吳禮光 ，趙海洋，張 林

(1.浙江工商大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)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(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)系，杭州 310027)

膜技術(shù)在飲用水深度處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

吳禮光1，2，趙海洋3，張 林3

(1.浙江工商大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)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(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)系，杭州 310027)

從壓力驅(qū)動(dòng)膜及膜集成技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合不同水源水質(zhì)，對膜技術(shù)應(yīng)用于飲用水深度處理方面的進(jìn)展進(jìn)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(shù)；集成過程；飲用水深度處理

1 前言

水是生命之源，與人類的日常生活密切相關(guān)，而飲用水質(zhì)量更是直接關(guān)乎人體健康。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及人類活動(dòng)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(guān)[1]。

我國人口眾多，人口與資源、環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾突出，由于過去過分關(guān)注發(fā)展速度，對環(huán)境關(guān)注不夠，很多地區(qū)水污染問題較嚴(yán)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(shí)用的飲用水深度處理和應(yīng)急技術(shù)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(shù)，壓力驅(qū)動(dòng)膜過程更為高效、低耗，因此，本文結(jié)合膜分離特點(diǎn)，對國內(nèi)外膜法飲用水深度處理的研究與應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，并提出我國未來膜法飲用水處理技術(shù)的發(fā)展方向。

2 MF技術(shù)在飲用水深度處理中的作用

MF技術(shù)主要用于去除水體中的懸浮物、細(xì)菌等大顆粒物質(zhì)，因此，常應(yīng)用于飲用水生產(chǎn)的預(yù)處理或初級(jí)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(xì)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(jī)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?yàn)镸F膜的孔徑相對較大，易發(fā)生膜污染。

為此，劉鋒剛等[3]詳細(xì)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(shí)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(shù)的基礎(chǔ)上，通過間歇抽吸的方式連續(xù)運(yùn)行，結(jié)果表明：抽停比對出水水質(zhì)影響不大，但會(huì)增強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。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(xì)菌再生長趨勢。除此之外，MF膜也被與電絮凝技術(shù)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(dāng)?shù)那疤幚砉に噷肕F技術(shù)解決飲用水安全問題起到重要的改善和促進(jìn)作用。

在工業(yè)化應(yīng)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(yù)氧化和壓力式柱狀微濾膜工藝對自來水進(jìn)行深度處理，水質(zhì)凈化效果良好[10]。

3 UF技術(shù)在飲用水深度處理中的作用

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(dá)到飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)物較多的水源，則往往難以奏效。

有研究表明UF對總有機(jī)碳（TOC）、CODMn、UV254的去除率僅為20%、30%、40%左右[12，13]。因此，UF技術(shù)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(shè)置適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，不僅可以提高整個(gè)處理系統(tǒng)的有機(jī)物去除率，而且可以減輕有機(jī)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(fèi)用。UF膜前預(yù)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(shù)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(jī)物的水進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)對DOC和UV254的去除率可達(dá)53%和78%。另外，有機(jī)物的減少將進(jìn)一步減輕膜的污染，這主要是由于混凝處理使小分子有機(jī)物形成微絮體，在接近膜表面時(shí)已經(jīng)發(fā)生沉淀，或者在膜表面被截留，減少進(jìn)入膜孔的污染物量；在絮凝過程中絮體顆粒直徑增大，導(dǎo)致其在膜表面的反向傳輸速度隨之增大，從而減輕了有機(jī)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(yīng)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(jī)物。就DOC的去除可言，三種作用的貢獻(xiàn)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(xué)者認(rèn)為加入混凝劑后，金屬離子與水中的天然有機(jī)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(shí)際應(yīng)用中更受青睞，因?yàn)樵摴に嚢鸦钚蕴繉π》肿佑袡C(jī)物的吸附作用和UF對大分子有機(jī)物及細(xì)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(qiáng)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(xì)菌總數(shù)的去除沒有幫助。

Tomaszewska等[16]通過實(shí)驗(yàn)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(jī)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?；钚蕴?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(jī)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(rèn)為，預(yù)處理中的PAC可以緩解膜污染，例如，張捍民等[15]認(rèn)為PAC顆粒尺寸為10～50μm，比膜孔徑0.01μm要大得多，PAC無法進(jìn)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(bào)道認(rèn)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(bào)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(jìn)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(jī)物，CODMn去除率最高可達(dá)60%。此過程類似于混凝+UF工藝，這里的砂濾主要起到保護(hù)UF膜的作用，同時(shí)也分擔(dān)一部分除污壓力。

