1、膜技術在飲用水中的應用膜技術在飲用水中的應用姓名：姓名：學號：學號：膜技術在飲用水中的應用膜技術在飲用水中的應用背景膜應用現狀膜污染問題展望水質現狀水質現狀 水是人類不可或缺的重要資源，它既是生命之源，又是發展之本，是一切生命活動的物質基礎，也是經濟發展和社會進步的生命線。 隨著我國社會與經濟的發展，我國供水行業所面臨的突出問題是水質問題，一方面水源普遍受到污染，另一方面水質需求標準不斷提高，而我國城市自來水水質明顯低于國外發達國家。原因一方面是由于我國現有水源均有不同程度的污染，而另一方面是由于我國大多數水廠仍然采用的是常規飲用水處理工藝：混凝沉淀過濾消毒。 面對以上問題，多種行之有效的新型

2、水處理工藝已被開發出來，以提高飲用水水質。強化常規處理、預處理和深度處理等技術都是近幾年水處理技術的主要發展趨勢 飲用水深度處理是指在常規處理的基礎上，采取進一步的措施將常規工藝不能有效去除的微量有機污染物或消毒副產物的前體物加以去除，提高和保證飲用水水質的安全 其中較引人注目的是： 膜技術方法膜技術方法膜技術：膜技術： 膜處理技術是從20世紀70年代開始發展起來的水處理新技術，在90年代得到飛速發展。膜分離是一種物理過濾過程,故不會產生副產物。因其具有占地面積小、出水水質穩定、易進行自動控制等優點,在水處理領域受到了廣泛的重視。在國際水協( IWA)第三屆“前沿技術”國際會議上已被確定為未來

3、飲用水處理主流技術 。 膜分離技術代表著未來水處理發展的時代潮流,被稱為21世紀的凈水技術。 膜分離技術是利用不同孔徑的膜進行水與水中顆粒物質（離子、分子、病毒、細菌、黏土、沙粒等）篩除分離的技術。 根據膜孔徑從大到小排列，可以把膜濾分為微濾、超濾、納濾和反滲透4種。 膜材料主要有乙酸纖維膜、芳香族聚酰胺膜、聚丙烯膜、無機陶瓷膜等。膜組件的形式主要有板式、卷式、中空纖維、管式等。 微濾膜的孔徑通常大于0.1m,主要是分離去除水體中的懸浮物、顆粒物,部分去除細菌和病毒; 超濾膜的孔徑范圍在0.010.1m,對水體中的顆粒物、細菌、病毒、膠體、大分子有機物等污染物有很好的去除效果; 納濾膜被稱為低

4、壓反滲透膜,它的截留物質介于反滲透和超濾膜之間,可以有效地截留多價離子如鈣和錳,但對單價離子如鈉的截留效果差; 反滲透幾乎能截留水中的所有溶質,包括單價離子等。 在飲用水的膜濾處理工藝中,對于微污染的地面水源, 較廣泛地使用微濾和超濾技術。 對于地下水水源，較多地使用超濾和納濾技術。 而對于苦咸水、受到重金屬污染的水源，則使用反滲透技術。其中微濾和超濾膜技術由于操作壓力小、成本低而引起世界各國研究者的重視. 微濾（MF）和超濾（UF）微濾設備超濾設備我們常喝的師大純凈水我們常喝的師大純凈水反滲透：膜的應用方式膜的應用方式 微濾膜的孔徑范圍為0.1-10m，操作壓力為0.1-0.3MPa。 微濾

5、技術介于常規過濾和超濾之間,可有效去除水中的泥沙、膠體、大分子化合物等雜質顆粒及部分去除細菌、病毒、大腸桿菌等微生物。 微濾可以替代飲用水常規處理的混凝、沉淀、過濾，在一個設備中實現常規工藝多個處理構筑物才能完成的凈水效果。 微濾膜具有比較整齊、均勻的多孔結構,具有孔隙率高、膜質地薄、驅動壓力低等特性。其截留作用不僅與孔徑大小有關,還與微粒等雜質與孔壁之間的相互作用有關。 MF膜的截留作用機理大體分為以下幾種： 機械截留作用,即直接的篩分作用;物理作用或吸附截留作用,這主要基于吸附和電性能的影響; 架橋作用,在孔徑入口處,微粒通過架橋作用也同樣可以被截留; 網絡模型的網絡內部截留作用,這種截留

