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给水处理新技术
摘要：由于各种污染物的排放，我国饮用水水源水质日益恶化，常规水厂的工艺已显得力不从心，因此，本文从水资源利用现状到对微污染水源水的处理技术作了简要介绍。其中重点分析了作为预处理技术的曝气生物滤池技术和作为后续处理的膜分离技术(特别是超滤技术)。在分别对这两项技术作了介绍的基础上，提出了曝气生物滤池（BAF）+常规工艺+超滤（UF）的净水工艺，指出该工艺是提高饮用水水质的最佳工艺。同时，用有机物分子量的观点对此工艺进行了深入分析。转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
关键词：BAF UF 微污染源水
一．世界水资源现状
　　从宇宙来看，地球是一个蔚蓝色的星球，地球的储水量是很丰富的，共有14.5亿立方千米之多,其72%的表面积覆盖水。但实际上，地球上97.5%的水是咸水，又咸又苦，不能饮用，不能灌溉，也很难在工业应用，能直接被人们生产和生活利用的，少得可怜，淡水仅有2.5%是。而在淡水中，将近70%冻结在南极和格陵兰的冰盖中，其余的大部分是土壤中的水分或是深层地下水，难以供人类开采使用。江河、湖泊、水库及浅层地下水等来源的水较易于开采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的1%，约占地球上全部水的0.007%。
　　全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区约15亿人口淡水不足，其中26个国家约3亿人极度缺水。更可怕的是，预计到2025年，世界上缺水人口将增长一倍，40个国家和地区将面临淡水匮乏。我国人口众多，是世界第一人口大国，虽然我国也是水资源大国，但人均淡水资源只占世界人均淡水资源的四分之一。

二．中国水污染问题形势严峻
我国就是一个严重缺水的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。中国水资源的分布极其不均匀。大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1/4。北方许多大中城市因缺水造成工厂停产或限产，损失的年产值达1200亿元，南方一些城市也陆续出现水荒。目前全国600多座城市中，有300多座缺水，其中严重缺水的有108个，缺水量约为1000万吨/天左右，几百万人生活用水紧张。
除了缺水，水污染问题也较突出。海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江7大江河水系，均受到不同程度的污染。
　　万里海疆形势也不容乐观，赤潮年年如期而至。在美丽的渤海湾，浊流迸溅，海面上漂浮的油污像一柄黑色火炬要烧毁海洋里的生命。
根据2001年对我国七大水系断面监测，达到三类水质可以进入自来水厂的最低要求的仅占29。5%，而劣五类水质却高达44%；另外，我国浅层地下水资源污染比较普遍，全国浅层地下水大约有50%的地区遭到一定程度的污染，约一半城市市区的地下水污染比较严重。

