吳禮光 ,趙海洋,張 林
(1.浙江工商大學環(huán)境科學與工程學院,杭州 310018;2.城市水資源開發(fā)利用(北方)國家工程研究中心浙江研究與開發(fā)基地,杭州 310012;3.浙江大學化學工程與生物工程學系,杭州 310027)
膜技術在飲用水深度處理中的應用現(xiàn)狀
吳禮光1,2,趙海洋3,張 林3
(1.浙江工商大學環(huán)境科學與工程學院,杭州 310018;2.城市水資源開發(fā)利用(北方)國家工程研究中心浙江研究與開發(fā)基地,杭州 310012;3.浙江大學化學工程與生物工程學系,杭州 310027)
從壓力驅(qū)動膜及膜集成技術的特點出發(fā),結(jié)合不同水源水質(zhì),對膜技術應用于飲用水深度處理方面的進展進行了分析和綜述,并提出膜法飲用水深度處理的發(fā)展建議。
膜技術;集成過程;飲用水深度處理
水是生命之源,與人類的日常生活密切相關,而飲用水質(zhì)量更是直接關乎人體健康。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展以及人類活動程度的加速,飲用水水源污染問題已呈日益惡化的趨勢。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)調(diào)查資料顯示,全世界已發(fā)現(xiàn)約80%的疾病和50%的癌癥與飲用不潔凈的水有關[1]。
我國人口眾多,人口與資源、環(huán)境以及經(jīng)濟社會發(fā)展的矛盾突出,由于過去過分關注發(fā)展速度,對環(huán)境關注不夠,很多地區(qū)水污染問題較嚴重,飲用水水質(zhì)難以保證。不僅如此,一些突發(fā)性的污染事件,對飲用水質(zhì)同樣造成很大影響。因此,開發(fā)實用的飲用水深度處理和應急技術具有重要意義。
近年來主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)。相對于傳統(tǒng)的水處理技術,壓力驅(qū)動膜過程更為高效、低耗,因此,本文結(jié)合膜分離特點,對國內(nèi)外膜法飲用水深度處理的研究與應用進展進行總結(jié),并提出我國未來膜法飲用水處理技術的發(fā)展方向。
MF技術主要用于去除水體中的懸浮物、細菌等大顆粒物質(zhì),因此,常應用于飲用水生產(chǎn)的預處理或初級階段,一般要結(jié)合其他工藝才能起到保障飲用水水質(zhì)的作用。
朱建文等[2]建立了一套MF中試系統(tǒng)直接用于杭州清泰水廠的沉后水處理,中試結(jié)果表明:MF膜對濁度的去除率>99%,對細菌、大腸桿菌的去除率接近100%,且基本不受通量的影響;對Fe和色度的去除效果也很好,出水中的鐵<0.05 mg/L,色度<5倍,而對Mn的去除則受前處理的影響較大;水中的堿度和余氯基本無變化;對有機物、氨氮、UV254等的去除效果較差,去除率均低于20%。之所以將MF用于沉后水處理,是因為MF膜的孔徑相對較大,易發(fā)生膜污染。
為此,劉鋒剛等[3]詳細研究了混凝前處理對MF膜污染的影響,發(fā)現(xiàn)混凝前處理對膜污染控制的主要作用在于降低濾餅層阻力和減輕不可逆膜污染。王錦等[4]再次證實了混凝前處理對MF膜的影響,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)出水水質(zhì)混凝條件與最佳減輕膜污染混凝條件有差異。隨后,顧平等人在結(jié)合混凝技術的基礎上,通過間歇抽吸的方式連續(xù)運行,結(jié)果表明:抽停比對出水水質(zhì)影響不大,但會增強膜污染[5]。
吳水波[6]通過改善和優(yōu)化混凝-MF工藝可將水中砷的濃度從100 μg/L左右降至4.40 μg/L,砷的去除率為92.8%~98%,從而滿足生活飲用水安全衛(wèi)生標準。陶潤先等[7]采用混凝-MF工藝有效改善了飲用水的生物穩(wěn)定性,從而控制產(chǎn)水中細菌再生長趨勢。除此之外,MF膜也被與電絮凝技術結(jié)合用以去除飲用水中的氟和微生物,表現(xiàn)出良好的去除效果[8,9]。由此可以看到,適當?shù)那疤幚砉に噷肕F技術解決飲用水安全問題起到重要的改善和促進作用。
