超滤膜基础知识

超滤膜基础知识

黄明珠

水是生命之源，饮用水的卫生与安全是人体健康的重要保障。随着我国社会和经济的发展，人们对生活质量的要求不断提高，对饮用水水质的要求也越来越严格，提倡优质饮用水是适应时代发展的需要。但与此同时，水体污染却不断加剧，各种生产废水和生活污水未达排放标准就直接进入水体，给水环境造成了极大的污染。水源水质急剧下降，对目前城市自来水厂的传统常规处理工艺提出了严峻的挑战，微污染原水的净化处理己成为一项重要和迫切的课题。为获得安全、优质的饮用水，需要探寻各种先进、可行的饮用水处理技术，以提高饮用水质量，保障饮用水安全。

l饮用水水质标准与处理技术

1．1水质标准与优质饮用水

生活饮用水水质与人类健康直接相关，故世界各国对饮用水水质标准极为关注。由于水源污染日益严重，以及水质检测技术与医学科学的不断发展，饮用水水质标准总是不断地修改、补充。20世纪初，饮用水水质标准主要包括水的外观和预防传染病的项目，以后开始重视重盒属离子的危害，80年代则侧重于有机污染物的防治，90年代后开始高度关注微生物引致的风险。

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对饮用水的水质要求也相应提高了。在这一背景下，建设部2005年6月1同颁布实施的《城市供水水质标准》(CJ 206-2005)对城镇居民生活饮用水的水质提出了更高的要求。《城市供水水质标准》共101项，分为常规监测42项，非常规监测59项，该《标准》在原建设部2000年水质目标88项的基础上，删除88项中的20项，增加了33项，修订22项的指标值并改为限值。因而该《城市供水水质标准》具有先进性及可操作性。

我国自1956年颁发《生活饮用水卫生标准(试行)》直至1986年实施《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)的30年间，共进行了4次修订。水质指标项目不断增加。我国新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)于2007年7月1同实施，代替已使用了20多年的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-1985)。

新国标加强了对有机物、微生物和消毒等方面的要求。新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项，增加了71项，与人体健康有关的水质指标为86项，占80％。其中，微生物指标由2项增至6项；消毒剂指标由l项增至4项；有机化合物由5项增至53项等；新标准统一了城镇和农村饮用水卫生标准，并与国际标准接轨。

水质标准的不断提高，人们健康意识的不断增强，使优质饮用水的概念逐渐深入人心。优质饮用水主要是在满足人体基本生理功能和生命维持基本需要的基础上，长期饮用可以改善和促进人体的生理功能，增强人体健康，提高生命质量。世界卫生组织在《生活饮用水质准则》中指出了理想的优质水应具备的特征：

①不含任何对人体有毒、有害及有异昧的物质。

②富含多种人体健康所需的矿物质微量元素。

③PH值呈弱碱性。

④水中溶解氧适度。

⑤水分子团小。

⑥水的媒体营养生理功能要强。

1．2常规处理工艺

饮用水的常规处理工艺主要分为4个部分，即混凝、沉淀、过滤与消毒。混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难于自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒相互聚合，形成大颗粒絮体。沉淀是将混凝形成的大颗粒絮体通过重力沉降作用从水中分离。过滤是利用颗粒状滤料截留经过沉淀后水中残留的颗粒物，进一步去除水中的杂质，降低水的浊度。消毒是向水中加入消毒剂来灭活水中的病原微生物。饮用水常规处理工艺对水中的悬浮物、胶体和病原微生物有很好的去除效果。我国以地表水为水源的水厂主要采用这种工艺流程。

对于水质良好的水源，常规水处理工艺可以提供安全合格的饮用水。然而对于有机污染较严重的水体，常规水处理工艺的局限性就显现出来了。受污染水源水经过常规的混凝、沉淀、过滤和消毒工艺只能去除水中有机物20～30％，且由于溶解性有机物存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浑浊度的去除效果也下降(仅为50％～60％)。用增加混凝剂投量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中会属离子浓度增加，不利于居民的身体健康。并且，传统常规处理工艺还可能使出水氯化后的致突变活性有所增加，水质毒理学安全性下降，对人体健康造成危害。而另一方面，随着对饮用水与健康关系的研究的不断深入和生活水平的提高，人们对于饮用水水质的要求也在不断提高。

因此，在水源受污染情况下，常规处理工艺已经无法解决水源不断污染、而饮用水水质标准不断提高的矛盾。必须在现有常规处理技术与工艺的基础上，发展新的水处理技术与工艺。

常规水处理工艺的局限性

饮用水处理技术发展到今天，常规水处理工艺已经相当成熟，国内大多数地表水厂都采用混凝，沉淀，过滤和消毒的常规处理工艺。常规处理工艺以出水浊度、色度、细菌总数等为工艺控制的主要指标。对于水质良好的水源，常规处理工艺可以提供安全合格的饮用水，但对于受到有机污染的地表水，这种工艺的局限性就表现出来了。常规处理工艺对水中有机物特别是溶解性有机物的去除能力很低，约为20％-30％。由于溶解性有机物的存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也明显下降(仅为50％-60％)。目前国内大多数水厂都采用折点加氯的方法来控制出厂水中氨氮浓度，以获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机卤化物又导致水质毒理学安全性下降。

为了解决常规水处理工艺存在的问题，国内外学者和研究人员也对强化常规工艺做了一定的技术探索，如强化混凝，强化过滤和化学预氧化等。强化混凝的含义是在保证浊度去除率的同时提高水中有机物去除率，再广义一点就是通过改善混凝条件来提高出水水质。强化混凝是提高常规水处理系统除污染效率的较为经济有效的手段，但用增加混凝剂投加量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加，不利于人体健康。因此选择合适的优质高效的混凝剂则是提高混凝沉淀效率的重要途径之一。强化过滤的方法有投加助滤剂强化过滤，变革滤料强化过滤，改进滤池反冲洗工艺强化过滤，优化常规过滤工艺等。这几种强化过滤给水处理技术在一定条件下均能有效去除饮用水水源中的杂质，改善出水水质。化学预氧化是通过在给水处理工艺前端投加氧化剂强化处理效果的预处理措施，其目的主要是去除微量有机物、除嗅味、控制氯化消毒副产物、氧化助凝、去除铁锰，常用的处理技术有臭氧预氧化技术、化学药剂预氧化技术等。

这些强化常规处理工艺虽然可以取得一定的处理效果，但是也带来了其他问