Sawada等[23]進(jìn)行了臭氧預(yù)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(jī)物，從而提高產(chǎn)水安全性，降低膜污染。這是因?yàn)槌粞鯇⑺械挠袡C(jī)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(qiáng)化手段以提高滲透通量；此外，空化作用也是超聲波強(qiáng)化清洗UF膜的主要機(jī)理[24，25]。因此，超聲波強(qiáng)化作用有望在保證產(chǎn)水安全性的同時(shí)，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(dá)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]。

4 NF膜技術(shù)在飲用水深度處理中的應(yīng)用

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(shí)對各類有機(jī)物有較高的截留性能，對無機(jī)離子可適度去除，能夠滿足更廣泛水源條件下的應(yīng)用要求，也能在水源波動(dòng)時(shí)和應(yīng)急條件下滿足最終供水的要求。

4.1 NF技術(shù)在保障飲用水安全中的作用

4.1.1 無機(jī)鹽的去除

NF具有良好的截留高價(jià)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(jī)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(dāng)水中存在其他陰離子時(shí)，對硝酸根的截留率可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值[29]。

3)砷。過量砷對人體危害極大，在水中以兩種價(jià)態(tài)存在，三價(jià)砷以中性分子H3AsO3的形式存在，而五價(jià)砷在高pH值下則以二價(jià)陰離子HAsO42-的形式存在。NF膜對5價(jià)砷的截留率在60%～90%，但對3價(jià)砷的截留效果不理想。這是由于3價(jià)砷的空間位阻作用不大，而5價(jià)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?yàn)镕->Cl->I-，即對氟離子有很好的截留效果[32]。

5)其他無機(jī)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(jìn)入到飲用水源中，傳統(tǒng)的自來水工藝難以達(dá)到去除目的，對人類健康會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)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(jìn)行去除，結(jié)果表明該工藝對放射性的去除率可達(dá)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(jī)物的去除

NF膜能截留較多種類的有機(jī)物，但有機(jī)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(biāo)，不同性質(zhì)的微量有機(jī)物對應(yīng)的分離機(jī)理和截留率也可以通過適當(dāng)?shù)膮?shù)加以預(yù)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(jī)物反應(yīng)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(shù)則被認(rèn)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(guān)注。常用的EDCs主要來源于洗滌劑、有機(jī)氯和磷農(nóng)藥、除草劑、增塑劑，樹脂原料等。一些學(xué)者已開始關(guān)注NF膜對此類小分子有機(jī)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(jī)物（POPs）去除。持久性有機(jī)污染物，如多環(huán)芳烴(PAHs)和有機(jī)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(yīng)的特點(diǎn)，潛在威脅很大。一些研究者嘗試?yán)肗F膜來去除這些有毒小分子，發(fā)現(xiàn)其去除率可達(dá)>94%以上[40]。

4)醫(yī)藥與個(gè)人護(hù)理品（PPCPs）去除。近十年來，PPCPs成為學(xué)術(shù)界和公眾廣泛關(guān)注的一類“新型”環(huán)境污染物質(zhì)，其極性強(qiáng)、易溶于水、不易揮發(fā)，難以被混凝、過濾去除，會(huì)通過水相傳遞和食物鏈擴(kuò)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(xué)特性分了兩大類，一類為極性強(qiáng)、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(jī)物（AOC）去除。AOC是指最能被細(xì)菌利用并直接合成細(xì)菌體的有機(jī)物，已被廣泛應(yīng)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(shí)水質(zhì)能達(dá)到生物穩(wěn)定，當(dāng)AOC小于10 μg(乙酸碳)/L時(shí)，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(jī)碳和可同化有機(jī)碳的去除效果及機(jī)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(dá)不到生物穩(wěn)定性的要求，但它可作為NF的預(yù)處理，確保NF膜進(jìn)水符合要求；而NF則可將水中大部分TOC和可同化有機(jī)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(lán)藻爆發(fā)是水體富營養(yǎng)化和水危機(jī)事件的典型特征，藻細(xì)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(bào)道表明UF膜對藻毒素的去除只有42%[48]。這是因?yàn)樗{(lán)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(jī)理是靜電排斥和位阻效應(yīng)，而分子質(zhì)量較大的藻毒素去除主要是位阻效應(yīng)[49]。

