水厂纳滤工艺的运用分析与研究

王维新

（江苏碧水源环境科技有限责任公司，江苏 无锡 214028）

随着我国经济的不断发展，人们对自身健康和环境卫生等问题越来越重视。我国人口众多，对水资源的需求量非常大。各大城市、乡镇甚至村庄的居民用水基本来自自来水厂，自来水厂已经成为居民用水的重要处理和中转基地，其水质问题直接影响人们的身体健康[1]。另外，经济的快速发展通常都会伴随环境污染，如今我国环境污染问题越来越严重，特别是水污染问题比较突出。自来水厂作为居民饮用水的直接来源，需要保证自来水的质量安全问题。面对水源污染，自来水厂在水处理工艺方面受到越来越大的挑战，特别是以有机污染为主的微污染非常难处理，常规的水处理工艺基本无法过滤掉这些有害物质。资料显示，我国饮用水的微生物超标严重，细菌饮用水总数超过100个/mL的占39.1%。可以说，饮用水的微生物污染比较严重，其水质安全备受质疑，为了确保水质的安全，提高水资源的利用效率，自来水厂和科研人员要不断优化水处理工艺，尽可能去除水中的杂质、色度、浊度和微污染等。

常规自来水厂水处理工艺为：首先对原水实施反应处理，去除水中的大颗粒团，然后对原水实施沉淀和排泥处理，接着将水引入气水反冲洗滤池中进行过滤吸附，使水流进入清水池并进行消毒处理，再通过二级泵房加压处理，使得干净的自来水进入供水系统中[2-3]。这种常规的处理方式可以有效降低浊度、色度和杂质含量，但是对于有机污染等微污染的处理效果不佳。研究发现，在虹吸滤池后增设超滤膜+纳滤膜处理工艺，进一步对自来水进行深度处理，可以有效去除有毒有害污染物和大部分硬度离子，有效净化水质。本文主要探究水厂纳滤工艺的运用，以期为水厂水处理工艺的优化提供参考。

1 自来水厂水常规深度处理工艺应用现状

目前，自来水厂水处理工艺多种多样。常规水处理工艺的主要目的是降低水的浊度、色度，减少致病微生物。这种水处理工艺对有机污染处理效果不佳，一般去除有机污染不到20%，在原水污染较严重的情况下，不能有效清除微污染和大部分污染离子，水质处理达不到我国饮水质量标准。水源污染较重时，自来水厂一般需要在常规水处理工艺后增设深度水处理工艺，进一步净化水质，使其达到饮水质量标准。

水源受到污染的自来水厂对水进行深度处理时，一般需要增设活性炭吸附、臭氧、膜处理等工艺，弥补常规处理的不足，深度去除污染物，尤其是有机污染等微污染[4]。其中应用较多的是颗粒活性炭吸附，它是深度处理自来水的一种重要应用技术。但这种方法有一定缺陷，主要表现为：活性炭在反洗时容易出现跑料现象，使得水的浊度超标；运行步骤较复杂，需专人管理；水质不好时，活性炭更新频率高，费用也会更高。随着水处理工艺的发展，纳滤工艺出现，为自来水厂（特别是水源污染的自来水厂）的深度水处理提供了有效的技术支持。

2 纳滤工艺概念及其工作原理

纳滤技术是现今比较流行的既先进又节能有效的膜分离技术。这种技术是反渗透技术发展的结果，它实质上是一种膜处理技术，其膜孔径一般在1～5 nm，该技术也是因为其孔径在纳米级别而得名。其工作原理就是通过膜的微孔筛分作用，在高于溶液渗透压的作用下，可以将一些不能透过膜微孔的物质和水分离开来。这是一种物理分离技术，这种分离方式不会产生副产物，而且能耗比较低。纳滤技术可以有效除去水中的盐类、胶体、微生物和有机物等。纳滤技术具有离子选择性，对不同的离子有不同的去除率，它可以截留大部分的有机物和金属离子，可以截留大部分的三氯甲烷中间体、硝酸盐、硫酸盐和异味物质等，而且处理结果非常稳定可靠[5-6]。利用纳滤技术处理后的中水能够满足当前水质安全标准，而且水质可以在较长时间内保持较好的水平。