在工業(yè)化應用方面,2005年美國康涅狄格州的Foxwoods Casino廠采用調(diào)節(jié)pH值后加曝氣預氧化和壓力式柱狀微濾膜工藝對自來水進行深度處理,水質(zhì)凈化效果良好[10]。
UF膜孔徑較MF的更小,對微生物和大分子有更好的截留效果,對于普通的自然水源,經(jīng)UF處理后可達到飲用水安全標準,因此UF工藝更適用于改善農(nóng)村飲用水水質(zhì)[11],對于鹽度較高或小分子有機物較多的水源,則往往難以奏效。
有研究表明UF對總有機碳(TOC)、CODMn、UV254的去除率僅為20%、30%、40%左右[12,13]。因此,UF技術往往需要結(jié)合其他工藝才能保障飲用水的安全。如果在UF膜前設置適當?shù)念A處理,不僅可以提高整個處理系統(tǒng)的有機物去除率,而且可以減輕有機物對膜的污染,延長膜的反洗周期和使用壽命,減少膜更新費用。UF膜前預處理工藝主要有混凝工藝、活性炭吸附工藝、砂濾工藝等,效果如表1所示。
表1 針對不同去除對象的超濾組合技術Table 1 The ultrafiltration technology of removing objects
王曉昌[12]等利用混凝+UF組合工藝對含有機物的水進行處理,發(fā)現(xiàn)對DOC和UV254的去除率可達53%和78%。另外,有機物的減少將進一步減輕膜的污染,這主要是由于混凝處理使小分子有機物形成微絮體,在接近膜表面時已經(jīng)發(fā)生沉淀,或者在膜表面被截留,減少進入膜孔的污染物量;在絮凝過程中絮體顆粒直徑增大,導致其在膜表面的反向傳輸速度隨之增大,從而減輕了有機物在膜表面的吸附沉積。
田家宇等[17]采用UF膜+混凝生物反應器組合工藝處理受污染的水源,該工藝結(jié)合UF、生物降解以及混凝三者的協(xié)同作用去除溶解性有機物。就DOC的去除可言,三種作用的貢獻率分別為11.1%、6.2%和26.7%。其中,混凝的作用占有主要地位。
然而,混凝過程對UF膜的影響有一定的爭議。一些學者認為加入混凝劑后,金屬離子與水中的天然有機物發(fā)生結(jié)合,更容易在膜表面沉積,從而加重膜的污染[18]。
活性炭+UF組合工藝在目前水處理的實際應用中更受青睞,因為該工藝把活性炭對小分子有機物的吸附作用和UF對大分子有機物及細菌病毒等的篩分作用較好地結(jié)合在一起,大大提高了水體污染物的去除率,有效緩解了膜污染問題[19]。
張捍民等[15]研究了粉末活性炭(PAC)的加入對UF處理效果的影響,發(fā)現(xiàn)PAC的加入可以增強浸沒式中空纖維膜裝置對高錳酸鉀指數(shù)和NH4+-N的去除效果,但對UV254的去除效果不明顯,對濁度和細菌總數(shù)的去除沒有幫助。
Tomaszewska等[16]通過實驗發(fā)現(xiàn)單一的UF過程對色度、腐殖酸、酚的去除率分別為60%、40%、0%;投加PAC后,色度、腐殖酸、酚的去除率分別為96%、89%、97%。另外,也有人發(fā)現(xiàn)使用PAC的UF工藝對合成有機物(SOC)、嗅和味的去除效果均有很大的改善[20,21]。Tsujimoto[20]研究了顆粒活性炭(PAC)吸附和UF組合工藝,發(fā)現(xiàn)由于GAC的吸附作用和生物酶解作用,可以有效提高水中有機物的去除率,提高出水水質(zhì),降低膜污染。
但研究者在PAC對UF膜污染的影響上也存在分歧。大多數(shù)認為,預處理中的PAC可以緩解膜污染,例如,張捍民等[15]認為PAC顆粒尺寸為10~50μm,比膜孔徑0.01μm要大得多,PAC無法進入膜孔內(nèi)部引起膜污染;而PAC在膜表面形成的濾餅則很容易被表面橫向流引起的剪切力刷掉。然而Youshihiko等報道認為PAC對膜通量和污染沒有明顯的影響[21]。Lin等發(fā)現(xiàn)投加PAC加劇了膜通量的下降和膜污染[22]。這一看似矛盾的報道可能歸咎于研究中使用PAC的量及顆粒大小有較大差異。
董秉直等[14]對淮河原水進行微絮凝,然后結(jié)合砂濾+UF工藝較好的去除了水體中的有機物,CODMn去除率最高可達60%。此過程類似于混凝+UF工藝,這里的砂濾主要起到保護UF膜的作用,同時也分擔一部分除污壓力。