三．水体污染

水是怎样被污染的呢？
原因主要有两种：一是自然的，一是人为的。由于雨水对各种矿石的溶解作用，火山爆发和干旱地区的风蚀作用所产生的大量灰尘落入水体而引起的水污染，这属于自然污染。向水体排放大量未经处理的工业废水、生活污水和各种废弃物，造成水质恶化，这属于人为污染。而人们通常所说的水污染主要是指后一种，而且也是最主要的。
1：水体受污染的过程
一般来说，水自身有自净能力。水的自净能力包括稀释扩散、沉淀堆积、氧化还原以及水中微生物对有机物的分解等。大体可以分四段：第一为污染段，由于大量污染物混入，河流水质恶化，水中溶解氧极少，除了细菌以外，其它生物较少，特别是几乎不存在自氧性生物；第二是分解段，分解有机质的生物逐渐繁殖，生物分解活动激烈，大量消耗溶解氧，鱼类难以生存，出现藻类和需氧较低的原生生物等，而在生化需氧量逐渐降低后，水中溶解氧又逐渐增加；第三为恢复段，藻类、鱼类和其它大型生物重新又活泼起来，水质逐渐变清；第四为清水段，溶解氧接近饱和，水质清洁，自净过程到此完成。
2：水体受污染的原因
人类生产活动造成的水体污染中，工业引起的水体污染最严重。如工业废水，它含污染物多，成分复杂，不仅在水中不易净化，而且处理也比较困难。
工业废水，是工业污染引起水体污染的最重要的原因。它占工业排出的污染物的大部分。工业废水所含的污染物因工厂种类不同而千差万别，即使是同类工厂，生产过程不同，其所含污染物的质和量也不一样。工业除了排出的废水直接注入水体引起污染外，固体废物和废气也会污染水体。
农业污染首先是由于耕作或开荒使土地表面疏松，在土壤和地形还未稳定时降雨，大量泥沙流入水中，增加水中的悬浮物。
还有一个重要原因是近年来农药、化肥的使用量日益增多，而使用的农药和化肥只有少量附着或被吸收，其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中，通过降雨，经过地表径流的冲刷进入地表水和渗入地表水形成污染。
城市污染源是因城市人口集中，城市生活污水、垃圾和废气引起水体污染造成的。城市污染源对水体的污染主要是生活污水，它是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，其中包括厨房、洗涤房、浴室和厕所排出的污水。
世界上仅城市地区一年排出的工业和生活废水就多达500立方公里，而每一滴污水将污染数倍乃至数十倍的水体。
3：水体污染对人类的危害
常见的饮用水水质项目对人体健康的影响
铅: 对肾脏、神经系统造成危害，对儿童具高毒性，致癌性已被证实
镉: 对肾脏有急性之伤害
砷: 对皮肤、神经系统等造成危害，致癌性已被证实
汞: 对人体的伤害极大，伤害主要器官为肾脏、中枢神经系统
硒: 高浓度会危害肌肉及神经系统
亚硝酸盐: 造成心血管方面疾病，婴儿的影响最为明显(蓝婴症)，具致癌性
总三卤甲烷: 以氯仿对健康的影响最大，致癌性方面最常发生的是膀光癌
三氯乙烯（有机物）: 吸入过多会降低中枢神经、心脏功能，长期暴露对肝脏有害
四氯化碳（有机物）: 对人体健康有广泛影响，具致癌性，对肝脏、肾脏功影响极大
近年来美国环境保护署（EPA）针对1971-1994年间由水所引起的疾病进行一项调查，在740件案例中，其中因原生动物所引起共148件，共有448,486人因而致病，是所有原因中最高者。研究发现，原生动物种类中以隐孢子虫及梨形鞭毛虫二种需要特别注意，最常出现在游憩风景区及畜牧养殖地区，其中又以养猪、养鸭二种最多。统计也显示，23年内所造成的死亡病例共89件，而原生动物造成的死亡案例高达70件。
对于原水中越来越多的污染物质，经给水处理常规工艺处理过的原水已不能满足饮用水质的要求。

四．给水处理工艺流程
　　给水处理工艺流程是按水源水质和供水水质的要求所设计的给水处理流程。给水处理的任务是根据国家的建设方针，水源水质，处理规模和用户对水质的要求通过调查、分析和比较，必要时，还需进行试验研究以决定所采用的处理方法和流程。通常选用的给水处理方法有：为去除水中悬浮物质的混凝、沉淀、过滤、消毒等；为改变水的温度的冷却等。上述各种方法可根据处理任务单独使用或组合成处理流程使用。
水处理方法和工艺流程简介
一、给水处理
（一）给水处理的基本方法
1．去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒
2．变革水中溶解物质：减少、调整
如软化、除盐、水质稳定
3．降低水温：冷却
4．去除微量有机物
（二）常规处理工艺
以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时：
原水－混凝－沉淀－过滤－消毒－饮用水
以去除浊度、满足卫生学标准。
地面水源水质：杂质多、含盐量较低。
原水--混凝、沉淀或澄清--过滤--消毒
一般地表水处理流程，适用于浊度小于3mg 每L的河流水

五．微污染
水源和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加，人们在饮用水的水质净化中又碰到了新问题。针对源水中出现的新污染问题，人们就开始着手对水质净化的新技术进行了研究，并且已经有很多技术在实际生产中应用，取得了较好的效果。
由于工业化的迅速发展，城市化规模的不断扩大，人们在生活和生产过程中排放出来的污染物对源水水质的污染已经愈演愈剧，源水受污染的程度越来越严重，水中有机物质逐渐增多。从20世纪60年代以来，不少地区饮用水水源水质日益恶化。
由于各种污染物的排放，我国饮用水水源水质日益恶化，常规水厂的工艺已显得力不从心。因此，下面对微污染水源水的处理技术作了简要介绍。

