超滤在饮用水常规净化工艺.pdf

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11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
¾ 我国迄今95%以上数千城市水厂仍使用常规工艺;
¾ 新国标《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)已于2007年7月
1日开始执行;
¾ 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;
¾ 建设规划要求,新国标于2012年强制执行,已迫切在眉睫,有迫
切性;
¾ 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
¾ 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;
¾ 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
水的第一个重大安全性问题—生物安全性;
¾ 20世纪初研发出的混凝—沉淀—过滤—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
规工艺;
¾ 20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。
第二代城市饮用水净化工艺第二代城市饮用水净化工艺
¾ 20世纪70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
问题—化学安全性;
¾ 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
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;
¾ 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
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
¾ 饮用水的生物安全性是必须首先保证的;
¾ 两虫问题:(贾第鞭毛虫和隐孢子虫)20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
引起大规模疾病爆发;
¾ 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;
¾ 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;
¾ 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。
膜过滤与饮用水生物安全性膜过滤与饮用水生物安全性
¾ 水中致病微生物的尺寸:病毒20nm至数百nm,细菌数百nm至数
μm,原生动物数μm 至数十μm ,藻类数μm 至数百μm ;
¾ 微滤膜孔径为100nm至200nm,不足以截留细菌和病毒;超滤膜
孔径为数nm,纳滤膜为1nm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;
¾ 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
于城市水厂大规模应用;
¾ 中空纤维膜过滤面积大,占地少,有一定优势;
¾ 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。
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
¾ 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工艺的重大变革;
¾ 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,
构成组合工艺;
¾ 第三代工艺—以超滤为核心技术的组合工艺:
原水→膜前处理单元→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
¾ 针对水中不同的污染物和目标物,采用不同的处理方法:
¾ 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;
¾ 吸附(膜前处理之二):吸附去除中等分子量有机物;
¾ 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;
¾ 化学氧化(膜前处理之四):提高混凝、吸附、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。
关于膜后处理关于膜后处理
¾ 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;
¾ 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