Sawada等[23]進行了臭氧預氧化和UF的工藝探究,他們發(fā)現(xiàn)臭氧可以更好地去除有機物,從而提高產(chǎn)水安全性,降低膜污染。這是因為臭氧將水中的有機物分解成不易污染膜的小分子物質(zhì),從而緩解了膜污染。
超聲波輻射可有效地提高多孔介質(zhì)中流體的局部流速,常作為UF的輔助強化手段以提高滲透通量;此外,空化作用也是超聲波強化清洗UF膜的主要機理[24,25]。因此,超聲波強化作用有望在保證產(chǎn)水安全性的同時,提高UF產(chǎn)水通量及抗污染性。
工業(yè)上典型UF深度處理案例為美國明尼蘇達州的Minneapolis規(guī)模為26×105t/d的凈水廠,在改造工程中,原工藝為投加石灰軟化一鐵鹽混凝-沉淀-濾池過濾,改造后的工程則采用壓力式柱狀超濾膜代替濾池,產(chǎn)水水質(zhì)明顯提高[10]。
與MF膜和UF膜相比,NF膜不僅可以保證飲用水的生物安全性,同時對各類有機物有較高的截留性能,對無機離子可適度去除,能夠滿足更廣泛水源條件下的應用要求,也能在水源波動時和應急條件下滿足最終供水的要求。
4.1.1 無機鹽的去除
NF具有良好的截留高價鹽離子的能力,常被用來去除硬度、硝酸鹽、砷、氟化物以及鋁、鉛等無機鹽。
1)硬度。NF可去除水體中Ca2+、Mg2+,從而降低水體硬度,特別是對SO4·Cl-Na·Mg型和SO4·Cl-Na型苦咸水截留效果更加顯著[26],Bertrand等[27]在鐵礦區(qū)用NF膜處理高含量的硫酸鹽硬水制備飲用水,產(chǎn)水量為125 m3/h。Wittmann等[28]用NF膜處理深井水,去除了其中約50%的Ca2+,另一半的礦物質(zhì)可以透過膜,因此不需要再礦化即可直接用氯消毒后供水。
2)硝酸鹽。采用NF膜可以部分去除硝酸鹽,如陶氏公司的NF200膜對硝酸鹽有76%的截留率。有研究表明致密型NF膜對硝酸鹽截留率較大,但疏松型NF膜則對硝酸鹽截留率較小,甚至當水中存在其他陰離子時,對硝酸根的截留率可能會出現(xiàn)負值[29]。
3)砷。過量砷對人體危害極大,在水中以兩種價態(tài)存在,三價砷以中性分子H3AsO3的形式存在,而五價砷在高pH值下則以二價陰離子HAsO42-的形式存在。NF膜對5價砷的截留率在60%~90%,但對3價砷的截留效果不理想。這是由于3價砷的空間位阻作用不大,而5價砷不僅有空間位阻還有靜電排斥的作用[30,31]。因此,若采用NF系統(tǒng)除砷,則需要在偏堿性的環(huán)境下操作。
4)氟化物。研究表明由于F–比Cl-和I-更容易發(fā)生水合作用,所以NF膜對鹵素離子的截留順序為F->Cl->I-,即對氟離子有很好的截留效果[32]。
5)其他無機鹽。工業(yè)生產(chǎn)中泄漏或排放的金屬離子,包括銅、鎘、鉛、錳、汞、鎳及放射性元素等一旦進入到飲用水源中,傳統(tǒng)的自來水工藝難以達到去除目的,對人類健康會產(chǎn)生嚴重的威脅。侯立安等[33]以模擬核爆后放射性物質(zhì)污染廢水為研究對象,采用膜分離與離子交換組合工藝對污染廢水中具有代表性的碘、銫、钚、鈾等放射性物質(zhì)進行去除,結(jié)果表明該工藝對放射性的去除率可達99.93%。膜優(yōu)選的研究結(jié)果則表明,盡管ROACM1型膜、NFTS40型膜、NFTS80型膜、活性炭都可以去除Ames致突變物,但TS40型NF膜的效果最好[34]。
4.1.2 有機物的去除
NF膜能截留較多種類的有機物,但有機物的親疏水性能、分子質(zhì)量、荷電性是影響NF膜截留率的主要指標,不同性質(zhì)的微量有機物對應的分離機理和截留率也可以通過適當?shù)膮?shù)加以預測[35]。
1)消毒副產(chǎn)物(DBPs)及其前驅(qū)物(FP)去除。三鹵甲烷(THMs)是飲用水氯化消毒過程中,氯與水中有機物反應生成的主要揮發(fā)性鹵代烴類化合物,屬于三致物質(zhì),是重要的消毒副產(chǎn)物。研究表明,相比直接去除DBPs,去除其前驅(qū)物是更有效和安全的方法,而NF膜技術則被認為是去除此類物質(zhì)有效的方法[36]。
