滤格，进行分单元清洗。此时，某个单元冲洗出来的浓水，就可以由其他正在运行的膜单元来进行回收。这样的话，超滤膜的产水率可以大大地提高，同时也可以省却了另外专设的回反收冲洗水的装置。充分利用超滤膜能够实现反洗水吸收利用，中试膜池里面反洗水出来的颗粒，得到了沉淀，而且能够保持较长的运行周期。
与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点：1）滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。2）滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。3）超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。4）超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
3 效益分析
短流程工艺的特点：1）是集絮凝、超滤、沉淀、浓水回收，污泥浓缩等净水工程为一体，是典型的缩短了流程的净水工艺。2）它能够充分利用水厂原有工艺流程的工作水头，节约运行能耗。3）由于排除了原有的滤池，所以原有的滤池可以用来作为今后水质突发性污染时的处理装置。4）从经济角度出发，由于短流程把几个技术浓缩在一个池子里面，所以它作为新建水厂来讲，占地小，不需要另外再新建污泥浓缩装置，所以综合建设成本低于常规工艺。
4 超滤膜在东营市自来水公司的应用
东营市南郊水厂设计供水规模10万吨/日，分一、二期建设，采用常规处理工艺，主要承担着市府驻地和东营经济技术开发区的供水任务。由于气候和地理条件的原因，东营市的当地淡水资源极其贫乏，城市供水水源主要依赖于黄河。近年来，随着黄河水体污染的加重，东营市引黄水库水的特点主要表现为冬季低温低浊、夏秋季高藻、高嗅味，并存在一定的有机污染，致使现有水厂的常规处理工艺出水不能满足国家新颁《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。
2006年6月东营市自来水公司编制完成了《南郊水厂水质改善工程项目建议书》；2007年初，联合哈工大、上海市政院、海南立昇公司等单位开展了超滤膜处理黄河水库水的中试研究；2008年8月，委托上海市政院编制完成了《南郊水厂水质改善工程可行性研究报告》，并通过专家组评审；2009年2月，委托上海市政院编制完成了《南郊水厂水质改善工程初步设计》。项目于2009年4月28日开工，12月5日通水试运行。工程设计规模10万m3/d， 由上海市政设计研究总院设计，概算投资4380万元。采用国际先进的以超滤膜为核心的高锰酸盐预氧化+粉末活性炭吸附+混凝沉淀+砂滤+超滤膜水处理组合工艺，出水水质委托谱尼测试检测，符合国家新颁《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）106项的要求。
5 目前膜技术需要克服的几点问题
1）目前膜的出水能力有限，希望一些膜厂家，能生产出抗污性能更好、通量大，跨膜压差小的超滤膜出来。
2）希望对膜组件进行优化，使膜组件的成本更加低廉。我们现在采用的一些膜组件，它采用不锈钢框架，造价甚至超过膜本身的成本。是否有可能在这些方面有所简化，使成本能够大幅度的下降，这对超滤膜在供水领域的应用就更加有利了。
3）在运行管理方面，能否探索出一些更有效的维护性的措施，使我们化学清洗的周期能够得到延长，这样可以减少在运行和管理方面的诸多麻烦，更有利于与我们原有的管理模式相适应。
东营市水质改善工程的成功建设，表明以超滤膜为核心的第三代净水工艺完全能够应对恶劣的水源水质，并能够使出厂水满足新的国家饮用水卫生标准。实践证明超滤膜技术在供水领域已取得卓越的成效，相信经过国内同行的不懈努力，超滤膜技术一定会在明天的供水领域发挥更大的引领作用。
参考文献：
[1]孔繁钰，《膜技术应用于饮用水处理的进展》，重庆工业高等专科学校学报，2004年1月.
[2]李圭白，《超滤膜净化松花江水数学建模》，沈阳建筑大学学报，2006年2月.
