饒明

【摘要】目前來說，在我國(guó)西部缺水地區(qū)，一直存在苦咸水如何淡化及其他生活飲水問題。針對(duì)于此，本文對(duì)有關(guān)膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，首先是對(duì)膜法水處理技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，對(duì)農(nóng)村飲用水凈化膜處理工藝進(jìn)行分析，對(duì)膜技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)村飲水處理中的問題進(jìn)行研究，以期對(duì)于膜法水處理技術(shù)的全面推廣和應(yīng)用起到一定的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】膜法水處理；農(nóng)村；飲水；安全

一、膜法水處理技術(shù)的簡(jiǎn)介

膜分離技術(shù)比較簡(jiǎn)單，具體是以污水作為驅(qū)動(dòng)的壓力，通過具有親水性質(zhì)的多微孔膜表面，水從中穿過，留下大分子雜質(zhì)。膜在過濾過程中的過濾形式多是普通方式和錯(cuò)流方式。普通流動(dòng)會(huì)污水穿過膜的表面，大分子雜質(zhì)被篩除，此方式比較容易出現(xiàn)堵塞、結(jié)垢的情況，必須要回流確保膜始終處于正常工作狀態(tài)。此外，錯(cuò)流過濾方式屬于更為先進(jìn)的膜設(shè)計(jì)技術(shù)，如污水平行于膜表面，那么水能夠穿過，污染物則停留在膜的表面，污垢的形成難度增大，橫向流動(dòng)也使得清洗頻率大大下降，適當(dāng)延長(zhǎng)膜的使用壽命。

膜法水處理方式一般應(yīng)用于有機(jī)物、無機(jī)物以及病毒細(xì)菌等分離，針對(duì)一些獨(dú)特的溶液體系也可以發(fā)揮重要的分離作用。比如說，對(duì)溶液大分子和無機(jī)鹽進(jìn)行分離。此種方式的分離設(shè)備也比較簡(jiǎn)便，容易操作和控制，維修保養(yǎng)也比較簡(jiǎn)單，和常規(guī)水處理方式進(jìn)行對(duì)比而言，不僅占地面積小，而且處理效率非常高。

二、農(nóng)村飲用水凈化膜處理工藝

2.1普通苦咸水淡化工藝

普通苦咸水淡化工藝主要是先進(jìn)行預(yù)處理，然后反滲透脫鹽，以及部分原水進(jìn)行摻和。該種工藝大多用于生活飲用水的制作流程，選擇一級(jí)二段的布置方式，因此系統(tǒng)的運(yùn)行壓力不低。工藝流程方面，反滲透設(shè)備出水和部分原水進(jìn)行一定的摻和，確保系統(tǒng)出水的總?cè)芙庑怨腆w小于750mg/L，最終保證水利用率大約是78%，出水水質(zhì)能夠超過生活飲用水的指標(biāo)限值。如果原水TDS含量低于2000mg/L時(shí)，那么選取這種工藝是比較合適的。因?yàn)闈馑腡DS含量超過8000mg/L，第二段膜組件會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢。膜進(jìn)水中可以適當(dāng)增加一定量的阻垢劑，以避免膜結(jié)垢。

2.2高濃度苦咸水淡化工藝

這種設(shè)計(jì)工藝是結(jié)合了預(yù)處理技術(shù)和反滲透脫鹽工藝技術(shù)，是最為常見的一種苦咸水淡化工藝，大多是選擇一級(jí)二段的布置方式，因此系統(tǒng)的運(yùn)行壓力比較高。這種工藝是指原水經(jīng)過預(yù)處理環(huán)節(jié)之后，進(jìn)入到反滲透設(shè)備開始脫鹽，反滲透膜的脫鹽率不小于96%，可對(duì)水中鹽分、大分子有機(jī)物進(jìn)行脫除；反滲透設(shè)備出水的總?cè)芙庑怨腆w小于150mg/L，水利用率大約是70%。一般來說，出水水質(zhì)能夠超過生活飲用水的指標(biāo)限值。如果原水TDS含量處于3000～5000mg/L的范圍，應(yīng)當(dāng)選擇此種工藝。因?yàn)闈馑蠺DS含量在12000～20000mg/L范圍內(nèi)，第二段膜組件產(chǎn)生結(jié)垢的可能性大增，膜進(jìn)水中一定要增加適量的阻垢劑，避免產(chǎn)生膜結(jié)垢。