2)環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(EDCs)去除。盡管在飲用水源中檢測到的EDCs是微量的,但由于其對人體的危害極大,近年來在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關注。常用的EDCs主要來源于洗滌劑、有機氯和磷農(nóng)藥、除草劑、增塑劑,樹脂原料等。一些學者已開始關注NF膜對此類小分子有機物的去除,并且取得了良好的研究結(jié)果[37~39]。
3)持久性有機物(POPs)去除。持久性有機污染物,如多環(huán)芳烴(PAHs)和有機氯農(nóng)藥(OCPs)等在環(huán)境中殘留水平雖然很低,但由于其具有高毒性、持久性、積聚性,對生態(tài)和健康的危害具有協(xié)同效應的特點,潛在威脅很大。一些研究者嘗試利用NF膜來去除這些有毒小分子,發(fā)現(xiàn)其去除率可達>94%以上[40]。
4)醫(yī)藥與個人護理品(PPCPs)去除。近十年來,PPCPs成為學術界和公眾廣泛關注的一類“新型”環(huán)境污染物質(zhì),其極性強、易溶于水、不易揮發(fā),難以被混凝、過濾去除,會通過水相傳遞和食物鏈擴散[41]。近年來發(fā)現(xiàn)某些河流水體中PPCPs的質(zhì)量濃度已從初始的10 μg/L不斷升高到1 000 μg/L左右;在處理后的飲用水中也被測出,雖然濃度低于1 μg/L,但也要對其引起足夠的重視[42]。Phillips等[43]將52種EDCs和PPCPs按照物理化學特性分了兩大類,一類為極性強、不易揮發(fā)、親水性化合物,NF膜對這一類化合物截留率較低,約為44%~93%;另一類極性弱、較易揮發(fā)、疏水化合物,NF膜對這類化合物的截留率較高。
5)生物可同化有機物(AOC)去除。AOC是指最能被細菌利用并直接合成細菌體的有機物,已被廣泛應用于鑒定飲用水的生物穩(wěn)定性。研究表明AOC在50~100(乙酸碳)/L時水質(zhì)能達到生物穩(wěn)定,當AOC小于10 μg(乙酸碳)/L時,異養(yǎng)菌幾乎不能生長。NF膜對水體中的AOC去除率一般在42%~95%[44]。龍小慶等[45,46]分別以地表水和地下水為研究對象,探討了活性炭–NF膜工藝對飲用水中總有機碳和可同化有機碳的去除效果及機理。結(jié)果表明,活性炭僅可去除部分AOC、TOC和Amcs致突變物,出水仍達不到生物穩(wěn)定性的要求,但它可作為NF的預處理,確保NF膜進水符合要求;而NF則可將水中大部分TOC和可同化有機碳去除,確保飲用水的生物穩(wěn)定性。
6)微囊藻毒素(MC)去除。藍藻爆發(fā)是水體富營養(yǎng)化和水危機事件的典型特征,藻細胞死亡后釋放到水體中的藻毒素如微囊藻毒素對人類危害極大,具有致癌和對特定酶系統(tǒng)活性抑制的雙重作用,并且這類物質(zhì)是水溶性的,分子質(zhì)量小,很難被傳統(tǒng)的混凝、過濾工藝去除。利用NF膜去除藻毒素成為研究者優(yōu)先考慮的方案,結(jié)合一些傳統(tǒng)處理工藝可將藻毒素完全去除[47]。然而,另有報道表明UF膜對藻毒素的去除只有42%[48]。這是因為藍藻可產(chǎn)生兩種藻毒素,分子質(zhì)量較小的藻毒素(ATX-a)的去除機理是靜電排斥和位阻效應,而分子質(zhì)量較大的藻毒素去除主要是位阻效應[49]。
Gaid等[50]對世界上第一個大型NF飲用水深度處理系統(tǒng),法國Mery-Sur-Oise水廠的NF工藝做了詳細的研究,結(jié)果表明該工藝對有機物有著很好的去除效果,對DOC平均去除率為60%,對農(nóng)藥如莠去津(Atrazine)和西瑪津(Simazine)去除率達90%以上,出水中殘留的微污染物絕大部分低于分析檢測限度。
由于RO操作壓力高,膜價格昂貴,因此在飲用水深度處理中應用非常少,主要應用于海水、苦咸水淡化等。但針對部分特殊水源的飲用水,常規(guī)膜技術難以使水質(zhì)達標,反滲透技術則是有效的深度處理技術。例如很多內(nèi)陸地區(qū)從地下取水,但深井取水多會遇到苦咸水,不能直接飲用,UF或NF均難以達到理想的凈化目標,因此,反滲透苦咸水脫鹽是最常用的技術。