关键词： 工业化；高速发展；饮用水；质量
中图分类号：TQ085文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620033－01
目前供水安全正面临着水源污染日益严重和给水水质标准逐渐提高的双重压力，这对给水深度处理技术也就提出了更高的要求。超滤膜技术是顺应时代发展要求的新技术，它是继以往“混凝-沉淀-过滤-氯消毒“常规工艺和“臭氧-活性碳”深度处理工艺两代城市饮用水净化工艺之后，经过活性碳吸附和超滤处理的又一新型水处理工艺。经过超滤处理后的水，水质纯真，口感甜润，水质完全达标。由于该处理水工艺在不含任何添加剂情况下，去除水中的有机和无机污染物，保留了对身体有用的物质，因此越来越受到人们的青睐。
1 膜技术发展历程
我们国内最早使用超滤膜技术是用在工业上，随着人们对膜的特点的了解和对膜认真细致的研究，膜技术在2006年逐渐向供水行业延伸。在2007年和2008年初，水专项专家用超滤膜对长江水进行了运行实验，发现超滤膜对原水直接过滤能够起到良好的净化作用。后来，在国内出现一些中水回用应用膜技术的项目和一些给水应用膜技术的项目。2009年初，超滤膜技术在国内供水领域真正应用。现在随着超滤膜技术的发展，已经逐步应用到市政工程给水和污水的处理方面。
2 超滤膜的水处理工艺分析
超滤膜技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜（称为超滤液），而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高（称为浓缩液），从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。
超滤膜的过滤作用属于筛滤，是一个物理性质的处理方法。原有的工艺后面添加超滤膜，让它来替代原来的过滤技术时，把颗粒物截留下来，也就是说，从絮凝池出来的凝絮水直接进入膜池。在流速比较低的情况下，一些大颗粒物质已经自行下沉。反洗过程中的浓水，与后续进入的凝絮，形成二次絮凝，更有利于污泥下沉到膜池底部的污泥浓缩区进行浓缩。再经过一段时间，浓缩后的泥再排除。它的反洗水自行回收了，而排出来的泥的浓度又相对的比较高，这是短流程工艺的一个特点。
另外超滤膜也能用原水直接过滤，只是沉砂池后的水，比原水浊度低。当膜运行了一段时间需要进行物理反洗时，出现的浓水平均浊度与原水的浊度应该说相差不会太多。我们解决的办法是，在膜池里面，把膜分成好多单元，就类似于原来移动冲洗罩滤池，分了好多滤格，进行分单元清洗。此时，某个单元冲洗出来的浓水，就可以由其他正在运行的膜单元来进行回收。这样的话，超滤膜的产水率可以大大地提高，同时也可以省却了另外专设的回反收冲洗水的装置。充分利用超滤膜能够实现反洗水吸收利用，中试膜池里面反洗水出来的颗粒，得到了沉淀，而且能够保持较长的运行周期。
与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点：1）滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。2）滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。3）超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。4）超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
3 效益分析
短流程工艺的特点：1）是集絮凝、超滤、沉淀、浓水回收，污泥浓缩等净水工程为一体，是典型的缩短了流程的净水工艺。2）它能够充分利用水厂原有工艺流程的工作水头，节约运行能耗。3）由于排除了原有的滤池，所以原有的滤池可以用来作为今后水质突发性污染时的处理装置。4）从经济角度出发，由于短流程把几个技术浓缩在一个池子里面，所以它作为新建水厂来讲，占地小，不需要另外再新建污泥浓缩装置，所以综合建设成本低于常规工艺。
4 超滤膜在东营市自来水公司的应用
东营市南郊水厂设计供水规模10万吨/日，分一、二期建设，采用常规处理工艺，主要承担着市府驻地和东营经济技术开发区的供水任务。由于气候和地理条件的原因，东营市的当地淡水资源极其贫乏，城市供水水源主要依赖于黄河。近年来，随着黄河水体污染的加重，东营市引黄水库水的特点主要表现为冬季低温低浊、夏秋季高藻、高嗅味，并存在一定的有机污染，致使现有水厂的常规处理工艺出水不能满足国家新颁《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。
2006年6月东营市自来水公司编制完成了《南郊水厂水质改善工程项目建议书》；2007年初，联合哈工大、上海市政院、海南立昇公司等单位开展了超滤膜处理黄河水库水的中试研究；2008年8月，委托上海市政院编制完成了《南郊水厂水质改善工程可行性研究报告》，并通过专家组评审；2009年2月，委托上海市政院编制完成了《南郊水厂水质改善工程初步设计》。项目于2009年4月28日开工，12月5日通水试运行。工程设计规模10万m3/d， 由上海市政设计研究总院设计，概算投资4380万元。采用国际先进的以超滤膜为核心的高锰酸盐预氧化+粉末活性炭吸附+混凝沉淀+砂滤+超滤膜水处理组合工艺，出水水质委托谱尼测试检测，符合国家新颁《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）106项的要求。
5 目前膜技术需要克服的几点问题
1）目前膜的出水能力有限，希望一些膜厂家，能生产出抗污性能更好、通量大，跨膜压差小的超滤膜出来。
2）希望对膜组件进行优化，使膜组件的成本更加低廉。我们现在采用的一些膜组件，它采用不锈钢框架，造价甚至超过膜本身的成本。是否有可能在这些方面有所简化，使成本能够大幅度的下降，这对超滤膜在供水领域的应用就更加有利了。
3）在运行管理方面，能否探索出一些更有效的维护性的措施，使我们化学清洗的周期能够得到延长，这样可以减少在运行和管理方面的诸多麻烦，更有利于与我们原有的管理模式相适应。
东营市水质改善工程的成功建设，表明以超滤膜为核心的第三代净水工艺完全能够应对恶劣的水源水质，并能够使出厂水满足新的国家饮用水卫生标准。实践证明超滤膜技术在供水领域已取得卓越的成效，相信经过国内同行的不懈努力，超滤膜技术一定会在明天的供水领域发挥更大的引领作用。
参考文献：
[1]孔繁钰，《膜技术应用于饮用水处理的进展》，重庆工业高等专科学校学报，2004年1月.
[2]李圭白，《超滤膜净化松花江水数学建模》，沈阳建筑大学学报，2006年2月.