106项水质指标执行将近 小城镇供水注重深度处理

自2007年7月开始实施的新《生活饮用水卫生标准》，饮用水水质指标由35项增加为106项，加强了对化学性污染物质检测的力度。同时按照国家规定，到2012年我国将开始全部执行新国标。

106项水质指标执行日期渐行渐近，这对供水领域的深度处理技术提出了更高的要求。而对于供水水源水质较差、水源单一的西部小城镇而言，其供水质量能否按期达标则吸引了更多关注的目光。

近期，由重庆大学编撰，旨在引入荷兰可持续发展的理念、技术和经验，提高我国西部小城镇供水等环境基础设施方面发展能力的《中国西部小城镇环境基础设施技术指南》（以下简称为《指南》）将深度处理技术作为重要一节进行了阐述。

何为深度处理？

深度处理通常是指在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证饮用水质。应用较广泛的深度处理技术有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳和膜技术等。结合西部小城镇的实际情况，《指南》指出，可适当考虑使用前三种方法进行深度处理，以提高出水水质。

臭氧—活性炭处理技术

臭氧—生物活性炭联合处理工艺设计要点

1）臭氧—生物活性炭处理工艺中，臭氧投加量为1.5~3.0mg/l。
　　
　　2）在没有实验数据作为参考时，设计接触氧化时间一般采用6~15min。
　　
　　3）在生物活性炭前不能进行预氯化处理。
　　
　　4）生物活性炭滤池的滤速为5~10m/h，炭床高2~4m，空床接触时间为12~40min，高径比为2~4，炭径为0.3~2.0mm，反冲洗水强度为15~18 L/(s•m²)，气体反冲洗强度为5~9 L/(s•m²)，反冲洗时间为8~12min，周期为3~6d，膨胀率为25%~35%。
　　
　　5）生物活性炭滤池的排水槽、排水渠、反冲洗配水系统、反冲洗水箱等的设计参见普通快滤池部分。

膜处理技术

按膜孔大小应用于饮用水处理的膜可分为微滤(MF)、超滤(UF) 、纳滤(NF) 和反渗透(RO)。工业应用中需要把膜安装成膜组件，膜组件主要分为:中空纤维式、卷式、板框式和管式。中空纤维式和卷式组件膜填充密度高，造价低，组件内流体力学条件好。但这两种组件对制造技术要求高，密封困难，使用中抗污染能力差，对料液预处理要求高。板框式和管式组件膜填充密度低，造价高，但组件清洗方便，耐污染。
　　
　　目前，已有数十种材料用于制备分离膜。其中用陶瓷材料制成的膜具有更好的化学稳定性和耐酸碱性，机械强度高，它的管式组件能处理含较大悬浮颗粒的水，而且不易堵塞膜的通道。

1 超滤与微滤

微滤是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的筛分作用进行分离的膜过程，其原理为表面过滤。在静压差作用下，小于膜孔的粒子通过膜，比膜孔大的粒子则被截留在膜面上，使大小不同的组分得以分离，操作压力为0. 8 MPa～1.0MPa。超滤膜的微孔孔径大致在0. 005 μm～0.1μm之间，因此超滤膜分离过程曾被看作是一种单纯的物理筛分过程，然而事实上在膜分离中，反渗透(RO) 、超滤(UF)和微滤(MF)之间，并不存在明显的界限，超滤膜的大孔径一端与微孔滤膜相重叠，其小孔径一端与反渗透膜相重叠，所以近年有人提出了超微过滤和疏松反渗透的新建议。因为前者的孔径介于超滤与微滤之间，后者介于反渗透和超滤之间。正是由于这个原因，超滤过程不可能是单纯的物理筛分过程。特别是超滤处理的大都是大分子有机物、胶体、蛋白质等，对于这些溶质与膜材料之间的相互作用所产生的物化影响更不能忽视。国内外研究证实了超滤膜是悬浮颗粒、胶体、浊度和细菌的有效屏障，但因为它的截流分子量较大，导致它对水中有机物的去除效率不高。吴舜泽等的研究表明超滤膜对水中耗氧量、UV的去除效率视 分别在0～49 %、20 %～36 %之间，出水耗氧量比较高。为了达到更好的饮用水深度处理效果，超滤工艺通常与高级氧化、吸附等去除有机物效率高的工艺联合使用。