3 纳滤工艺水处理的优点

用纳滤工艺进行水处理，具有以下优点。

（1）传统的原水深度处理主要是采用“滤池+臭氧氧化+活性炭吸附池”工艺，这种工艺工作量大，需要的设备比较多。从水处理能力和作用上来看，纳滤工艺完全可以取代这种传统工艺，其可以显著降低工作量，缩短工作周期。

（2）自来水厂通常用活性炭处理原水，缺点就是活性炭容易出现跑料现象，使得出水浊度增加，后续需要添加锰砂过滤装置。而使用纳滤工艺处理出水，不仅水质比活性炭好，还不需要增设过滤装置，工艺流程短。

（3）纳滤工艺控制系统非常人性化，可以进行个性化设置、自动化设置，从而减少人工劳动强度，避免人工误操作，多方位保证系统安全稳定运行。

（4）纳滤工艺主要通过物理作用来分离有害物质，可以减少或避免化学药剂的使用，降低化学药剂给水处理带来的风险和危害。

（5）相比活性炭吸附，纳滤工艺虽然能耗略高，但是它能够高效去除有机物和重金属，完全去除微生物，而活性炭吸附在这些方面的效果难以令人满意。

4 纳滤工艺运用分析与研究

纳滤工艺装置有两个关键的元件——保安过滤器和纳滤膜。保安过滤器是一种精密的过滤装置，由不锈钢外壳和5 μm的过滤滤芯组成，主要是为了去除虹吸滤池过滤后的细小物质，确保出水质量以及纳滤膜元件不受大颗粒物质的损坏。纳滤膜主要是为了截留和去除水中的盐离子、胶体、微生物和有机物等，通常这种纳滤膜的孔径非常小，在1～5 nm。这种膜可以选择性过滤离子，对特定的溶质具有较高的脱除率。另外，这种纳滤膜表面通常带有电荷，可以根据过滤介质所带电荷的不同来选择性过滤和截留。

纳滤工艺系统主要由进水系统、纳滤膜系统、化学清洗系统和产水系统等组成。该工艺的主要流程就是滤池出水后，水进入纳滤进水池，然后进入纳滤进水泵，通过保安过滤器去除一些大颗粒物质，在纳滤膜进水前端加入一定量的盐酸、阻垢剂、还原剂和杀菌剂，改善进水水质，然后经过保安过滤器过滤，进一步除去杂质，降低水的浊度，接着进入纳滤进水高压泵，再经一、二段纳滤膜进一步进水，就可以产水进入清水池[7]。通常纳滤膜在纳滤系统运行一段时间后表面会产生一些污垢，这时要用盐酸或氢氧化钠等清洗剂对其进行清洗，再用中和药剂进行中和处理，最后将处理后的废水排出。

纳滤工艺处理水污染的效果非常好。资料显示，纳滤工艺对CODMn、TOC、2-MIB、总氮、Mn、有机物、藻类、高锰酸盐等都有较高的去除率，可以确保水质达到国家饮用水卫生标准。纳滤工艺因工艺简单，过滤后的水质安全稳定，目前在多个自来水厂工程中得到很好的推广，如阳泉市自来水厂、阳泉市平定县矿区水厂和盐城市大丰区水厂等。

5 结语

新时代，我国社会经济快速发展，而生态环境形势依然十分严峻，水污染问题更是不容忽视。水是生命之源，自来水厂作为居民用水的中转基地，必须采用先进的水处理技术去除原水中的有毒有害物质，提高水质，确保人们喝上健康的饮用水。常规的深度处理技术并不能解决有机污染等问题，如果水源受到严重污染，而常规处理方法无法解决，可以考虑采用纳滤工艺，其不会产生二次污染，可以提高自来水厂效益和出水质量。

目前，纳滤工艺及其配套设备已经比较成熟，其出水已经能够达到当前居民饮用水质量标准。该技术已经在多家自来水厂得到推广。水处理工艺还可以继续改进，人们要根据城市建设和生态环境保护要求，不断完善水处理标准，尽量减少其对环境的二次污染，提高水资源利用效率，实现社会效益和经济效益的有机统一。