超滤在饮用水常规净化工艺

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1、超滤在饮用水常规净化工艺超滤在饮用水常规净化工艺 升级换代中的应用前景升级换代中的应用前景李圭白李圭白 20102010年年1 1月月常规工艺升级换代的必要性和迫切性常规工艺升级换代的必要性和迫切性?我国迄今我国迄今95%95%以上数千城市水厂仍使用常规工艺；以上数千城市水厂仍使用常规工艺；?新国标新国标生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准（GB5749GB5749- -20062006）已于）已于20072007年年7 7月月 1 1日开始执行；日开始执行；?由于水源水质恶化及人们对饮用水要求的提高，常规工艺已不能由于水源水质恶化及人们对饮用水要求的提高，常规工艺已不能 满足要求，有必要性；

2、满足要求，有必要性； ?建设规划要求，新国标于建设规划要求，新国标于20122012年强制执行，已迫切在眉睫，有迫年强制执行，已迫切在眉睫，有迫 切性；切性；?如何升级换代，出路何在？如何升级换代，出路何在？第一代城市饮用水净化工艺第一代城市饮用水净化工艺?社会需求是科技发展的强大动力。城市饮用水净化工艺就是在相社会需求是科技发展的强大动力。城市饮用水净化工艺就是在相 应的社会背景下发展起来的；应的社会背景下发展起来的；?过去城市居民饮用水卫生安全性得不到保障，致使水介烈性细菌过去城市居民饮用水卫生安全性得不到保障，致使水介烈性细菌 性传染病（霍乱、痢疾、伤寒等）流行，这是人类社会面临的饮性传

3、染病（霍乱、痢疾、伤寒等）流行，这是人类社会面临的饮 水的第一个重大安全性问题水的第一个重大安全性问题生物安全性；生物安全性；?2020世纪初研发出的混凝世纪初研发出的混凝沉淀沉淀过滤过滤氯消毒净水工艺，使水介氯消毒净水工艺，使水介 烈性传染病的流引得到有效控制，可称为第一代工艺，也称为常烈性传染病的流引得到有效控制，可称为第一代工艺，也称为常 规工艺；规工艺； ?2020世纪中叶发生了水介病毒性传染病的流引，为控制其流引，需世纪中叶发生了水介病毒性传染病的流引，为控制其流引，需 对水进行深度除浊，从而推动了第一代工艺的发展。对水进行深度除浊，从而推动了第一代工艺的发展。第二代城市饮用水净化工

4、艺第二代城市饮用水净化工艺?2020世纪世纪7070年代，饮用水中发现了众多对人体有毒害的有机物和氯年代，饮用水中发现了众多对人体有毒害的有机物和氯 化消毒副前产物，这是人类社会面临的饮水的又一个重大安全性化消毒副前产物，这是人类社会面临的饮水的又一个重大安全性 问题问题化学安全性；化学安全性；?在第一代工艺后增设臭氧在第一代工艺后增设臭氧颗粒活性炭，使水中有毒害有机物得颗粒活性炭，使水中有毒害有机物得 到有效去除，使氯化消毒副产物的生成得到有效控制，称为第二到有效去除，使氯化消毒副产物的生成得到有效控制，称为第二 代工艺，又称深度处理工艺；代工艺，又称深度处理工艺；?第二代工艺颗粒活性炭层中

5、由于滋生微生物，虽然对有机物有生第二代工艺颗粒活性炭层中由于滋生微生物，虽然对有机物有生 物降解作用，但出水中微生物含量增多，即第二代工艺提高了水物降解作用，但出水中微生物含量增多，即第二代工艺提高了水 的化学安全性，但却使生物安全性降低了。的化学安全性，但却使生物安全性降低了。新的重大生物安全性问题新的重大生物安全性问题?饮用水的生物安全性是必须首先保证的；饮用水的生物安全性是必须首先保证的； ?两虫问题：（贾第鞭毛虫和隐孢子虫）两虫问题：（贾第鞭毛虫和隐孢子虫）2020世纪后半叶新出现的重世纪后半叶新出现的重 大生物安全性问题。两虫是致病原生动物，具有很强抗氯性，能大生物安全性问题。两虫是

6、致病原生动物，具有很强抗氯性，能 引起大规模疾病爆发；引起大规模疾病爆发；?蓝绿藻问题。蓝藻水华，其中有的能产生藻毒素，以及严重臭蓝绿藻问题。蓝藻水华，其中有的能产生藻毒素，以及严重臭 味；味；?生物稳定性问题。出厂水在输配和贮存过程中会发生微生物增殖生物稳定性问题。出厂水在输配和贮存过程中会发生微生物增殖 现象，使水的生物安全性降低，是生物不稳定的水；现象，使水的生物安全性降低，是生物不稳定的水；?第一代和第二代工艺都难以解决新的生物安全性问题，有待开发第一代和第二代工艺都难以解决新的生物安全性问题，有待开发 新一代净水工艺。新一代净水工艺。膜过滤与饮用水生物安全性膜过滤与饮用水生物安全性?