六．微污染原水处理
1 物理技术
1．1吹脱
　　吹脱是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异，将挥发性组分不断由液相扩散到气相中，达到去除挥发性有机物的目的。吹脱法具有费用低、操作简单的优点，但对难挥发的有机物去除效果差。对于含有可挥发性化合物的污染原水，用填料塔进行曝气吹脱是一种行之有效的方法。　　1.2吸附
　　吸附处理技术是指利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于水源水处理的吸附剂有活性炭（AC）、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂，其中用得最多的是对水中有机污染物和臭味有较强吸附作用的疏水性物质—活性炭。
1.3膜过滤技术
膜分离法是新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术，是用天然或人工合成高分子薄膜做介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶液进行过滤分离、分级提纯和富集的物理处理方法。

2 化学技术
2．1 预氧化技术
　　预氧化技术是指向原水中加入强氧化剂，利用强氧化剂的氧化能力，去除水中的有机污染物，提高混凝沉淀效果。常用的氧化剂有氯气、臭氧和高锰酸钾等。
2．2 光化学氧化法
　　光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射有明显提高的一种水处理技术。光氧化法均以紫外光为辐射源，同时水中需预先投入一定量氧化剂如过氧化氢，臭氧或一些催化剂，如染料、腐殖质等。它对难降解而具有毒性的小分子有机物去除效果极佳，光氧化反应使水中产生许多活性极高的自由基，这些自由基很容易破坏有机物结构。属于光化学氧化法的如光敏化氧化，光激发氧化，光催化氧化等。

3 生物预处理技术
　生物预处理是指在常规的净水工艺之前增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，对水中的有机污染物、氨氮、亚硝酸盐及铁、锰等无机污染物进行初步去除，这样既改善了水的混凝沉淀性能，也减轻了常规处理和后续处理过程的负荷。另外，通过可生物降解的有机物的去除，不仅减少了水中“三致”物前体物的含量，也减少了细菌在配水管网中重新滋生的可能性。用生物预处理代替常规的预氯化工艺，不仅起到了预氯化作用相同的效果，而且避免了由预氯化引起的卤代有机物的生成，这对降低水的致突变活性，控制三卤甲烷物质的生成是十分有利的。

七．主要的给水处理新技术及其优缺点

1.电渗析技术
优点：电渗析器结构简单，主要部件有阳、阴离子交换膜，塑料隔板，电极三部分。组装形式一般采用正电极一阳膜一隔板一阴膜一隔板一阳膜一……一阴膜一隔板一阳膜一负电极排列顺序。电渗析中，一对电极之问的膜堆称为“一”级，一级中水流方向相同的膜对称为“段”，在一台电渗析中级、段可以有并联，串电渗析的主要优点是不需要消耗化学药品，设备简单，操作方便。
缺点：运行过程中阴极和膜上容易结垢，从而影响出水水质，并缩短仪器的使用时间。为避免这种现象的发生，必须采取一定的措施，包括控制工作电流、定期倒换电极、定期酸洗、定期拆洗等。此外，电渗析处理技术的耗电量、耗水量都很高，而且对进水的浊度要求也很严格，以防止堵塞水路，诸成制水困难。
2.反渗透技术
优点：过滤过程不发生相变化,无需加热,能耗低,无需添加化学试剂,无污染,是一种节能环保的分离技术。滤过程是在常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。反渗透设备过程仅采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
缺点：它不能直接得到干粉制剂.对于蛋白质溶液,一般只能得到10～50％的浓度.
3.离子交换技术
优点：一次操作可以将多个元素加以分离。而且还能得到高纯度的产品。预处理要求简单，工艺成熟，出水水质稳定，设备初期投入低。 由于治水原理类同于用酸碱置换水中离子，所以在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。
缺点：是不能连续处理，一次操作周期花费时间长，还有树脂的再生、交换等所耗成本高。离子交换床阀门众多，操作复杂烦琐。自动化操作难度大，投资高。需要酸碱再生，再生废水必须经处理合格后方可排放，存在环境污染隐患。细菌易在床层中繁殖，且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物。在含盐量高的区域，运行成本高。
4.组合式软化水技术
优点：设备长期连续运行，无运行周期停顿和水质周期起伏。自动溶盐、过滤，避免人工搅拌的繁重劳动。运行费用省，再生剂耗量低，自耗水量少，软水产量足。设备紧凑，占地少，安装方便，操作、维修简单。