通常除了部分特殊物質(zhì)外,反滲透產(chǎn)水中各種離子和有機物濃度均非常低,其中典型的代表為硼,根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的建議成人每天攝入硼的最大量為0.16 mg/kg,過多攝入會導致惡心,頭疼,腹瀉,腎壞死,甚至死亡[51]。因此,降低海水淡化水中硼的含量是保障淡化水安全的一個重要環(huán)節(jié)。RO是去除水體中硼的有效方法之一,經(jīng)過多級RO處理之后,水體中硼的濃度可降至0.5 mg/L。盡管多級RO意味著較高的能耗,但與其他方法相比,RO能耗仍舊較低[52]。研究發(fā)現(xiàn)在酸性條件下,硼主要以無電荷的硼酸分子的形式存在,而且分子尺寸相對較小,RO膜對其截留性較差;在堿性條件下,硼主要以(B(OH))形式存在,此時其離子半徑較大,RO膜對其截留性較高[53]。一般需要在堿性條件下才能保障RO膜更高的去除硼效率,但此時會增加二價鹽在膜表面結(jié)垢的風險。多級RO可以解決此問題,首先選擇在稍微偏堿的條件下去除二價鹽和少部分硼,然后再在較高堿性條件下去除大部分的硼,還可以使用更多級的RO來保證較低的硼濃度。如果要將硼的濃度降至0.2 mg/L,pH需要被增加至9.9以上[54]。
近年來,RO水處理技術發(fā)展很快,工程造價和運行成本持續(xù)降低,當前的主要發(fā)展趨勢包括降低RO過程的操作壓力,提高系統(tǒng)回收率,開發(fā)廉價高效的預處理技術,增強膜系統(tǒng)抗污染能力等。
為保障飲用水的安全性,單一膜技術有時很難達到處理要求,膜集成技術則能夠更好地滿足飲用水處理要求。膜集成技術多是將MF/UF與NF/RO結(jié)合使用,UF、MF作為NF、RO的預處理工藝代替復雜的傳統(tǒng)預處理工藝,UF、MF不但可以完全去除污水中的細菌和懸浮物,對COD、BOD也有一定的去除效果,滿足后續(xù)RO膜的進水水質(zhì)要求,減緩了RO膜的負荷和污染,其清洗周期將比傳統(tǒng)預處理工藝增長5~6倍[55]。
水凈化通常采用MF或UF進行處理。然而MF產(chǎn)水有時難以達到目標水質(zhì),直接使用UF又容易造成UF膜堵塞。比較合適的解決方法就是MF和UF同時使用,讓MF減輕UF的負荷,讓UF保證出水水質(zhì)。Adam等[56]通過實驗證明,MF膜在攪拌和較低的跨膜壓差的情況下,對脊髓灰質(zhì)炎病毒的去除率大于99%,而對UF膜來說,該病毒則是完全去除。如果MF和UF同時使用,既能保障病毒的完全去除,又能保障兩種膜的運行時間。然而,由于MF與UF的孔徑都比較大,很難進行深度過濾,因此很少同時使用這兩種過程,一般是將其中一種與更為致密的NF和RO搭配使用。
針對某市城區(qū)水廠受到重金屬與有機物污染,何少華等[57]采用MF+RO工藝對被污染自來水進行深度處理。兩年來的運行結(jié)果表明反滲透系統(tǒng)對水中的重金屬離子、有機污染物和細菌的去除效率都非常高。
島嶼或沿海城市的飲用水往往容易受到海水倒灌或咸潮等的影響,導致水中鹽分過高。周志軍等[58,59]利用UF和RO聯(lián)合的海島飲用水處理示范裝置可以解決沿海池塘水在季節(jié)交替產(chǎn)生的淡咸水交替的問題,既保證供水質(zhì)量,還降低了運行成本。
陳歡林等[60,61]以錢塘江潮汐咸水水體為研究對象,將UF、NF和RO集成用于處理周期性變化的潮汐水。其中UF作為整個系統(tǒng)的預處理工藝,可以在淡水期使用;NF可以除去咸水中的大部分鹽,可以用作咸水期;RO作為最后一個環(huán)節(jié),可以從較高鹽度的咸水進一步回收一部分水。在保證產(chǎn)水達標的情況下,整個系統(tǒng)的回收率可達到90%~95%。
當發(fā)生強降雨等較大自然災害時,供水系統(tǒng)容易受到水源污染、管道破裂、污水滲漏等損害,水中各種有機物、重金屬、微生物等嚴重超標,使得水源中各組分異常復雜、水質(zhì)變差,嚴重影響飲用水安全。采用常規(guī)的自來水制備工藝來處理雨水難以保證產(chǎn)水可達到飲用水標準,結(jié)合應急供水的特征,通過對雨洪等進行適當?shù)念A處理后,使其滿足RO等膜技術的要求,經(jīng)低壓RO處理后即可獲得符合國家標準的飲用水。
研究發(fā)現(xiàn),基于UF和低壓RO膜過程的雙膜集成技術可以在雨洪應急供水安全中發(fā)揮重要的作用[62]。針對多變、污染的水源,雙膜處理后的產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定、達標。除此之外,膜集成應急凈水裝置還具有適合多途徑運輸、多方位組裝,復雜的環(huán)境、氣候,野外露天,長短期切換運行等用途。