2.3苦咸水納濾軟化工藝

這種設(shè)計(jì)工藝主要是結(jié)合了預(yù)處理技術(shù)與納濾軟化工藝技術(shù)。這種處理工藝在生活飲用水制作中的應(yīng)用比較廣泛，大多選擇一級(jí)二段的布置方式，系統(tǒng)的運(yùn)行壓力非常高。首先，原水在經(jīng)過預(yù)處理環(huán)節(jié)之后，進(jìn)入到納濾設(shè)備開始脫鹽。納濾膜脫鹽率是80%，能夠?qū)λ写蟛糠值亩r(jià)離子及大分子有機(jī)物進(jìn)行脫離；此外，納濾設(shè)備出水的總?cè)芙庑怨腆w小于500mg/L，此時(shí)水利用率是76%。一般來說，出水水質(zhì)能夠超過生活飲用水的指標(biāo)限值。如果原水TDS含量不大于2000～3000mg/L，應(yīng)當(dāng)選擇該種工藝。因?yàn)闈馑蠺DS含量處于8000～12000mg/L的范圍，使得第二段膜組件產(chǎn)生結(jié)垢的概率大增。因此，膜進(jìn)水中一定要增加適量的阻垢劑，避免產(chǎn)生膜結(jié)垢。

2.4苦咸水納濾軟化+部分原水摻和工藝

此種設(shè)計(jì)工藝是先進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行納濾軟化，最后是部分原水摻和工藝。這種工藝主要應(yīng)用于制備生活飲用水，大多是選擇一級(jí)二段的布置方式，因此系統(tǒng)運(yùn)行壓力不高。如果原水TDS含量不高于1500mg/L，那么應(yīng)當(dāng)對(duì)納濾設(shè)備出水和部分原水進(jìn)行一定量的摻和。確保系統(tǒng)出水的總?cè)芙庑匀f方固體始終低于900mg/L，此時(shí)系統(tǒng)水利用率大約是79%，能夠超過生活飲用水的指標(biāo)限值。此外，因?yàn)闈馑甌DS含量是6000mg/L，因此第二段膜組件產(chǎn)生結(jié)垢的概率不大，膜進(jìn)水中無需添加阻垢劑。

三、膜技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)村飲水處理中的問題

膜技術(shù)在農(nóng)村飲用水處理方面的應(yīng)用，盡管其優(yōu)勢(shì)明顯，不僅出水水質(zhì)好、供水規(guī)模比較靈活，而且工藝比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行也比較簡(jiǎn)便。然而，在膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐方面存在諸多問題，具體如下所示：

（1）預(yù)處理問題

反滲透技術(shù)或者納濾系統(tǒng)的具體組成包括反滲透膜或者是納濾膜、高壓泵以及發(fā)揮保護(hù)膜作用而設(shè)置的保安過濾器等設(shè)備。其中，保安過濾器內(nèi)部安裝孔徑是5μm的濾芯，濾芯的作用是針對(duì)尺寸不小于5μm的顆粒進(jìn)行過濾。然而，針對(duì)于工藝下游的反滲透膜或者是納濾膜來說，發(fā)揮重要的保護(hù)作用，要不然膜表面會(huì)產(chǎn)生一定的結(jié)垢。現(xiàn)階段，我們經(jīng)常見到的滲透膜類別是聚酰胺膜，這種膜型式屬于卷式復(fù)合膜，其除鹽率甚至能夠達(dá)到99.5%。因?yàn)榉礉B透膜很容易受到外界因素的影響，比如說水中PH值、余氯、水溫度等，因此反滲透膜在運(yùn)行之前必須對(duì)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保其PH值處于3～10的范圍內(nèi)；余氯含量不大于0.1mg/L；SDll5值不大于5.0；水溫不大于45℃。如此以來，其中任何一項(xiàng)指標(biāo)不在規(guī)定范圍之內(nèi)，那么都有可能使得滲透膜出現(xiàn)一定程度的變化，以此對(duì)出水水質(zhì)及膜使用壽命產(chǎn)生一定的影響。此外，膜種類區(qū)別也會(huì)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求產(chǎn)生一定的影響，反滲透或者納濾膜苦咸水淡化工程要根據(jù)工程實(shí)踐，對(duì)水源、水質(zhì)等開展相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中尤其要注意處理系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，而且要按照原水水質(zhì)的區(qū)別開展預(yù)處理工藝，以確保反滲透膜或者納濾膜符合進(jìn)水水質(zhì)的相關(guān)要求，繼而延長(zhǎng)膜的使用壽命，確保系統(tǒng)可以正常使用。

