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CSM超滤膜产品技术应用分析

  CSM超滤膜产品技术应用分析已在我国形成规模生产能力,能够为数万吨/日规模的水厂提供膜材料,且价格已降至可接受的地步。

  20世纪初研发出的混凝——沉淀、过滤、氯消毒净水工艺,可称为第一代城市饮用水净化工艺。而面对第一代水饮用水处理工艺不能对无害物进行控制的弊端,第二代城市饮用水净化工艺应运而生。第二代饮用水处理就是在第一代工艺的后面增加臭氧、颗粒活性炭的工艺。目前我国的供水厂普遍采用这种工艺。但是第二代饮用水处理工艺也逐渐地显露出很多问题:一是对于含有溴化物的水源水被臭氧氧化后容易产生致癌的溴酸盐;二是随着水污染的加剧和检测技术的提高,第二代饮用水处理工艺的出水中发现了越来越多的细菌和微生物,水的生物安全性受到了挑战。

  膜技术简单说是一种过滤技术,上世纪60年代起源于海水淡化的反渗透膜,与超导、光纤、碳纤维、纳米技术等一起统称为21世纪工业领域六大新技术。而后膜技术得到了较迅速的发展,并且被广泛应用于越来越多的领域。继脱盐反渗透后,一系列更疏松的渗透膜被开发出来,包括纳滤、超滤、微滤。

  有资料显示,在现有的各种孔径的膜中,纳滤和超滤是较有效的去除水中微生物的方法。水中的致病微生物的尺寸,病毒是20nm至数百nm,细菌是数百nm至数μm,原生动物是数μm至数十μm,藻类是数μm至数百μm。在各式各样的膜中,纳滤膜的孔径-1nm左右,超滤膜的孔径-数nm。但是从技术经济学的角度,李院士更加肯定了超滤膜在未来第三代处理工艺中的主导地位。“纳滤膜目前在我国尚需要进口,成本很高。超滤膜已在我国形成规模生产能力,能够为数万吨/日规模的水厂提供膜材料,且价格已降至可接受的地步。微滤膜的孔径为数百nm,不能充分截留去除病毒。我国选择超滤膜提高水的生物安全性是比较可行的。”

  在国际上,采用超滤技术作为水厂的处理工艺已经逐渐成为主流。1996年,超滤水厂总处理水量在20万m3/d,2006年的处理水量800万 m3/d以上。在北美现有超滤和微滤水厂250座,总处理水量达到300万m3/d;在欧洲,已有33座1万m3/d以上的超滤水厂,英国已有100多座城市水厂,处理水量达110万m3/d;在亚洲,日本膜滤水厂的产水量达到400万m3/d,新加坡已建成27.5万m3/d的超滤。在国内,随着我国膜工业的发展,以前阻碍超滤膜应用的价格问题不再明显。目前市场上中空纤维超滤膜的价格是每m2过滤面积为150元,按1m2超滤膜每小时过滤0.1m3水计算,1m3/d的超滤膜价格为60元。超滤膜按使用3年计算,为更换膜每m3水只需0.057元费用。以苏州市建成的1万m3/d的超滤净水厂为例,建设费用约300元/m3/d,运行成本为0.0782元/m3,与该水厂原传统工艺大体相同。

  “组合拳”出击

  当然,在20年的超滤应用过程中,存在一系列的争论。较主要的问题是超滤技术基本的功能是一个过滤、筛分,不能除溶解性的物质。对于这个问题,业内趋向采用超滤技术与传统工艺结合的方案解决。

  采用超滤,如氨氮是除不掉的。去除氨氮较好的方式是生物方式,如果我们把超滤膜和生物氧化结合在一起,我们就能提高对氨氮的去除率,能提高对COD、BOD的去除率。对于每一个单元的作用李院士做了详细的说明。混凝沉淀单元的设置将大大拓展超滤对原水浊度的适用范围,提高膜的使用寿命。“超滤出水浊度一般为0.1NTU左右,并与超滤前水的浊度基本无关,所以水可以直接进入超滤。但是当原水浊度较高时,冲洗水量增大,会使膜滤周期缩短,所以宜在膜前增设混凝沉淀单元。”“当原水受到污染时,需在膜前增设除去有机物的处理单元,例如活性炭。在颗粒活性炭和生物粉末活性炭中,后者由于物理吸附功能更具有持久性,所以效果更好。将超滤置于活性炭之后,出水中的微生物及炭微粒可被截留 ”。

  超滤一般能几乎完全去除微生物,对出水的消毒,主要不是灭活水中的致病微生物,而是使水具有持久的消毒能力……氯、氯氨和二氧化氯都有持续消毒能力,其中氯氨是较好的选择。

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