在水源污染狀況未有顯著改善的背景下,隨著公眾對飲用水質(zhì)安全的關注日趨增加,膜法水處理技術成為了目前最有效的飲用水深度處理手段,膜技術在飲用水深度處理中的作用主要體現(xiàn)在以下兩個方面:a.保證飲用水水質(zhì)安全,無論是多級單一膜技術還是多膜集成技術在合理的設計下都能保障產(chǎn)水水質(zhì)的安全性;b.保證飲用水質(zhì)水源的多樣性,多膜集成技術能夠滿足不同水源,不同水質(zhì),不同產(chǎn)水需要的各種要求,給提供安全飲用水創(chuàng)造了可能。
[1]Guidelines for Drinking-Water Quality(3rd Ed);Vol,1,Recommendations;World Health Organization:Geneva,2004.
[2]朱建文,許 陽,代榮,等.MF膜用于飲用水處理的中試研究[J].中國給水排水,2008,24(21):13-18.
[3]劉鋒剛,胡保安,何文杰,等.MF膜法飲用水處理工藝中膜污染控制的研究[J].給水排水,2007,33(11):16-21.
[4]王 錦,潘思茹,羅東平,等.混凝預處理優(yōu)化對MF膜污染的影響[J].北京交通大學學報:自然科學版,2012,6:128-132.
[5]楊 帆,王 暄,呂曉龍,等.混凝–MF飲用水處理中試裝置運行的優(yōu)化研究[J].膜科學與技術,2009,29(1):73-80.
[6]吳水波.混凝-MF工藝的飲用水除砷研究[D].天津:天津大學,2007.
[7]陶潤先,陳立,萬 寧,等.混凝–微濾工藝提高飲用水生物穩(wěn)定性的試驗研究[J].膜科學與技術,2012,32(1):106-110.
[8]李靜波,趙 璇,解明曙.雙鋁電極電絮凝–微濾法去除飲用水中細菌的實驗研究[J].內(nèi)蒙古環(huán)境保護,2006,18(3):9-13.
[9]李靜波,趙 璇,李福志.電絮凝–微濾去除飲用水中的氟[J].清華大學學報:自然科學版,2007,9.
[10]Christensen M.Microfiltration and Ultrafiltration Membranes for Drinking Water[M].Denver:Glacier Publishing,2005.
[11]董 浩,楊新新,王建良,等.UF技術在農(nóng)村飲用水處理中的應用[J].中國農(nóng)村水利水電,2007,2,61-65.
[12]王曉昌,王錦.混凝–UF去除腐殖酸的實驗研究[J].中國給水排水,2002,18(3):18-22.
[13]陳益清,尹華升,尤作亮,等.UF處理微污染水庫水的中試研究,飲用水安全保障技術與管理國際研討會會議論文集[C].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005,525-532.
[14]董秉直,劉風仙,桂波.在線混凝處理微污染水源水的中試研究[J].工業(yè)水處理,2008,28(1):40-43.
[15]張捍民,張 錦,鄒聯(lián)沛,等.粉末活性炭與UF膜聯(lián)用去除飲用水中污染物的研究[J].哈爾濱建筑大學學報,2001,34(3):60-66.
[16]Tomaszewska T,Mozia S.Removal of organic matter from water by PAC/UF system[J].Water Research,2002,36(16):4237-4143.
[17]田家宇,張 宇,施雪華,等.UF膜/混凝生物反應器去除飲用水中有機物的效能[J].中國給水排水,2009,25(5):20-26.
[18]Maartens A,Swart P,Jacobs E P.Feed-water pretreatment:Methods to reduce membrane fouling by natural organic matter[J].Journal of Membrane Science,1999,163(1):51-62.