（2）膜的選擇問題

反滲透或者納濾膜苦咸水淡化工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)著重對(duì)節(jié)能降耗進(jìn)行綜合考慮，以此減小系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。納濾工藝屬于一種低壓反滲透技術(shù)。納濾膜介于反滲透膜和UF膜之間，截留分子量在100到1000范圍內(nèi)，如果處于較低的壓力環(huán)境中，則會(huì)發(fā)揮較大的脫鹽作用。對(duì)于特殊溶質(zhì)，比如，鈣、鎂、鈉等則會(huì)發(fā)揮更佳的脫鹽效果。此外，納濾膜在飲用水方面的應(yīng)用，主要作用是脫除三鹵甲烷中間體、農(nóng)藥以及合成洗滌劑等有害物質(zhì)，還有就是出水效率非常高，而且能耗低、排放少，最重要的是反滲透系統(tǒng)的排放高及制水成本高的問題也因?yàn)榧{濾膜的應(yīng)用迎刃而解，納濾就是對(duì)優(yōu)質(zhì)飲用水進(jìn)行制備的最佳方法。假如出水水質(zhì)可符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，則盡可能的選擇納濾膜，運(yùn)行壓力低的同時(shí)能耗更低，也因此減少系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

（3）膜工藝的選擇

文獻(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，反滲透技術(shù)或者納濾膜水處理技術(shù)需要大量的投資，而且運(yùn)行費(fèi)用非常高，對(duì)于我國(guó)西部地區(qū)來說，制水成本非常高。出于對(duì)系統(tǒng)造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行控制的目的，應(yīng)當(dāng)選擇反滲透技術(shù)或者納濾出水技術(shù)和部分原水進(jìn)行摻和的工藝。以上做法一方面能夠適當(dāng)降低投資、減小運(yùn)行費(fèi)用；另一方面，系統(tǒng)出水水質(zhì)也能超出生活飲用水的相關(guān)指標(biāo)。

（4）避免膜結(jié)垢

農(nóng)村飲水安全工程中，原水大多屬于高濃度苦咸水，其中CaCO3、CaSO4、SIO2屬于膜結(jié)垢中最為常見的三種物質(zhì)。避免CaCO3、CaSO4、SIO2的沉淀才是工程運(yùn)行維護(hù)的重要任務(wù)。工程設(shè)計(jì)過程中一般是利用在預(yù)處理環(huán)節(jié)添加酸調(diào)節(jié)pH值來避免碳酸鈣的沉淀，并且適當(dāng)添加阻垢劑來避免CaSO4的沉淀，利用促進(jìn)水溫、降低回收率的方式避免SIO2的沉淀。然而，因?yàn)樵须x子不可避免跟隨季節(jié)而發(fā)生變化，尤其是水源變化，那么以上變化則更加明顯。所以，對(duì)于已經(jīng)投入實(shí)際運(yùn)行的反滲透系統(tǒng)來說，對(duì)進(jìn)水及排放水要隔一段時(shí)間進(jìn)行分析，對(duì)LSI指數(shù)、CaSO4濃度積進(jìn)行計(jì)算，從而預(yù)測(cè)出反滲透膜有沒有出現(xiàn)CaCO3、CaSO4、SIO2的沉淀。

（5）運(yùn)行維護(hù)問題

反滲透系統(tǒng)的設(shè)備相對(duì)來說比較精密，而且運(yùn)行壓力比較高。針對(duì)于以上特點(diǎn)，系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況將會(huì)對(duì)最終出水水質(zhì)產(chǎn)生一定程度的影響，因此，必須做好反滲透系統(tǒng)的維護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用方面，膜處理技術(shù)的系統(tǒng)維護(hù)問題比較明顯，尤其是農(nóng)村幾乎沒有技術(shù)人員，也不存在技術(shù)力量去維護(hù)，假如選擇托管的方式，則會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

（6）水質(zhì)問題

經(jīng)過膜處理之后的水，一方面去除水中對(duì)人體健康有一定影響的有毒有害物質(zhì)，另一方面也不可避免地去除掉對(duì)于人體有益的礦物質(zhì)及微量元素。如果長(zhǎng)時(shí)間飲用這種高純度飲水，有可能對(duì)身體產(chǎn)生一定程度的負(fù)面效應(yīng)。

四、總結(jié)

總而言之，膜法水處理技術(shù)在農(nóng)村飲水安全處理方面的應(yīng)用前景比較廣闊，能夠從根本上解決農(nóng)民飲水安全問題，然而膜組件的使用條件及壽命、膜結(jié)垢及避免等問題必須要深入研究，以此對(duì)改善農(nóng)村飲水質(zhì)量發(fā)揮一定作用。

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