纳滤膜技术在饮用水深度处理中的应用现状

纳滤膜在国内外饮用水深度处理中的应用如表2所示。法国巴黎Mery-sur-Oise水厂于1999年建成14万m3/d的NF膜系统，是世界上第一个大型NF系统(其NF系统饮用水深度处理工艺流程图如图3所示)。NF系统用于去除水中的杀虫剂和除草剂，向周边80万居民提供高品质的饮用水。Mery-sur-Oise水厂的原水硬度较大(硫酸和碳酸的钙、镁盐超标)，原水通过两步NF分离过程，第1步和第2步透过NF的水均已被纯化，经第2步NF浓缩排放的浓水中含有大部分的硫酸盐和碳酸盐，而第二步的NF出水经由进一步的加氯处理即可制成标准饮用水。最终水厂出水完全能符合欧盟的有关消毒副产物指标要求，出水TOC<0.2~0.3 mg/L，生物稳定性优良，能有效阻止输水管网中细菌繁殖。Peltier等对法国Mery-sur-Oise水厂为期4年(1999年~2003年)的饮用水NF深度处理跟踪研究显示，采用NF系统后，出水余氯的含量由0.35 mg/L降到0.2 mg/L，管网中三卤甲烷(THMs)的形成比未采用NF系统时减少了50%，最终，且由于生物降解型溶解有机碳(BCOD)的减少，改进了产水的生物稳定性。

表2 纳滤净水厂

图3 法国Mery-sur-Oise水厂NF饮用水深度处理工艺流程图

2 500 m3/d的法国Jarny水厂于1995年投运，NF系统并入其已有的絮凝、软化、沉淀分离、砂滤和加氯消毒(其工艺流程图如图4所示)。Jarny水厂运行结果表明，NF技术可处理不同水质的原水(甚至常规饮用水处理工艺难以处理的原水)，其处理出水完全能达到所需的水质要求。Jarny水厂运行过程中，原水中的电导率逐渐升高，甚至高达3 500 µs/cm，但NF出水中的电导率和硫酸盐含量始终是稳定的，这充分证明了NF工艺在饮用水深度处理中的优良性能。

图 4 法国Jarny水厂运行工艺流程图

目前美国已有超过100万m3/d规模的NF软化水装置在运转，1992年~1996年美国的NF装置以500%的速度增长。以Florida州为例，由于饮用水源多为表层含水层地下水，普遍存在盐度、硬度和金属离子以及有机物含量大幅度超标的问题。为了更好地满足日益严格的饮用水水质要求，目前已有多座城市水处理厂采用NF和RO工艺逐步代替现用的石灰软化水处理工艺。处理量4.2 MGD(1.59万m3/d)美国科罗拉多Clefton水厂于1996年投运，采用NF膜过滤系统对地表水进行深度处理，出水显示，NF膜对TDS、硬度、硫酸盐、消毒副产物和总磷的脱除率分别为50%、80%、98%、95%以上和97%。美国Florida州下属的Deerfiled Beach市和Boca Raton市分别于2003年和2004年建成投产4.0万m3/d和15.2万m3/d(当时最大的NF脱盐软化装置)的饮用水NF膜处理系统，主要用于原水中硬度、色度和消毒副产物(三卤甲烷、卤乙酸等)生成潜势的去除，满足了当地饮用水水质标准的要求。两水厂的NF膜工艺运行稳定，运行两年内未进行化学清洗。与之相似，位于Fort Lauderdale市的Peele-Dixie水处理厂和Jupiter镇水处理厂分别采用了供水量达4.5万m3/d和5.5万m3/d的NF膜工艺，NF出水水质优良。此外，我国台湾高雄地区的拷谭高级净水厂于2007年投运一套30万m3/d的NF净水系统(其工艺流程图如图5所示)，以去除水中的氨氮、消毒副产物等污染物质，是目前全球最大的NF净水系统。目前为止，拷谭高级净水厂的NF膜已运行10年，NF膜对饮用水的深度处理效果显著。

图5 台湾拷谭高级净水厂工艺流程图

我国中西部地区水源具有的普遍问题是盐度(硫酸盐等)、硬度(钙镁含量高)、金属离子和有机物含量超标，国内一些市政水厂已开始使用纳滤法处理高盐原水。山西省吕梁市六壁头水厂(运行流程如图6所示)，针对硫酸盐、硬度高、处理水量大的实际情况，通过方案比选，采用一级两段式纳滤膜处理工艺，处理部分原水再与原水混合的方案，该系统运行情况良好，出水水质较好。由流程图6可以看出，原水取自原水收集池，经原水泵升压后，进入三级过滤器去除大部分悬浮物和胶体，再送入NF系统处理。经NF处理后的脱盐水，部分与剩余原水按一定比例进入勾兑水箱，消毒后加压外输至城南;部分脱盐水通过原输水管道重力自流至一水厂。

图6 六壁头水厂一级两段式NF处理工艺

与六壁头水厂类似，山西临汾二水厂鉴于原水盐度、硬度超标等问题(原水TDS为845 mg/L)，也选用NF膜对饮用水进行深度处理。临汾二水厂选用NF而非RO的原因如表3所示，表中的数据获取途径是采用ROSA模拟计算数据(依据：临汾二水厂总产水量为2 500 m3/h)。模拟结果显示，NF出水+滤池出水勾兑产水与RO出水+滤池产水勾兑产水的水质完全相同(两个产水体系的膜系统回收率都为80%)，但NF出水+滤池出水勾兑产水系统的能耗比后者可节约50%。临汾二水厂的工艺流程如图 7所示，由于NF出水水质极其优良，最终水厂出水由NF产水与滤池出水勾兑混合后外送，水质仍然达标(原水水温为17 ℃)。

表3 山西临汾二水厂采用NF原因分析

编辑：李丹