纳滤膜技术在饮用水深度处理中的应用
来源：原创
编辑：富生源
时间：2017-11-17 12:04
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饮用水水质安全问题直接关系到广大人民群众的身体健康，保障饮用水水质安全，是维护公众健康的重要基础，是基本民生问题。因此，饮用水水质安全已成为政府、公众和广大科技工作者共同关注的热点问题之一。
近年来，随着科学技术的发展和进步，人们对水体污染的认识逐步提升，公众对饮用水水质标准的要求不断提高。纳滤膜(NF)可有效应用于去除有机物和色度、降低TDS浓度、软化水质。所以，纳滤膜在低分子有机物分级、水质软化、脱盐等方面具有独特的优势。
1 脱盐
水中Ca2+、Mg2+离子的总含量体现了水的总硬度。纳滤技术能够去除绝大部分的Ca、Mg等离子，因此，脱盐(desalination)是纳滤技术应用最多的领域。采用FilmTech的NF-70和NF-45膜经过二步纳滤分离(操作压力：0.5~0.7 Mpa)，脱除70%的一价离子及85%~95%的硬度，水质硬度降低了10~20倍。然后进行氯化处理，即可制成适合饮用的标准饮用水。
NF不但可直接用于地下水、地表水和海水的软化，还可以作为反渗透(Reverse osmosis，RO)、太阳能光伏脱盐装置(Photovoltaic-powered desalination system)等的预处理。
2 污染物去除
目前，大多数城市的给水水源均受到不同程度的污染，而自来水厂的常规处理工艺对水中有机物去除率不高，当采用氯杀菌消毒时，余氯又会与水中的有机物会生成卤代副产物。相关研究表明，NF膜可有效去除原水中的天然(NOM)或溶解性有机物(DOC)，当原水中的NOM含量由0.4 mg/L增加到3.6 mg/L时，NF对莠去津(atrazine)和西马嗪(simazin)去除率由50%增加至90%~100%。
NF膜能较好的除去原水中的细菌、AOC、挥发性有机物(VOCs)、邻苯二甲酸酯类(PAEs)、内分泌干扰物(EDCs)及其他痕量有机污染物等，并选择性地保留有利于人体健康的物质，确保饮用水的生物稳定性和安全性。
3 人工补给地下水
地下水人工补给作为一项水资源管理策略被世界各国高度重视，其目的主要是为了防止和控制地面沉降、增加地下水资源量、防止海水入侵以及储能等。近年来，由于用水量的增加以及由此引起的水资源短缺和生态环境恶化等问题的日益突出，世界各地的地下水人工补给工程的数量也在不断增加。随着人们对生态安全以及公众健康问题的关注，人工补给对地下水环境以及人体健康的风险问题也受到人们的广泛关注，其主要预防办法就是严格控制人工补给水源的水质，使含水层接受人工补给水源后水质有所改善，至少不能引起含水层水质恶化。
与RO膜相比，NF膜的一价盐的截留率较低，对溶解性有机物的截留率>90%(能够完全去除大肠杆菌等有机物)，操作压力(成本)降低2~3倍，且纳滤产水低盐度浓水将比RO产生的高盐度浓水更易于处理，纳滤技术已用于制造地下水补给水。针对我国水资源短缺问题，开发了一种新型耦合的双膜法污水处理工艺，纳滤膜分离技术已引入污水生物处理系统。
4 饮用水深度处理
生活污水、工业废水的排放加上农田径流、大气沉落等非点源污染，直接或间接地造成了饮用水水源的污染，其中以有机污染最为严重，污染有机物的种类急剧增加。常规的絮凝沉淀、过滤、消毒净化工艺已不能有效去除水中的病原菌、病毒等，不能保障饮用水的卫生与安全。因此，以去除饮用水中有机污染及有毒有害物质为目标的饮用水深度净化技术日益得到重视。
NF主要脱除饮用水中的低分子有机物(尤其环境激素)、三氯甲烷前体、农药残留、洗涤剂残留、微生物、色度、异味、碳酸盐、硫酸盐、氟化物、砷、细菌、重金属污染物(镉、六价铬、铜、铅、锰、汞、镍)等有害物质。
此外，纳滤膜组合工艺对饮用水中可同化有机碳(AOC)的去除率可达80%，致突变物的去除率≥90%，使Ames实验(AMES教授创立的利用鼠伤寒沙门氏菌进行的基因突变试验)结果由阳性转为阴性，确保两地不同原水生产的优质饮用水的生物稳定性。