7、水中致病微生物的尺寸：病毒水中致病微生物的尺寸：病毒20nm20nm至数百至数百nmnm，细菌数百，细菌数百nmnm至数至数 mm，原生动物数，原生动物数mm 至数十至数十mm ，藻类数，藻类数mm 至数百至数百mm ；?微滤膜孔径为微滤膜孔径为100nm100nm至至200nm200nm，不足以截留细菌和病毒；超滤膜，不足以截留细菌和病毒；超滤膜 孔径为数孔径为数nmnm，纳滤膜为，纳滤膜为1nm1nm左右，能将水中微生物几乎全部除左右，能将水中微生物几乎全部除 去，是最有效提高生物安全性的方法；去，是最有效提高生物安全性的方法；?纳滤膜价格贵，能耗高。超滤膜价格已降至可接受的水平，最适纳滤

8、膜价格贵，能耗高。超滤膜价格已降至可接受的水平，最适 于城市水厂大规模应用；于城市水厂大规模应用；?中空纤维膜过滤面积大，占地少，有一定优势；中空纤维膜过滤面积大，占地少，有一定优势；?内压式膜组件比较适用于中、小水厂；外压式膜组件，可增大单内压式膜组件比较适用于中、小水厂；外压式膜组件，可增大单 体规模，比较适用于大型水厂。体规模，比较适用于大型水厂。第三代城市饮用水净化工艺第三代城市饮用水净化工艺 以超滤为核心技术的组合工艺以超滤为核心技术的组合工艺?采用超滤可以几乎完全去除水中的微生物，极大地提高水的生物采用超滤可以几乎完全去除水中的微生物，极大地提高水的生物 安全性，必将引起饮用水净化

9、工艺的重大变革；安全性，必将引起饮用水净化工艺的重大变革；?超滤能去除颗粒物质和微生物，但对溶解性物质（中小分子有超滤能去除颗粒物质和微生物，但对溶解性物质（中小分子有 物、氨氯等）去除效果较差，需增设膜前处理和膜后处理单元，物、氨氯等）去除效果较差，需增设膜前处理和膜后处理单元， 构成组合工艺；构成组合工艺； ?第三代工艺第三代工艺以超滤为核心技术的组合工艺：以超滤为核心技术的组合工艺： 原水原水膜前处理单元膜前处理单元超滤膜处理单元膜后处理单元优质水超滤膜处理单元膜后处理单元优质水关于膜前处理关于膜前处理?针对水中不同的污染物和目标物，采用不同的处理方法：针对水中不同的污染物和目标物，采用

10、不同的处理方法：?混凝（膜前处理之一）：使颗粒物、微生物、大分子有机物及部混凝（膜前处理之一）：使颗粒物、微生物、大分子有机物及部 分溶解物质生成可为超滤去除的颗粒物。混凝还能除磷；分溶解物质生成可为超滤去除的颗粒物。混凝还能除磷；?吸附（膜前处理之二）：吸附去除中等分子量有机物；吸附（膜前处理之二）：吸附去除中等分子量有机物；?生物处理（膜前处理之三）：生物氧化和吸附去除小分子量有机生物处理（膜前处理之三）：生物氧化和吸附去除小分子量有机 物。生物氧化除氨氮十分有效；物。生物氧化除氨氮十分有效；?化学氧化（膜前处理之四）：提高混凝、吸附、生物处理的去除化学氧化（膜前处理之四）：提高混凝、吸附

11、、生物处理的去除 效率。针对不同目标物，采用不同氧化及高级氧化方法。效率。针对不同目标物，采用不同氧化及高级氧化方法。关于膜后处理关于膜后处理?超滤能将水中致病微生物几乎全部去除，出水可达到新国标对微超滤能将水中致病微生物几乎全部去除，出水可达到新国标对微 生物指标的要求，所以原则上对膜出水不必再进行消毒；生物指标的要求，所以原则上对膜出水不必再进行消毒；?新国标要求出厂水中消毒剂具有持续消毒能力，以防止二次污新国标要求出厂水中消毒剂具有持续消毒能力，以防止二次污 染，所以只需向水中投加少量消毒剂，从而使消毒副产物的生成染，所以只需向水中投加少量消毒剂，从而使消毒副产物的生成 量显著减少；量显