八．BAF+常规工艺+UF工艺-我最喜欢的给水处理新技术
下面重点分析了作为预处理技术的曝气生物滤池技术和作为后续处理的膜分离技术(特别是超滤技术)。在分别对这两项技术作了介绍的基础上，提出了曝气生物滤池（BAF）+常规工艺+超滤（UF）的净水工艺，指出该工艺是提高饮用水水质的最佳工艺。同时，用有机物分子量的观点对此工艺进行了深入分析。
曝气生物滤池（BAF）预处理技术转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
　　曝气生物滤池（BAF）预处理技术在饮用水处理中具有以下特点：
　　⑴水处理过程中的物理、化学和生物化学性质存在较大差异，并且与其去除性存在一定的关系。从分子量上来说，生物可降解有机物主要是低分子量的有机物（分子量<1500）。常规的给水处理工艺，即混凝、沉淀和过滤，主要是去除分子量>10000以上的有机物，对低分子量有机物去除率低，特别是对分子量<500的有机物，几乎没有去除能力，甚至有所增加。而这部分有机物可能是行成消毒副产物卤乙酸的主要前体，也是饮用水管网中细菌生长的主要营养基质，而生物预处理能有效去除这部分有机物，对提高整个给水处理工艺对有机物的去除效果有重要意义。
　　⑵对低浓度有机物有较好的去除效果。在BAF中，微生物利用水中营养基质进行生长繁殖，在载体表面形成薄层结构的微生物聚合体，产生生物膜，有利于世代期较长的微生物生长。饮用水中微量污染物浓度（mg/L数量级）有利于贫营养微生物的繁殖，如土壤杆菌、假单胞菌、嗜水气单胞菌、黄杆菌、芽孢杆菌和纤毛菌等。这些贫营养微生物具有较大的比表面积，对可利用基质有较大的亲合力，且呼吸速率低，有较小的最大比增殖速度和Monod饱和常数（Ks）（约为1-10μg/L左右），所以在天然水体条件下，其对营养物的竞争具有较大的优势。Namkung和Rittmann的研究指出，几种微量基质生物降解的同时进行，与同样浓度的单个基质生物降解相比，能导致更多的生物量积累和有更快的去除速率，这表明多种微量污染物的混合，可增加生物膜系统处理效果的稳定性，而受污染水源水中往往含有多种微量有机物。另外贫营养菌通过二级基质的利用能去除浓度极低的微量污染物，例如：贫营养菌在分解利用浓度为1.1mg/L的富里酸时，对浓度为100μg/L得酚和萘的去除率分别为90%-92%，对土臭素和2-MIB(2-甲基异莰醇)的去除率分别为55%和44%，这表明利用水中天然有机物形成的生物膜处理系统可较好的去除微量污染物、嗅味及色度物质。转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
　　⑶能去除氨氮、铁、锰等污染物。BAF中，生物膜固定生长的特点使生物具有较长的停留时间，一些生长较慢的微生物如硝化菌等自养菌可在反应器内不断积累。反应器内载体应具有足够的溶解氧，这样就能促进生物膜上好氧硝化菌的生长和代谢活动。对硝化反应动力学的分析表明，即使在低温下，生物膜去除氨氮的作用也是十分有效的。
　　近年来，国内外学者对BAF对氨氮和有机物的去除效果进行了研究，表1和表2是国内外资料中所报道的曝气生物滤池对氨氮和有机物的去除效果。转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
表1 BAF对氨氮的处理效果
处理工艺
填料
地点
进水氨氮（mg/L）
氨氮去除率（%）
曝气生物滤池（中试）
细卵石
法国
>2.5
≈100
曝气生物滤池（生产性）
细卵石
法国（Annet Sur Marne）
≤4
≤1
0.3-0.5
97.5
79.5
78.3
曝气生物滤池（中试）
细卵石
英国（Medmenham）
3.0
82.5
曝气生物滤池
细卵石（20-40mm）
细卵石（20-50mm）
细卵石（10-20mm）
法国（Groissy）
法国（Vermoukle）
法国（Anbergen）
3.2
2.3
1.8
99.4
93.5
68.7
曝气生物滤池（中试）
（生产性）
（生产性）
（生产性）
砂+煤
砂+煤
砂+煤
砂+煤
法国（Choisy）
法国（Choisy）
法国（Mery）
德国（Miilheim）
0.08-0.68
0.5
0.34
1.0
66%(平均)
≈100
≈100
≈100
曝气生物滤池（小试）
碎石（2.7-4.8mm）
韩国
0.2-0.5
90-100
曝气生物滤池（小试）
碎石
武汉
0.41-1.16
81.0-98.8
曝气生物滤池（小试）
陶粒（2-5mm）
北京
1.4-2.0
99
曝气生物滤池（小试）
海蛎子壳
上海
-
21