2 纳滤

纳滤膜通常被认为带负电荷。与荷电膜的脱盐机理比较一致的说法是因为膜带电后产生道南效应，一般都用道南平衡理论来解释。
　　
　　当荷电膜放入一种盐溶液时，就会出现动态平衡。靠近膜面处的反离子(和膜所带电行相反的离子) 浓度要比溶液中高，而同离子(和膜所带电荷相同的离子) 浓度又比溶液中低一些，这就产生了道南电位。
　　
　　这个电位阻止了反离子从膜面扩散到溶液中以及同离子从溶液中扩散到膜面。道南电位将同离子排斥于膜面外，由于要保持电中性，反离子也被排斥。在压力梯度作用下，水通过膜时也会发生这种情况。
　　
　　阴、阳离子的去除率决定它们的电荷密度和离子浓度及膜上电荷对它们排斥和屏蔽作用的大小。离子的去除率随低价态反离子增多而减小(因膜对其电行屏蔽弱一些) ，随高价态同离子增多而增大(因其能更有效地被膜排斥) 。
　　
　　高浓度电解质溶液中，膜上电荷能被反离子更有效地中和(或屏蔽) ，从而降低膜的选择性。

　　研究表明，纳滤膜对于三卤甲烷前体物( THMFP) 、卤乙酸前体物( HAAFP) 和水合氯醛前体物(CHFP) 有高去除率，分别为97 % ，94 %和86 %。纳滤技术在山东长岛南隍城纳滤示范工程是国内首套工业化大规模膜软化系统，它以海岛高硬度苦咸水为水源，采用纳滤技术制备饮用水，系统连续正常运行27 个月，淡化水符合国家生活饮用水卫生标准。
纳滤膜不仅有机物去除率高，对水中的无机离子也有很大的截留率，这样就使一些对人体健康有益的离子、硬度、碱度以及微量元素被去除，出水不适合长期饮用，因此发展和应用低脱盐率、高有机物截留率的新型纳滤膜是十分有意义的。据报道，一种新型纳滤膜NF200B 对盐类的去除率在50 %左右，出水符合饮用水标准。

3 反渗透

在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的溶剂(水) 压到半透膜的另一边稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反的，因此称为反渗透。

按使用范围可将反渗透膜分高压反渗透膜和低压反渗透膜，高压反渗透膜操作压力在5. 0 MPa 以上，主要用于海水淡化;低压反渗透膜，通常在1. 4 MPa～2. 0 MPa下进行操作，主要用于苦咸水脱盐;超低压反渗透膜又称疏松型反渗透膜，即为纳滤膜。

反渗透在海水、苦咸水淡化、纯水和超纯水的制备、城市给水处理以及城市污水和工业废水处理等方面均有普遍应用，尤以在海水、苦咸水淡化方面的应用最为普遍。1997 年在我国舟山嵊山建成日产500 m³ 级反渗透海水淡化站，运行结果表明，反渗透膜元件脱盐率大于99 % ，可将含盐量27 000 mg/ L 的海水淡化至200 mg/ L以下。继嵊山之后，在辽宁省、浙江省、山东省都相继建成了几个大型反渗透海水淡化站。这标志着我国反渗透海水淡化已步入产业化。2000 年9 月在河北沧州市建成18 000 m³/ d 苦咸水反渗透淡化厂，该系统淡水水质符合GB 5749285 生活饮用水标准，其中溶解固体小于500 mg/ L 。

反渗透技术为开发海水、苦咸水资源提供了一种有效的途径，它必将具有广阔的发展前景。

编辑：张倩