Gaid等[50]對世界上第一個(gè)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(xì)的研究，結(jié)果表明該工藝對有機(jī)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(dá)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。

5 RO膜技術(shù)在飲用水深度處理中的作用

由于RO操作壓力高，膜價(jià)格昂貴，因此在飲用水深度處理中應(yīng)用非常少，主要應(yīng)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(shù)難以使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，反滲透技術(shù)則是有效的深度處理技術(shù)。例如很多內(nèi)陸地區(qū)從地下取水，但深井取水多會(huì)遇到苦咸水，不能直接飲用，UF或NF均難以達(dá)到理想的凈化目標(biāo)，因此，反滲透苦咸水脫鹽是最常用的技術(shù)。

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(jī)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(huì)導(dǎo)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(gè)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(jí)RO處理之后，水體中硼的濃度可降至0.5 mg/L。盡管多級(jí)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(shí)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(shí)會(huì)增加二價(jià)鹽在膜表面結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。多級(jí)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(jià)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(jí)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(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，當(dāng)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(jià)高效的預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)膜系統(tǒng)抗污染能力等。

6 膜集成技術(shù)在飲用水深度處理中的應(yīng)用

為保障飲用水的安全性，單一膜技術(shù)有時(shí)很難達(dá)到處理要求，膜集成技術(shù)則能夠更好地滿足飲用水處理要求。膜集成技術(shù)多是將MF/UF與NF/RO結(jié)合使用，UF、MF作為NF、RO的預(yù)處理工藝代替復(fù)雜的傳統(tǒng)預(yù)處理工藝，UF、MF不但可以完全去除污水中的細(xì)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(jìn)水水質(zhì)要求，減緩了RO膜的負(fù)荷和污染，其清洗周期將比傳統(tǒng)預(yù)處理工藝增長5～6倍[55]。

水凈化通常采用MF或UF進(jìn)行處理。然而MF產(chǎn)水有時(shí)難以達(dá)到目標(biāo)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(shí)使用，讓MF減輕UF的負(fù)荷，讓UF保證出水水質(zhì)。Adam等[56]通過實(shí)驗(yàn)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(shí)使用，既能保障病毒的完全去除，又能保障兩種膜的運(yùn)行時(shí)間。然而，由于MF與UF的孔徑都比較大，很難進(jìn)行深度過濾，因此很少同時(shí)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(jī)物污染，何少華等[57]采用MF+RO工藝對被污染自來水進(jìn)行深度處理。兩年來的運(yùn)行結(jié)果表明反滲透系統(tǒng)對水中的重金屬離子、有機(jī)污染物和細(xì)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(dǎo)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(yùn)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(gè)系統(tǒng)的預(yù)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(gè)環(huán)節(jié)，可以從較高鹽度的咸水進(jìn)一步回收一部分水。在保證產(chǎn)水達(dá)標(biāo)的情況下，整個(gè)系統(tǒng)的回收率可達(dá)到90%～95%。

當(dāng)發(fā)生強(qiáng)降雨等較大自然災(zāi)害時(shí)，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(jī)物、重金屬、微生物等嚴(yán)重超標(biāo)，使得水源中各組分異常復(fù)雜、水質(zhì)變差，嚴(yán)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(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合應(yīng)急供水的特征，通過對雨洪等進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，使其滿足RO等膜技術(shù)的要求，經(jīng)低壓RO處理后即可獲得符合國家標(biāo)準(zhǔn)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(shù)可以在雨洪應(yīng)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(dá)標(biāo)。除此之外，膜集成應(yīng)急凈水裝置還具有適合多途徑運(yùn)輸、多方位組裝，復(fù)雜的環(huán)境、氣候，野外露天，長短期切換運(yùn)行等用途。

7 結(jié)語

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(guān)注日趨增加，膜法水處理技術(shù)成為了目前最有效的飲用水深度處理手段，膜技術(shù)在飲用水深度處理中的作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：a.保證飲用水水質(zhì)安全，無論是多級(jí)單一膜技術(shù)還是多膜集成技術(shù)在合理的設(shè)計(jì)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(shù)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。

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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(xiàng)（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(shù)研究；E-mail：wulg64@mail.zjgsu.edu.cn