表2 BAF对有机物的处理效果

工艺
填料（括号内为填料尺寸）
试验地点
进水有机物浓度
有机物去除滤
臭氧-曝气生物滤池（生产性）
细卵石+活性炭（2×3mm）
法国Annet Sur Mane
3.2mg TOC/L
38%
曝气生物滤池（小试）
碎石（0.6-1.2mm）
南朝鲜
BOD5 3.2-59g/L
CODMn14-20mg/L
35-60%
27-30%
曝气生物滤池（小试）
碎石
武汉
CODMn3.7-5.6mg/L
10.4-27.5%
曝气生物滤池（小试）
海蛎子壳
上海
(CODMn)
7.1-9.8%
曝气生物滤池（小试）
陶粒（2-4mm）
北京
20-30mgCODCr/L
43.1%
　　自80年代以来，清华大学环境工程系对以陶粒作填料的曝气生物滤池进行了广泛深入的研究。研究结果表明以陶粒作为填料的曝气生物滤池其处理效果明显优于其它类型的生物预处理技术，见表3和表4。
表3 各生物池工艺参数范围以及对几个常规水质指标的净化效果统计情况
生物池类型
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
水力负荷
4-6m/h
0.91-1.67m3/(m3h)
0.78-1.12 m3/(m3h)
气水比范围
0.77-1.2:1
1-1.5:1
0.7-1.2:1
CODMn
2.12-5.98/3.11mg/L①
24.6%②
14.6%
11.9%
氨氮
0.16-3.94/2.22mg/L
94%
82.6%
84.7%
亚硝酸盐氮
0.023-0.79/0.231mg/L
98%
79.9%
76.3%
TOC
2.1-5.3/3.5mg/L
28.1%
8.7%
11.9%
藻类
68-688/251万个/L
61.5%
58.9%
51.1%
浊度
3.1-43.3/7.56NTU
64.6%
56.3%
51.7%
TON
8.0-40.0/15稀释倍数
47.9%
47.9%
47.1%
锰
0.09-0.68/0.28mg/L
73.8%
64.5%
62.5%
色度
23-73/34度
41.8%
37.3%
31.8%
注：试验温度范围13.8-31℃。
　　 ①原水浓度范围/均值；②平均去除率。
　　 Ⅰ型为淹没式曝气生物滤池，Ⅱ型为中心导流筒曝气循环式生物滤池，Ⅲ型为直接微孔曝气器生物接触氧化池。