6、是將微粒截留在膜的內部,而不是表面。盡管進水濁度波動較大,但膜出水濁度90%。 NTU為水質濁度單位，分解如下：NTU Nephelometric Turbidity Units N 用散射法測定（福爾馬肼作標準） T 濁度 U 單位MnMn 微濾膜對CODMn的去除率為3%-35%(平均為21%)。 （化學需氧量越高表明水中有機污染物越多。以高錳酸鉀作氧化劑時，測的值稱CODmn或簡稱OC。即主要是反映水中有機物含量的一個指標。） 其它研究結果也表明,超濾對有機物的去除率一般都在20%以下。 超濾膜的孔徑為0.05m-1 nm,操作壓力一般為0.3-1MPa，膜的透過速率為0.5-5m3/(

7、m2d)。可以去除相對分子質量在300300000之間的大分子、細菌、病毒和膠體微粒。 超濾膜有多種類型,在水廠應用較多的超濾膜其材料主要為聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氯乙烯(PVC),運行方式可分為浸入式和壓入式。 在歐洲,超濾工藝在水廠中的應用更為廣泛,以小型水廠居多,但處理能力為1104m3/d以上的水廠已有33座。英國已有100多家水廠采用超濾膜技術,總產水能力已達到110104m3/d。 在亞洲,超濾膜技術的應用在近幾年的增長也比較顯著。新加坡已建成一期規模為27. 5104m3/d的大型水廠，日本的超濾膜產水能力已接近400104m3/d。 中國在20世紀90年代中期開始超濾水處理實

8、驗研究，2005年5月在蘇州市第一座超濾水處理廠投入運行。 新加坡、澳大利亞、荷蘭、英國和以色列使用超濾工藝凈化自來水的處理量分別占其自來水總供水量的12.0%、4.0%、3.1%、2.0%和1.2%。 反滲透膜的孔徑最小，在23nm以下。除了水分子外，其他所有雜質顆粒（包括離子）都不能通過反滲透膜，因此反滲透膜分離得到的水為純水。 反滲透技術已經廣泛用于海水淡化、苦咸水脫鹽、工業給水高純水的制備（電子工業用水、鍋爐給水等），近年來迅速發展起來的飲用純凈水、優質直飲水的核心技術就是反滲透。 反滲透技術的操作壓力較高，必須超過所處理水的滲透壓。對于海水淡化，操作壓力一般在3MPa以上。對于用自來

9、水制備飲用純凈水，操作壓力一般在1MPa以下（根據原水含鹽量、純水收率、膜特性而確定）。 反滲透膜對有機物、金屬氧化物、微生物及膠體物質有極高的去除能力,但其對無機物去除的“良莠不分”,使水中的有益礦物質和微量元素也同時去除. 純水具有很強的溶解性，當大量飲用純水后，體內的一些人體所必需的微量元素和營養物質被迅速溶解并排出體外,體內物質失去平衡，尤其是兒童和老年人如長期飲用對健康不利. 該方法操作壓力高，因膜易阻塞和污染，對預處理要求嚴，操作復雜,出水率低，出水長期飲用不利健康，因此不適于飲水深度處理. 一般情況下，水中污染物有懸浮物、膠體、鐵(氧化鐵和亞鐵)、微生物、結垢物(如碳酸鈣垢、硫酸垢)、有機污染物(如腐植酸和富里酸)等，這污染物可能使膜表面及內部受污染而堵塞。 膜分離技術的應用使水處理效率得到極大的提高，并改善了出水水質，但同時也帶來了新的問題,其中膜污染就是一個突出的問題，它將影響膜的穩定運行,并加速膜的更換頻率,使膜處理的費用增加，因此膜污染不僅是影響膜分離工藝經濟性的重要原因，同時也是影響膜分離技術實際應用的關鍵。 膜污染問題已經成為膜分離技術領域的研究熱點。 膜工藝日趨成熟,價格逐年降低,必將成為未來飲用水處理中最重要、最有效的處理技術,并可完全代替常規過濾工藝，并將創造更大的社會和經濟效益。 隨著膜市場的迅速擴大和膜技術