NF作为膜科学中的一种新型分离膜，其截留分子质量介于UF与RO之间，实现了纳米技术和膜技术的有机结合。所以，纳滤膜技术在饮用水深度处理等诸多领域得到越来越广泛的应用。在饮用水常规处理工艺基础上出现的NF深度处理技术，以去除水中溶解性有机物和消毒副产物为目的的各工艺单元优化组合，有效提高和保证了饮用水水质。
近年来，随着科学技术的发展和进步，人们对水体污染的认识逐步提升，公众对饮用水水质标准的要求不断提高。纳滤膜(NF)可有效应用于去除有机物和色度、降低TDS浓度、软化水质。所以，纳滤膜在低分子有机物分级、水质软化、脱盐等方面具有独特的优势。
1 脱盐
水中Ca2+、Mg2+离子的总含量体现了水的总硬度。纳滤技术能够去除绝大部分的Ca、Mg等离子，因此，脱盐(desalination)是纳滤技术应用最多的领域。采用FilmTech的NF-70和NF-45膜经过二步纳滤分离(操作压力：0.5~0.7 Mpa)，脱除70%的一价离子及85%~95%的硬度，水质硬度降低了10~20倍。然后进行氯化处理，即可制成适合饮用的标准饮用水。
NF不但可直接用于地下水、地表水和海水的软化，还可以作为反渗透(Reverse osmosis，RO)、太阳能光伏脱盐装置(Photovoltaic-powered desalination system)等的预处理。
目前，大多数城市的给水水源均受到不同程度的污染，而自来水厂的常规处理工艺对水中有机物去除率不高，当采用氯杀菌消毒时，余氯又会与水中的有机物会生成卤代副产物。相关研究表明，NF膜可有效去除原水中的天然(NOM)或溶解性有机物(DOC)，当原水中的NOM含量由0.4 mg/L增加到3.6 mg/L时，NF对莠去津(atrazine)和西马嗪(simazin)去除率由50%增加至90%~100%。
NF膜能较好的除去原水中的细菌、AOC、挥发性有机物(VOCs)、邻苯二甲酸酯类(PAEs)、内分泌干扰物(EDCs)及其他痕量有机污染物等，并选择性地保留有利于人体健康的物质，确保饮用水的生物稳定性和安全性。
3 人工补给地下水
地下水人工补给作为一项水资源管理策略被世界各国高度重视，其目的主要是为了防止和控制地面沉降、增加地下水资源量、防止海水入侵以及储能等。近年来，由于用水量的增加以及由此引起的水资源短缺和生态环境恶化等问题的日益突出，世界各地的地下水人工补给工程的数量也在不断增加。随着人们对生态安全以及公众健康问题的关注，人工补给对地下水环境以及人体健康的风险问题也受到人们的广泛关注，其主要预防办法就是严格控制人工补给水源的水质，使含水层接受人工补给水源后水质有所改善，至少不能引起含水层水质恶化。
与RO膜相比，NF膜的一价盐的截留率较低，对溶解性有机物的截留率>90%(能够完全去除大肠杆菌等有机物)，操作压力(成本)降低2~3倍，且纳滤产水低盐度浓水将比RO产生的高盐度浓水更易于处理，纳滤技术已用于制造地下水补给水。针对我国水资源短缺问题，开发了一种新型耦合的双膜法污水处理工艺，纳滤膜分离技术已引入污水生物处理系统。
生活污水、工业废水的排放加上农田径流、大气沉落等非点源污染，直接或间接地造成了饮用水水源的污染，其中以有机污染最为严重，污染有机物的种类急剧增加。常规的絮凝沉淀、过滤、消毒净化工艺已不能有效去除水中的病原菌、病毒等，不能保障饮用水的卫生与安全。因此，以去除饮用水中有机污染及有毒有害物质为目标的饮用水深度净化技术日益得到重视。
NF主要脱除饮用水中的低分子有机物(尤其环境激素)、三氯甲烷前体、农药残留、洗涤剂残留、微生物、色度、异味、碳酸盐、硫酸盐、氟化物、砷、细菌、重金属污染物(镉、六价铬、铜、铅、锰、汞、镍)等有害物质。
此外，纳滤膜组合工艺对饮用水中可同化有机碳(AOC)的去除率可达80%，致突变物的去除率≥90%，使Ames实验(AMES教授创立的利用鼠伤寒沙门氏菌进行的基因突变试验)结果由阳性转为阴性，确保两地不同原水生产的优质饮用水的生物稳定性。
NF作为膜科学中的一种新型分离膜，其截留分子质量介于UF与RO之间，实现了纳米技术和膜技术的有机结合。所以，纳滤膜技术在饮用水深度处理等诸多领域得到越来越广泛的应用。在饮用水常规处理工艺基础上出现的NF深度处理技术，以去除水中溶解性有机物和消毒副产物为目的的各工艺单元优化组合，有效提高和保证了饮用水水质。
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