膜滤在小型地面水处理系统中的运用.doc

膜滤在小型地面水处理系统中的运用作者: Timothy P. Brodeur 和 Mark A. Thompson  前言 　　美国环境保护局(USEPA)估计,全国有51500座小型或甚小型社区供水系统,为2480万人,约为美国人口的10.9%服务.其座数占全国社区供水系统87.5%.19%的社区供水系统中 (服务人口1.54亿,占全国人口68%)使用地面水做水源.这个比例可能不能直接用于小型或甚小型社区供水系统,因为一般说来它们多用地下水做水源.尽管如此,还是有大量小型或甚小型社区供水系统用地面水做水源. 　　为了满足地面水处理规程(SWTR)规定的要求,小型供水系统有特殊的难题.规程要求许多小型及大型供水系统安装过滤设施,并要求消毒,去除Giardia cysts达99.9%(3位对数),去除肠病毒达99.99%(4位对数). 为了满足SWTR的要求, 用地面水的小型供水系统有下述几种可能的选择：全程水处理中心(Full Scale Central Treatment)，集装成套水厂(Alternative Package Plants)和进水点(Point-of-entry POE)装置。 全程水处理中心 　　本系统能使小型供水系统满足全部SWTR规定的要求,包括过滤和消毒.过滤可采取下述途径完成: 　　* 常规过滤 滤池之前有混凝沉淀过程. 　　* 直接过滤 进入滤池水流中加混凝剂,但无沉淀过程. 　　* 慢沙过滤 滤速45-50加仑/平方英尺-日,滤池表层有生物滤膜(schmutzdecke)生长,可去除大多数颗粒物。 　　* 硅藻土过滤 采用预涂敷滤芯，压力滤池。 　　* 膜滤 水在压力下通过膜面，根据膜的孔径和材料的化学性能，选择允许某种尺寸的颗粒通过。 集装成套水厂 　　这类产品类型繁多，难以一一叙述。但这类商品的中小型系统市场份额颇大。集装水厂是一个供货概念，供应商一般将应用所需的各种工艺过程单元组成整体设备，安装于现场。因此，其工艺类型可以包括上述全程水处理中心的内容。一般供货类型有： 　　* 常规集装单元 按常规水处理工艺要求标准设计制造的水处理单元。 　　* 管状澄清器 在絮凝器前加投混凝剂和消毒剂。凝聚之后的水进入管状澄清器，可在15分钟之内完成澄清过程。 　　* 吸附 将絮凝和沉淀合在一起的澄清单元，可一步作到将浊度(颗粒物) 吸附于吸附介质和原先生成的絮体。 　　此外，别的技术如膜工艺也可制造成集装配套系统。这类供货方式对于中小型水处理系统的拥有者有许多方便，很普遍。 　　本文焦点是论述膜工艺及其在中小型水处理系统的应用。它能满足SWTR的要求，对于去除颗粒物，可视做是过滤过程的取代。这里的中小型系统是指服务人口25-1000，水量7500-10万加仑/日。 膜滤在地面水处理系统中的运用 　　通常人们想到的膜处理工艺只是逆向渗透,毫微米过滤和电渗析,都是用于脱盐.但是如今膜处理工艺可以从水中去除众多物质,从钠离子到悬游固体,包括细菌和原生动物. 膜滤过程分类 　　水工业所用大多数膜滤工艺是压力驱动的。其中包括超级过滤（hyperfiltration），一般称做的逆向渗透（或反渗透）RO；毫微米过滤NF(nanofiltration,中文也半音译为纳滤)，它通常被用做膜软化水器；超滤（ultrafiltration）UF和微滤(microfiltration)MF。以上叙述是按照其截流污染物颗粒粒径尺寸由小到大为序。RO膜可去除微小离子和有机物，而MF膜是为去除大型悬游物颗粒，Giardia芽孢和胶体物设计。除压力驱动的膜外，还有电位差驱动的膜（如电渗析ED，逆向电渗析EDR）,浓度梯度驱动的和用别种驱动力的膜。 　　压力驱动膜的拒斥特性一般以此膜截留物质的尺寸表示。对于脱盐用膜如逆向渗透膜或毫微米过滤膜，可以其分子量断点(molecular weight cut off, MWCO)表达；对于超滤UF膜和微滤MF膜，则以其标称孔径尺寸(NPS)表达之。 　　各类膜对于各种溶解和悬浮物质的相对拒斥特性示于图1所述之分离谱。未经化学药剂调整的常规滤池的拒斥能力也同图列出供参考。表中数据是总的概况,实际膜对各种物质的拒斥还要取决于以MWCO和NPS外的一些因素.例如微滤系统可以有效的去除病毒,虽然病毒尺寸比膜的NPS小十倍. 膜处理工艺的可能应用领域如下: 　　* 脱盐（去除无机离子） 　　* 软化水 　　* 去除有机物质 　　* 去除颗粒物质 　　* 灭菌（消毒） 　　以往大多数膜滤的工业运用是脱盐和软化水，今后期望运用于常规有机物和固体脱除。鉴于膜的性能和寿命的改进，最近十年来，膜工艺的费用已经大为降低。 颗粒物去除 　　已经