12、著减少；?膜后处理应使水保持生物稳定性的化学稳定性；膜后处理应使水保持生物稳定性的化学稳定性；?第三代工艺有望获得具有很高生物安全性和化学安全性的优质第三代工艺有望获得具有很高生物安全性和化学安全性的优质 水。水。用超滤进行常规工艺升级换代改造用超滤进行常规工艺升级换代改造?超滤能将水的浊度降至超滤能将水的浊度降至0.1NTU0.1NTU左右，获得超低浊度的水，所以左右，获得超低浊度的水，所以 一般都将超滤单元设在工艺系统的最后；一般都将超滤单元设在工艺系统的最后；?根据情况不同，可采用将超滤单元设在常规工艺之后，或取代常根据情况不同，可采用将超滤单元设在常规工艺之后，或取代常 规工艺后一个或

13、多个处理单元等多种方式；规工艺后一个或多个处理单元等多种方式；?为了获得符合新国标要求的优质饮用水，需同时对膜前和膜后处为了获得符合新国标要求的优质饮用水，需同时对膜前和膜后处 理进行适度改造，将工艺系统作为一个整体，按照第三代工艺进理进行适度改造，将工艺系统作为一个整体，按照第三代工艺进 行优化。行优化。在常规工艺后设置超滤单元在常规工艺后设置超滤单元?典型工艺流程：典型工艺流程： 原水混合絮凝沉淀过滤超滤出水原水混合絮凝沉淀过滤超滤出水?超滤单元的建设，不影响原常规工艺的运行，易于执行；超滤单元的建设，不影响原常规工艺的运行，易于执行；?原常规工艺中没有可兹利用的水头，故采用内压式超滤膜组

14、件，原常规工艺中没有可兹利用的水头，故采用内压式超滤膜组件， 需在膜单元前增设加压泵；采用外压式超滤膜组件，需在膜单元需在膜单元前增设加压泵；采用外压式超滤膜组件，需在膜单元 后增设抽吸泵；后增设抽吸泵；?增设超滤单元，增加了建设费和运行费。增设超滤单元，增加了建设费和运行费。用超滤单元取代常规工艺中的过滤单元用超滤单元取代常规工艺中的过滤单元?典型工艺流程：典型工艺流程： ?原水混合絮凝沉淀超滤（原为过滤）出水原水混合絮凝沉淀超滤（原为过滤）出水?不增设新的大型净水构筑物，建设费较低；可以利用原过滤水不增设新的大型净水构筑物，建设费较低；可以利用原过滤水 头，有利于降低运行费用；头，有利于降

15、低运行费用； ?滤池滤池1m1m2 2平面面积设置的膜组件，可产平面面积设置的膜组件，可产15m15m3 3/h/h左右的水，超过滤左右的水，超过滤 池滤速池滤速50100%50100%，可提高产水量。若将原常规工艺中混合，可提高产水量。若将原常规工艺中混合- -絮凝絮凝- - 沉淀的水量也增加沉淀的水量也增加50100%50100%，沉后水的浊度会一定程度地增大，沉后水的浊度会一定程度地增大， 但这不会影响膜出水浊度，所以对膜前处理不必进行大的改造；但这不会影响膜出水浊度，所以对膜前处理不必进行大的改造；?将滤池改造成超滤单元，会一定程度影响常规工艺的运行；将滤池改造成超滤单元，会一定程度影

16、响常规工艺的运行；?可用于适宜常规工艺应用的所有水质。可用于适宜常规工艺应用的所有水质。用超滤单元取代常规工艺中的沉淀和过滤单元用超滤单元取代常规工艺中的沉淀和过滤单元?典型工艺流程：典型工艺流程： 原水混合絮凝超滤（原为沉淀和过滤）出水原水混合絮凝超滤（原为沉淀和过滤）出水?可充分利用原工艺中沉淀和过滤单元的空间，建设费较低，并显可充分利用原工艺中沉淀和过滤单元的空间，建设费较低，并显 著提高产水量。可以利用原工艺大部水头，有利于降低运行费著提高产水量。可以利用原工艺大部水头，有利于降低运行费 用；用；?将沉淀池和滤池改造成超滤单元，会影响原工艺的运行；将沉淀池和滤池改造成超滤单元，会影响原工艺的运行；?由于膜前没有沉淀单元，故适用于浊度较低的原水水质；由于膜前没有沉淀单元，故适用于浊度较低的原水水质；?对于水质优良的原水，可进行无药