禹安環境納濾技術在水處理中的應用現狀之一

 納濾(Nanofiltra tion, NF)是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術, 納濾膜的孔徑為幾納米, 納濾技術因此而得名。納濾的研究開始于70 年代末J. E. Cado tte的NS - 300膜研究。之后, 納濾發展得很快, 膜組器于80年代中期已經商品化。納濾過程與反滲透和超濾過程同為壓力推動的膜過程, 但傳質機理不同。一般認為納濾膜為溶解-擴散方式;同時大多數納濾膜為荷電型, 其對無機鹽的分離行為不僅由化學梯度控制, 還受到電勢梯度的影響。納濾技術無任何化學反應, 無需加熱, 無相轉變, 不會破壞生物活性, 不改變風味、香味,因而被越來越廣泛地應用于水處理、食品、醫藥工業中的各種分離、精制和濃縮過程。NF技術在水處理中的應用主要包括:飲用水的凈化、軟化, 電子、半導體、生物以及醫藥生產領域超純水的制備、受污染表層水和地下水及工業廢水的凈化處理等。本文從膜法軟化水、工業用水和生活污水的處理等方面, 系統地介紹了納濾技術在水處理方面的應用現狀, 并對該技術的應用前景作以展望。

1、飲用水的處理及超純水的制備

1.1、納濾膜法軟化水：NF膜目前*大的應用領域之一就是飲用水的軟化。在水中, 硫酸和碳酸的鈣、鎂鹽產生了水硬度。Film - tech 公司NF70膜的主要應用就是水的軟化, 由此稱之為“水軟化膜”, 它的操作壓力為0. 5MPa～ 0. 7MPa, 能脫除85% ～ 95%的硬度以及70%的單價離子。膜法軟化水主要考慮的因素有進料水質、滲透水質和回收率。是否加酸和防垢劑取決于進料水質和回收率, 據滲透水質和水量, 選擇膜組件、組件的數量和排列方式, 以及相關的操作條件。基本過程如圖1所示。

膜法軟化水在美國已很普遍, 佛羅里達州近10多年來新的軟化水廠都采用膜法軟化 , 代替常規的石灰軟化和離子交換過程。主要優點是無污泥、不需再生、完全除去懸浮物和有機物, 操作簡便和占地省等, 而在投資、操作和維修及價格等方面與常規法相近。根據文獻中NF - 70 膜軟化水的數據可知,利用納濾膜法軟化水, 水中的TH MFP(三鹵甲烷潛在生成物)、TOXFP (總有機鹵潛在生成物)、SO2 -4 及CaH(硬度)的脫除率均在90%以上, 而TH(總硬度)、TDS及DOC 等指標脫除率也高達80%以上, 此外其它離子(如N a+、C l- 、Fe2 +等)的脫除率也很高。我國北方的水硬度較高, 為此, 山東長島采用卷式納濾裝置, 建成了日產140 t的苦咸水示范工程。產水符合國家飲用水標準, 耗電量只有1.43kWh /t。另外, 在浙江舟山嵊泗島用中空納濾膜裝置建立了日產24t的苦咸水淡化示范工程 , 產水完全符合飲用水標準。

1.2、飲用水凈化:飲用水的污染問題愈來愈受到人們的關注, 美、歐、日等發達國家都有改善水質的計劃, 如日本的MAC -2 l計劃和新MAC - 21 計劃, 將膜技術作為水凈化的*有效手段。歐、美等國也支持了許多膜法(NF)水凈化試驗, 效果明顯。地下水或地表水中的污染物質主要是分子質量為幾百的殺蟲劑、除草劑以及因消毒而造成的過量有機鹵化物, 它們都是有毒甚至是致癌的。納濾膜分離法可去除消毒的副產物、痕量的除草劑、殺蟲劑、重金屬、天然有機物及部分硬度、SO2 -4 和NO -3 等, 因而是一個技術和經濟可行、可望替代傳統活性炭吸附分離法的適宜方法。一般的過程為 :進水→預處理(絮凝、過濾等)→MF(UF)→NF→出水(備用)。其優點是水質好且穩定, 化學藥劑用量少, 占地少, 節能, 省勞力,易管理和維修, 基本上可零排放。利用NF膜去除水中農藥, 大部分農藥的脫除率均可達到99%以上, 如:阿特拉津(A trazine)、苯他松(Bzntazone)、敵敵畏(D ichlorvcs)、敵草隆(D iuron)等。目前在法國巴黎市郊的一座產水量達140000m3 /d的納濾膜生產飲用水的水廠, 已成功運轉2年多, 其出水完全能滿足歐共體新近頒布的有關消毒副產物的指標要求, 出水有機碳(TOC )低于0. 2mg /L ～ 0. 3mg /L, 生物穩定性好, 能有效地防止輸水管網中細菌的繁殖。我國李靈芝等采用納濾膜循環工藝以污染嚴重的淮河水為源水進行深度處理試驗, 結果表明, 該工藝可以有效去除水中的NH+4 、N、N 0-2、TOC、致突變物等雜質, 獲得安全、合格的飲用水。

1.3、超純水的制備:在電子、半導體、生物以及一些醫藥生產領域,對超純水的水質要求很高, 水中既無雜質顆粒、細菌殘尸, 并且TOC 要少于5μg /g, 用離子交換技術TOC僅能達到30μg /g。而具有低接觸角的帶負電性的納濾膜, 能夠很好地降低TOC 含量。通常采用多級納濾膜分離技術達到超純水要求。