浅谈超滤技术在给水处理中的应用及发展状况.docxVIP

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浅谈超滤技术在给水处理中的应用及发展状况

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摘要：近年来，超滤技术通过提高膜通量、选择性和耐久性来保持其良好的可持续性和经济性。由于在膜表面沉积了滞留的胶体颗粒和大分子物质等，导致过滤阻力的增加和过滤效率的降低，改变膜的渗透性和选择性。膜污染取决于水源水质、操作条件、溶液化学性质和膜性能等条件，此外一些控制膜污染的方法已经被采用，如进料液的预处理、操作参数的改变和清洗以及膜材料的改性等。因此，超滤膜污染过程和机理以及减污研究一直是实际应用的焦点，以求获得较高的污染物去除率和膜渗透率以及较低的运行成本。

关键词：超滤技术；给水处理；应用及发展

引言

近年来，我国水环境质量恶化严重，水源水质受到不同程度的污染威胁，饮用水安全倍受关注，对城镇给水厂水处理效果提出了更高的要求，超滤技术因其高精度的过滤效果，能够制得高品质生活饮用水，有效保证饮用水生物安全性和化学安全性，并且占地面积小，自动化、标准化与模块化程度高，被越来越多地应用到饮用水处理过程中。

1超滤技术原理概述

超滤是一种压力驱动的膜分离过程，主要筛除机理为在压力作用下，水从高压侧透过膜到低压侧，水中大分子及微粒组分被膜阻挡，从而达到去除水中杂质的目的，水逐渐浓缩后以浓缩液的形式排出。超滤适用于分离大分子物质、胶体、蛋白质，所分离溶质的分子量下限为几千，所分离组分孔径范围0.001～0.05μm，能够有效地去除水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，是替代活性炭过滤器和多介质过滤器的新一代预处理产品。超滤膜的类型主要有平板超滤膜、管式超滤膜、毛细式超滤膜、中空纤维超滤膜和多孔超滤膜。超滤膜的材料又可以分为有机高分子材料和无机材料两大类，有机高分子材料主要有醋酸纤维素、聚丙烯、聚酰胺和聚砜，也可采用聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。无机材料主要有陶瓷、金属、玻璃、硅酸盐以及碳纤维。超滤技术的操作压力低，设备投资费用和运行费用低，无相变，能耗低，可有效分离水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，但对金属离子没有任何的去除能力，对小分子量有机物的去除能力较低。

2超滤技术在给水处理中的应用

2.1混凝

混凝结合超滤在去除污染物、维持膜性能以及减少消毒副产物方面是一个有前途的方法。一般常用的无机混凝剂如铝盐和铁盐，机理为中和填料，清扫絮凝剂，改变絮凝剂的粒径，使杂质稳定到能被膜排斥的程度，形态主要取决于溶液的pH范围。当带正电的混凝剂遇到带负电荷胶体或是NOM时，会发生化学反应，起到混凝作用。然而当过量的阳离子混凝剂遇到带负电荷的膜表面时，可能会发生膜表面的双电层压缩效应，这可能促进NOM吸附在膜表面。混凝作为预处理工艺的重点是提高超滤性能，超滤不同于传统的过滤技术，在确定混凝剂的剂量、类型和混合条件时，需要通过将经典混凝的优化操作观念转化为混凝/UF体系来确定，建立新的混凝方式以减少膜污染，有研究表明，在UF去除NOM过程中，发现13.0mg/L的FeCl3比4.1mg/L的聚氯化铝具有更强的过滤性。

2.2吸附

由于固相（如吸附剂、膜表面、胶体等）和液相（如水和其他溶解的溶质）的共存，吸附作用涉及到复杂的固-液系统，而不是简单的水表面化学，溶质（如NOM等水体中污染物）、溶剂（通常是水）和表面（水-膜界面、溶质-水界面和溶质-膜界面）之间的相互化学作用对于理解UF过程中的吸附具有重要意义。粉末活性炭（PAC）吸附剂由于相对高的分散性和孔隙率，通常具有相对较大的比表面积，对某些污染物具备较好的去除能力和降低污垢的能力，因此具有广阔的商业应用前景，在吸附与UF耦合时是备受青睐的吸收剂。PAC可以通过吸附作用去除水体中有机或无机污染物，通常描述为污染物的三步转化：从水体到碳，再到碳表面，最后到结合位点。在适当的pH条件下，PAC可以粘附到膜表面形成滤饼层，避免一些污染物接近膜表面，能够促进有机物的去除，并保持超滤膜表面性能不发生变化，从而很好地控制膜污染。不同类型的PAC具有不同的性质和不同的使用剂量，导致污染物去除和减缓结垢的程度也不同，经PAC吸附的吸附物能够进入膜孔，从而增加对膜的孔堵塞效应，对PAC进行改性或更换新型吸附剂以保证污染物的去除，是解决膜污染问题的有效措施。采用表面活性剂改性粉末活性炭（SM-PAC）与UF相结合的工艺处理含阴离子污染物的水，对不同阴离子杂质的去除效果较好。

2.3氧化

2.3.1臭氧

通过对臭氧投加量和水动力条件对臭氧化/超滤法处理天然水影响的研究，结果表明，臭氧可以改变水体中污染物的大小和特性，从而影响UF过程，在不同操作条件下，臭氧投加量越大，膜渗透通量越大，污染物越少，TOC去除率越高。在不使用反冲洗的情冴下，0.05mg/L的臭氧浓度不会使膜通量发生衰减。值得一提的