超滤膜技术及其在饮用水处理行业的应用

张琴娟上海市北宝山自来水有限公司

超滤膜技术及其在饮用水处理行业的应用

张琴娟
上海市北宝山自来水有限公司

随着经济科技的发展，超滤处理饮用水技术得到了重视，并且已经在生产实践中获得应用。本文通过研究超滤膜的发展史，超滤膜在饮用水行业上的应用以及超滤膜处理效果概述，探讨超滤膜在饮用水行业的应用前景及存在的问题。

超滤膜；膜材料；应用水；去除效果

一、超滤膜的发展

最早对超滤膜的研究始于1907年，局限于小规模的或者试验时研究。首个商业用途的超滤膜出现在1960年代中期，当时只是作为反渗透膜研究的副产物，后来逐渐独立发展成为膜工艺的重要分支。图1为超滤膜发展的历史图景。

图1　超滤膜发展历程

二、超滤膜在饮用水领域的应用

超滤膜在饮用水处理的应用始于20世纪80年代。到了21世纪，大型水厂开始使用超滤膜技术。并且越来越多的老水厂改建和新建水厂倾向于用超滤膜技术。

超滤膜技术在我国的应用起步较晚，2005年第一座采用超滤膜的给水厂建成投产。2009年，东营市南郊水厂的浸没式超滤膜净水工艺，是常规处理工艺老水厂应对微污染原水升级达标的范例。

三、超滤膜处理效果概述

1细菌、病毒及其他微生物

超滤膜对水中病原微生物的去除效果同样主要依赖于膜的筛滤作用，与膜孔的截留分子量密切相关。一般给水系统中细菌和大肠杆菌的大小为微米级，而超滤膜的孔径近纳米级。由于细菌和病毒等的尺寸一般大于超滤膜孔径，一般均能被完全去除。因此，超滤膜从某种意义上在不投加化学药剂（如氯、臭氧等）的情况下实现了物理消毒，有利于避免消毒副产物的形成。这一点也是超滤膜优于微滤膜的重要特征。韩宏大等的试验结果显示，采用微絮凝+超滤膜工艺处理黄河水，对总大肠菌群的去除率可达100%，对细菌总数的去除率可达99.7%以上。

2浑浊度

超滤膜对于颗粒物质和胶体物质等导致较高浑浊度的成分主要通过物理筛分作用去除，微米至纳米级的孔径能确保对其较高的去除率。有研究发现，使用截留分子量100000Da的超滤膜，即使进水的浑浊度高达50～1000NTU，出水浑浊度始终保持在0.1 NTU以下，出水平均浑浊度为0.06 NTU。

3高锰酸盐指数（CODMn）

虽然会受水中还原性无机物如硫化物、亚硫酸盐、亚铁盐等的影响，CODMn测得的地表水中的还原性物质主要是有机物。因此，考查CODMn指标可以大致反映膜工艺对有机物的去除情况。王磊等的研究显示，单独使用超滤膜过滤装置高锰酸盐指数去除率在21%-31%之间，而加入粉末活性炭则可使CODMn去除率升高到50%-76%。可见，超滤膜对溶解性有机物的去除能力虽较差，但粉末活性炭发挥强大的吸附能力，可提高去除率。另外，在膜工艺前使用混凝工艺等也能提高对其的去除率。

四、超滤膜组合工艺

PAC-UF膜：Laine认为混凝和粉末活性炭可以去除溶解性有机物，降低膜过滤阻力，提高透水通量。JosephG.Jacangelo应用UFPAC联用技术有效地去除三氯甲烷前体物。范茂军认为经过组合工艺深度处理后，虽然出水中的有机物得到了一定的去除，但活性炭的投加量不能过高。董秉直等的研究表明投加粉末炭有利于改善过滤通量。谢良杰等研究表明投加15mg/L的PAC可保证PAC/ UF组合工艺对铜绿微囊藻的去除率不低于99.99%，且可减缓膜污染，工艺运行稳定。

混凝+UF膜：可以改善其分离性，去除有机物。国内一些学者认为混凝处理对膜污染的缓解作用主要是由于：①混凝预处理减少了进入膜孔的污染物量；②改变了膜表面沉积层的性质；③减轻了有机物在膜表面的吸附沉积。韩宏大等采用微絮凝（FeC13，投加量为4～6 mg/L）+超滤膜工艺处理黄河水，结果表明该工艺对浑浊度和病原微生物有较好的去除效果，出水浑浊度＜0.1NTU的保证率达95.26%，但对CODMn的去除效果受进水浓度影响很大。

与传统工艺相比，超滤膜（Ultrafiltration，UF）工艺具有出水水质稳定、占地面积小、操作方便等优点。但超滤工艺也存在着膜污染的问题，通过改进膜材料及研究合理运行工艺解决膜污染的问题将是今后超滤技术的关键。

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