[19]陳冶安,劉 通,尹華升,等.UF在飲用水處理中的應用和研究進展[J].工業(yè)用水與廢水,2006,37(3):7-12.
[20]Tsujimoto W,Kimura H,Izu T,et al.Membrane filtration and pre-treatment by GAC[J].Desalination,1998,119:323-326.
[21]Yoshihiko M,F(xiàn)raderic C,Akira Y.Removal of a synthetic organic chemical by PAC-UF systemsⅡ:Model application[J].Water Research,2001,35(2):464-470.
[22]Lin C,Liu S,Hao O J.Effect of functional groups of humic substances on UF performance[J],Water Research,2001,35(10):2395-2402,
[23]Tanaka Y,F(xiàn)ukase T,Sawada S.Organic-wastewater treatment method and organic-wasterwater treatment apparatues[P].U.S.:Patent Application 13/393,715,2009-9-29.
[24]Tarleton E S,Wakeman R J.Electro-acoustic crossflow microfiltration[J].Filtration&Separation,1992,29(5):425-432.
[25]陳 健,郭祀遠,李 琳,等.超聲波強化UF的研究進展[J].水處理技術,2003,29(4):191-193.
[26]侯立安,高 鑫,趙 蘭.納濾膜技術凈化飲用水的應用研究進展[J].膜科學與技術,2012,32(5):1-9.
[27]Bertrand S,Lemaitr I,Wittmann E.Performance of a nanofiltration plant on hard and highly sulphated water during two years of operation[J].Desalination,1997,113:277-281.
[28]Wittmann E,Cote P,Medici C,et al.Treatment of a hard borehole water containing low levels of pesticide by nanofiltration[J].Desalination,1998,119(1-3):347-352.
[29]Thanuttamavong M,Yamamoto K,Oh J I,et al.Rejection characteristics of organic and inorganic pollutants by ultra lowpressure nanofiltration of surface water for drinking water treatment[J].Desalination,2002,145(2-3):257-264.
[30]Vrijenhoek E M,Waypa J J.Arsenic removal from drinking water by a loose nanofiltration membrane[J].Desalination,2000,130:265-277.
[31]Seidel A,Waypa J J,Elimelech M.Role of charge(Donnan)exclusion in removal of arsenic from water by a negative charged porous nanofiltration membranes[J].Environ Eng,Sci.,2001,18(2):105-113.
[32]Lhassani A,Rumeau M,Benjelloun D,et al.Selective demineralization of water by nanofiltration application to the defluorination of brackish water[J].Water Research ,2001,35(13):3260-3264.
[33]侯立安,左 莉.NF膜分離技術處理放射性污染廢水的試驗研究[J].給水排水,2004,10.
[34]Verliefde A,Cornelissen E,Amy G,et al.Priority organic micropollutants in water sources in Flanders and the Netherlands and assessment of removal possibilities with nanofiltration[J].Environmental pollution,2007,146(1):281-289.
[35]畢 飛,陳歡林,高從堦.納濾膜去除飲用水中微量有機物的研究進展[J].現(xiàn)代化工,2011,31(7):21-29.
[36]Lin Y L,Chiang P C,Chang E E.Removal of small trihalomethane precursors from aqueous solution by nanofiltration[J].Journal of Hazardous materials,2007,146(1):20-29.
[37]Hilal N,Al-Zoubi H,Darwish N A,et al.A comprehensive review of nanofiltration membranes:Treatment,pretreatment,modelling, and atomic force microscopy[J].Desalination,2004,170(3):281-308.
[38]Kim J H,Park P K,Lee C H,et al.A novel hybrid system for the removal of endocrine disrupting chemicals:Nanofiltration and homogeneous catalytic oxidation[J].Journal of Membrane Science,2008,312(1):66-75.
[39]Yoon Y,Westerhoff P,Snyder S A,et al.Removal of endocrine disrupting compounds and pharmaceuticals by nanofiltration and ultrafiltration membranes[J].Desalination,2007,202(1):16-23.
[40]Caus A,Vanderhaegen S,Braeken L,et al.Integrated nanofiltration cascades with low salt rejection for complete removal of pesticides in drinking water production[J].Desalination,2009,241(1):111-117.
[41]Huerta-Fontela M,Galceran M T,Ventura F.Occurrence and removal of pharmaceuticals and hormones through drinking water treatment[J].Water research,2011,45(3):1432-1442.
[42]Phillips P J,Smith S G,Kolpin D W,et al.Pharmaceutical formulation facilities as sources of opioids and other pharmaceuti-cals to wastewater treatment plant effluents[J].Environmental Science&Technology,2010,44(13):4910-4916.
