关于膜法水处理技术运用于农村饮水安全的分析

　　一、膜法水处理技术的简介

　　膜分离技术比较简单，具体是以污水作为驱动的压力，通过具有亲水性质的多微孔膜表面，水从中穿过，留下大分子杂质。膜在过滤过程中的过滤形式多是普通方式和错流方式。普通流动会污水穿过膜的表面，大分子杂质被筛除，此方式比较容易出现堵塞、结垢的情况，必须要回流确保膜始终处于正常工作状态。此外，错流过滤方式属于更为先进的膜设计技术，如污水平行于膜表面，那么水能够穿过，污染物则停留在膜的表面，污垢的形成难度增大，横向流动也使得清洗频率大大下降，适当延长膜的使用寿命。

　　膜法水处理方式一般应用于有机物、无机物以及病毒细菌等分离，针对一些独特的溶液体系也可以发挥重要的分离作用。比如说，对溶液大分子和无机盐进行分离。此种方式的分离设备也比较简便，容易操作和控制，维修保养也比较简单，和常规水处理方式进行对比而言，不仅占地面积小，而且处理效率非常高。

　　二、农村饮用水净化膜处理工艺

　　2.1普通苦咸水淡化工艺

　　普通苦咸水淡化工艺主要是先进行预处理，然后反渗透脱盐，以及部分原水进行掺和。该种工艺大多用于生活饮用水的制作流程，选择一级二段的布置方式，因此系统的运行压力不低。工艺流程方面，反渗透设备出水和部分原水进行一定的掺和，确保系统出水的总溶解性固体小于750mg/L，最终保证水利用率大约是78%，出水水质能够超过生活饮用水的指标限值。如果原水TDS含量低于2000mg/L时，那么选取这种工艺是比较合适的。因为浓水的TDS含量超过8000mg/L，第二段膜组件会产生结垢。膜进水中可以适当增加一定量的阻垢剂，以避免膜结垢。

　　2.2高浓度苦咸水淡化工艺

　　这种设计工艺是结合了预处理技术和反渗透脱盐工艺技术，是最为常见的一种苦咸水淡化工艺，大多是选择一级二段的布置方式，因此系统的运行压力比较高。这种工艺是指原水经过预处理环节之后，进入到反渗透设备开始脱盐，反渗透膜的脱盐率不小于96%，可对水中盐分、大分子有机物进行脱除；反渗透设备出水的总溶解性固体小于150mg/L，水利用率大约是70%。一般来说，出水水质能够超过生活饮用水的指标限值。如果原水TDS含量处于3000～5000mg/L的范围，应当选择此种工艺。因为浓水中TDS含量在12000～20000mg/L范围内，第二段膜组件产生结垢的可能性大增，膜进水中一定要增加适量的阻垢剂，避免产生膜结垢。

　　2.3苦咸水纳滤软化工艺

　　这种设计工艺主要是结合了预处理技术与纳滤软化工艺技术。这种处理工艺在生活饮用水制作中的应用比较广泛，大多选择一级二段的布置方式，系统的运行压力非常高。首先，原水在经过预处理环节之后，进入到纳滤设备开始脱盐。纳滤膜脱盐率是80%，能够对水中大部分的二价离子及大分子有机物进行脱离；此外，纳滤设备出水的总溶解性固体小于500mg/L，此时水利用率是76%。一般来说，出水水质能够超过生活饮用水的指标限值。如果原水TDS含量不大于2000～3000mg/L，应当选择该种工艺。因为浓水中TDS含量处于8000～12000mg/L的范围，使得第二段膜组件产生结垢的概率大增。因此，膜进水中一定要增加适量的阻垢剂，避免产生膜结垢。

　　2.4苦咸水纳滤软化+部分原水掺和工艺

　　此种设计工艺是先进行预处理，然后进行纳滤软化，最后是部分原水掺和工艺。这种工艺主要应用于制备生活饮用水，大多是选择一级二段的布置方式，因此系统运行压力不高。如果原水TDS含量不高于1500mg/L，那么应当对纳滤设备出水和部分原水进行一定量的掺和。确保系统出水的总溶解性万方固体始终低于900mg/L，此时系统水利用率大约是79%，能够超过生活饮用水的指标限值。此外，因为浓水TDS含量是6000mg/L，因此第二段膜组件产生结垢的概率不大，膜进水中无需添加阻垢剂。

　　三、膜技术运用于农村饮水处理中的问题

　　膜技术在农村饮用水处理方面的应用，尽管其优势明显，不仅出水水质好、供水规模比较灵活，而且工艺比较简单，运行也比较简便。然而，在膜法水处理技术的应用实践方面存在诸多问题，具体如下所示：