表4 各生物池对几种特殊水质指标的净化效果

水质项目
原水（浓度范围/均值）
生物池类型（去除率（%）范围/均值）

Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型

TOC
2.3-5.3mg/L
3.7-57.9/29.5
0-48.6/14.3
0-36.8/11.9

T-THMFP
0.078-0.125/0.087 mg/L
10.4-24.8/18.3
8.7-14.3/11.2
6.8-13.3/9.6

CODMn
2.49-3.86/2.63 mg/L
13.2-27.3/22.3
4.3-20.1/12.4
5.2-14.4/9.8

D-CODMn
2.21-2.92/2.46 mg/L
8.6-35.6/20.4
5.0-22.8/14.3
5.4-29.7/12.1

UV254
0.047-0.070/0.055（cm-1）
6.4-21.4/14.3
2.2-11.8/7.8
5.1-16.7/8.2

曝气生物滤池对后续常规处理药耗和氯耗的影响

1 对药耗的影响转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
　　水中有机物的存在将增加胶粒的Zeta电位值，使胶体更趋于稳定，增加水处理混凝时药剂投加量。经BAF生物预处理后，胶粒Zeta电位值降低，易于脱稳，因此可以减少后续混凝单元的药剂投加量，实际的烧杯实验及生产性实验均验证了这一点。
2 对氯耗的影响
　　水的氯耗与水中有机物和氨氮的含量密切相关。曝气生物滤池对有机物和氨氮均有较好去除，因此也将影响氯耗量，有试验表明曝气生物滤池与常规工艺的组合其耗氯量比单一常规工艺氯耗节约10%-15%（常规工艺加氯量为2.5-2.7mg/L）。氯耗的减少既可以节约水厂运行成本，又能降低氯代有机消毒副产物的生成量，改善出水水质，保障饮用者身体健康。
膜分离技术转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
以压力为推动力的膜分离技术有反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、以及微孔过滤（MF）。膜分离技术的特点是能提供稳定可靠的水质，这是由于膜分离水中杂质的主要原理是机械筛分，因而出水水质仅仅依据膜孔径的大小，与原水水质以及运行条件无关。此外，膜分离还会使水厂用地大大减少，运行操作自动化，使水厂成为真正意义上的“造水工厂”。
　　RO运行压力高，为1-10Mpa，能耗大，而且由于良好的截留性能将大多数无机离子（包括对人体有益的）从水中去除。长期饮用这种水，会影响人体健康，因此不适宜作为水厂处理工艺。
　　NF膜具有松散的表面层结构。其进水要求几乎不含浊度，故仅适用于地下水处理，且由于NF去除了大部分的硬度，故其出水会对管网产生腐蚀。
　　UF和MF运行压力低且可截留水中绝大部分悬浮、胶体和细菌，其作用相当于以除浊为目的的传统处理工艺。因而是一种适合于水厂的水处理工艺。
超率（UF）在净水处理中的应用前景
　　超滤所分离的组分直径为0.005-10μm，一般相对分子质量大于500的分子量和胶体，这种液体的渗透压很小，可以忽略。因而采用的操作压力较小，一般为0.1-0.5Mpa，所以膜常用非对称膜，膜的水透过率为0.5-5.0m3/(m2·d)。
　　超滤在小孔径范围与反渗透相重叠，在大孔径范围内与微孔过滤相重叠。因此它可以分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等。由于它使用的压力低、产水量大，因此更便于操作，应用范围十分广泛，发展速度很快，前景是美好的。
超滤的研究与应用中存在的问题
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　　日本从1992年开始，由厚生省牵头，以国立公众卫生院和水道净水协会为主，组成“膜应用新型净水系统委员会”，丹保宪仁任委员长，实施所谓“MAC21计划（Membrane Aqua Century21）”，对MF和UF膜应用于净水处理进行了3年的大规模研究。根据其研究结果UF的处理效果如表5所示。
表5 日本“MAC21计划”UF处理效果