[43]Yoon Y,Westerhoff P,Snyder S A,et al.Nanofiltration and ultrafiltration of endocrine disrupting compounds,pharmaceuticals and personal care products[J].Journal of Membrane Science,2006,270:88-100.
[44]徐 悅,董秉直,高乃云.納濾膜對飲用水中可同化有機碳的去除效果[J].給水排水,2006,32(11):3-7.
[45]龍小慶,羅敏,王占生.活性炭–NF膜工藝去除飲用水中總有機碳和可同化有機碳[J].水處理技術,2000,26(6):351-354.
[46]龍小慶,王占生,活性炭-NF膜工藝去除飲用水中總有機碳和Ames致突變物[J]。環(huán)境科學,2001,22(1):75-79.
[47]Teixeira M R,Rosa M J.Integration of dissolved gas flotation and nanofiltration for M.aeruginosa and associated microcystins removal[J].Water research,2006,40(19):3612-3620.
[48]趙 勇,李偉英,張 明,等.超濾膜對水中微囊藻毒素去除機理及影響因素研究[J].工業(yè)水處理,2010(004):26-29.
[49]Ribau T M,Rosa M J.Neurotoxic and hepatotoxic cyanotoxins removal by nanofiltration[J].Water research,2006,40(15):2837-2846.
[50]Gaid A,Bablon G,Turner G,et al.Performance of 3 year’s of nanofiltration plants[J].Water Supply,1999,17(1):65-74.
[51]Steven J,Hamilton,Kevin J,et al.Acute toxicity of boron,molybdenum,and selenium to fry of chinook salmon and coho salmon[J].Archives of Environmental Contamination and Toxicology,1990,19(3):366-373.
[52]Xu Y,Jiang J Q.Technologies for boron removal[J].Industrial and Engineering Chemistry Research,2008,47(1):16-24.
[53]Oron G,Gillerman L,Bick Y,et al.Membrane technology for sustainable treated wastewater reuse:agricultural,environmental and hydrological consideration[J].Water Science and Technology,2008,57(9):1383-1388.
[54]張永利,應年華,鄭偉達,等.嵊泗縣海水淡化水水質(zhì)研究與分析[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2007,17(2):371-373.
[55]Leslie G L,Dunivin W R,Gabilet P,et al.Pilot testing of microfiltration and ultrafiltration upstream of reverse osmosis during reclamation of municipal wastewater[J].Proceedings of ADA,Biennial Conference,Monterey,California:1996.
[56]Adam S A,Gacangelo J G,Laine J M.Characteristics and costs of MF and UF plants[J].AWWA,1996,88(5):22-31.
[57]何少華,婁金生,熊正為,等.反滲透系統(tǒng)在飲用水深度處理中的應用[J].南華大學學報(理工版),2003,17(1):55-59.
[58]藍 俊,周志軍,江增,等.UF和RO聯(lián)用的海島飲用水處理示范裝置[J].水處理技術,2012,38(4):126-130.
[59]邵衛(wèi)云,周永潮,周志軍.沿海島嶼村鎮(zhèn)飲用水凈化技術研究與工程示范[J].建設科技,2013,2:29-31.
[60]畢 飛,李 偉,陳小潔,等.潮汐咸水的NF集成處理系統(tǒng)[J].青島:2012青島國際脫鹽大會,2012.
[61]陳歡林,畢飛,張林,等.潮汐咸水NF集成脫鹽除污[C]//2012北京國際海水淡化高層論壇論文集.北京,2012.
[62]趙海洋,周志軍,張林,等.雙膜法集成技術保障城市雨洪應急供水的可行性研究[J].中國市政工程,2013,z1,79-81.
Application status of membrane processes for advanced potable water treatment
Wu Liguang1,2,Zhao Haiyang3,Zhang Lin3
(1.School of Environmental Science and Engineering,Zhejiang Gongshang Universiry,Hangzhou 310018,China;2.National Engineering Research Center of Urban Water Resources,R&D Base in Zhejiang,Hangzhou 310012,China;3.Department of Chemical and Biological Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)
In this paper,a detailed review was drawn on the application of different membrane processes in the advanced water treatment,based on the features of these pressure-driven membrane processes and the quality of different water resource.In addition,several suggestions were listed for the development of membrane-based potable water treatment.
membrane technology,integrated process,advanced potable water tretatment
TU991.2
A
1009-1742(2014)07-0106-07
2014-05-10
浙江省重大科技專項(2009C03006-2)
吳禮光,1964年出生,男,安徽樅陽縣人,教授,博士,主要從事環(huán)境功能材料與分離膜、飲用水深度處理與安全保障技術研究;E-mail:wulg64@mail.zjgsu.edu.cn