　　（1）预处理问题

　　反渗透技术或者纳滤系统的具体组成包括反渗透膜或者是纳滤膜、高压泵以及发挥保护膜作用而设置的保安过滤器等设备。其中，保安过滤器内部安装孔径是5μm的滤芯，滤芯的作用是针对尺寸不小于5μm的颗粒进行过滤。然而，针对于工艺下游的反渗透膜或者是纳滤膜来说，发挥重要的保护作用，要不然膜表面会产生一定的结垢。现阶段，我们经常见到的渗透膜类别是聚酰胺膜，这种膜型式属于卷式复合膜，其除盐率甚至能够达到99.5%。因为反渗透膜很容易受到外界因素的影响，比如说水中PH值、余氯、水温度等，因此反渗透膜在运行之前必须对进水水质进行严格检查，确保其PH值处于3～10的范围内；余氯含量不大于0.1mg/L；SDll5值不大于5.0；水温不大于45℃。如此以来，其中任何一项指标不在规定范围之内，那么都有可能使得渗透膜出现一定程度的变化，以此对出水水质及膜使用寿命产生一定的影响。此外，膜种类区别也会对进水水质要求产生一定的影响，反渗透或者纳滤膜苦咸水淡化工程要根据工程实践，对水源、水质等开展相应的系统设计，设计过程中尤其要注意处理系统的预处理工艺，而且要按照原水水质的区别开展预处理工艺，以确保反渗透膜或者纳滤膜符合进水水质的相关要求，继而延长膜的使用寿命，确保系统可以正常使用。 　　（2）膜的选择问题

　　反渗透或者纳滤膜苦咸水淡化工程设计过程中应当着重对节能降耗进行综合考虑，以此减小系统运行费用。纳滤工艺属于一种低压反渗透技术。纳滤膜介于反渗透膜和UF膜之间，截留分子量在100到1000范围内，如果处于较低的压力环境中，则会发挥较大的脱盐作用。对于特殊溶质，比如，钙、镁、钠等则会发挥更佳的脱盐效果。此外，纳滤膜在饮用水方面的应用，主要作用是脱除三卤甲烷中间体、农药以及合成洗涤剂等有害物质，还有就是出水效率非常高，而且能耗低、排放少，最重要的是反渗透系统的排放高及制水成本高的问题也因为纳滤膜的应用迎刃而解，纳滤就是对优质饮用水进行制备的最佳方法。假如出水水质可符合设计指标，则尽可能的选择纳滤膜，运行压力低的同时能耗更低，也因此减少系统的运行费用。

　　（3）膜工艺的选择

　　文献调查发现，反渗透技术或者纳滤膜水处理技术需要大量的投资，而且运行费用非常高，对于我国西部地区来说，制水成本非常高。出于对系统造价及运行费用进行控制的目的，应当选择反渗透技术或者纳滤出水技术和部分原水进行掺和的工艺。以上做法一方面能够适当降低投资、减小运行费用；另一方面，系统出水水质也能超出生活饮用水的相关指标。

　　（4）避免膜结垢

　　农村饮水安全工程中，原水大多属于高浓度苦咸水，其中CaCO3、CaSO4、SIO2属于膜结垢中最为常见的三种物质。避免CaCO3、CaSO4、SIO2的沉淀才是工程运行维护的重要任务。工程设计过程中一般是利用在预处理环节添加酸调节pH值来避免碳酸钙的沉淀，并且适当添加阻垢剂来避免CaSO4的沉淀，利用促进水温、降低回收率的方式避免SIO2的沉淀。然而，因为原水中离子不可避免跟随季节而发生变化，尤其是水源变化，那么以上变化则更加明显。所以，对于已经投入实际运行的反渗透系统来说，对进水及排放水要隔一段时间进行分析，对LSI指数、CaSO4浓度积进行计算，从而预测出反渗透膜有没有出现CaCO3、CaSO4、SIO2的沉淀。

　　（5）运行维护问题

　　反渗透系统的设备相对来说比较精密，而且运行压力比较高。针对于以上特点，系统实际运行状况将会对最终出水水质产生一定程度的影响，因此，必须做好反渗透系统的维护。在实际应用方面，膜处理技术的系统维护问题比较明显，尤其是农村几乎没有技术人员，也不存在技术力量去维护，假如选择托管的方式，则会产生额外的费用。

　　（6）水质问题

　　经过膜处理之后的水，一方面去除水中对人体健康有一定影响的有毒有害物质，另一方面也不可避免地去除掉对于人体有益的矿物质及微量元素。如果长时间饮用这种高纯度饮水，有可能对身体产生一定程度的负面效应。

　　四、总结

　　总而言之，膜法水处理技术在农村饮水安全处理方面的应用前景比较广阔，能够从根本上解决农民饮水安全问题，然而膜组件的使用条件及寿命、膜结垢及避免等问题必须要深入研究，以此对改善农村饮水质量发挥一定作用。

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