水质指标
原水
混凝沉淀出水
膜分离出水

范围
平均值
平均值
去除率
范围
去除率

浊度/NTU
3.36-51
14.1
1.39
89.9
0.00-0.17
98.9-100

色度/度
7-22
11
4
68
1.6-4
60-84

CODMn
3.3-17.6
6.9
2.8
60
1.4-3.1
46-84

UV26050mm比色皿
0.118-0.228
0.158
0.120
22
0.074-0.172
4-54

氨氮
<0.01-0.6
0.17
0.16
10
0.01-0.3
0-84

总锰
0.024-0.13
0.049
0.023
50
0.004-0.034
23-100

总铁
0.25-3.8
0.8
0.08
90
0.00-0.01
98-100

THMFP
0.03-0.057
0.042
0.026
38
0.017-0.045
0-66

项目
范围
范围
范围
检出率

细菌/个/mL
4100-160000
220-38000
230-9700
0/24-24/26

大肠菌/个/mL
52-1900
3-200
0-180
0/26-3/24

　　从表中数据可知，超滤对浊度、总铁、细菌和大肠菌群均有很好的去除效果，但对水中的有机物和氨氮的去除率相对较低。转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
　　张捍民等在用淹没式中空纤维膜过滤装置去除饮用水中污染物的实验研究中也发现，淹没式中空纤维膜过滤装置对悬浮固体、胶体、细菌的去除效果很好。试验中出水浊度始终保持在0.25NTU以下，并且出水中检不出细菌。但对有机物的去除效果不理想，不能可靠的保证出水有机物浓度，出水有机物浓度随进水有机物浓度的升高而升高。
　　大量的研究均表明，膜对天然水中的溶解性有机物（DOM）的去除率不高，尤其是低分子的有机物。天然水中有相当大一部分溶解性有机物的分子量低于UF的截留分子量（5000-100 000daltons），导致UF膜对其的拦截效果很差。事实上，天然水中这一类的低分子溶解性有机物所占的比例往往较大。Laine等人报告美国以利诺伊州的Decatur湖中低于1000daltons有机物占总有机物的60%；Schnoor报告lowa河有90%有机物分子量低于3000daltons；董秉直、曹达文等对我国长江、黄浦江、太湖、淮河的原水进行了分子量测定，发现分子量小于4000daltons的溶解性有机物所占的比例分别为66%、52%、62%、56%。而Collins发现三卤甲烷形成潜力（THMFP）主要是由分子量小于10 000daltons引起的。
　　目前公认这部分低分子量溶解性有机物不仅是三卤甲烷的前驱物，而且还常常是膜污染的主要因素。因此，选择适当的预处理来减轻膜污染以及去除低分子溶解性有机物就显得很重要。
总结
BAF+常规工艺+UF组合工艺转贴于正刊论文网：http://www.Lunwen.cm/
　　从以上对BAF与UF工艺的分析中可以看到，两者在处理上有互补性，从而可以依此开发出新的净水工艺，即BAF→常规处理→UF。下面进一步用有机物分子量分析的观点来说明此工艺的优势。
　　水中有机物种类繁多，不同形态有机物要用不同的工艺加以去除。一般而言，常规处理主要去除分子量大于10000的有机物，对于分子量10000以下的有机物只能部分去除，对分子量小于1000的有机物基本无去除作用甚至于有所增加。BAF主要去除水中分子量小于1000的亲水性有机物，对更大分子量的有机物由于细胞膜的屏障作用而难以进入细胞内部。BAF的生产性试验说明BAF对DOC的去处似乎主要与分子量500以下的有机物占DOC的百分比有关。水中有机物也可划分为悬浮态有机物、胶体有机物和溶解性有机物。根据能否被微生物去除分为可生物降解和不可生物降解的有机物等。水中可生物降解的有机物用BAF去除，而不可生物降解的有机物则不能用BAF去除，同时对于悬浮状态和胶体状态的有机物，采用混凝沉淀方法则有好的去除效果，特别对于大分子有机物（分子量大于10000）常规工艺对其去除效果较好。对分子量小于3000的有机物，亲水性的可生化部分可用BAF加以去除，憎水、难降解部分以及细菌和病毒用UF去除。总之，BAF、UF和常规处理三者基本呈互补关系。如果经济上许可，该组合工艺应是提高饮用水水质的最佳工艺。
BAF的净化效果能达到99.4%，UF还能进行再净化，因此，我觉得我所采用的该工艺能将微污染有机物处理达标。
另外，无论是BAF,常规工艺还是UF，都是在常温下进行的，另外UF不像反渗透膜要施加强压力，因此，能耗低。
虽然这种新技术的费用很高，但其能充分改善水质，也能做到低碳的需求。

参考文献
（1） 书名为《造福子孙后代》：前言
（2） 行政院环保署「安全饮用水手册」：第3页
（3） 中国水资源公报 1999 中华人民共和国水利部：第2页
（4） 中国城市排水建设与发展
（5） 全国人大常委会法制讲座第二十六讲：关于我国农业法制建设的几个问题
（6） 水资源合理分配的基本路线 作者：关业祥 水利部规计司处长
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