莱金源石英砂过滤器去除水中粘性物质、胶粒、泥沙

石英砂过滤器和纳滤膜在优质饮用水生产中的应用

   1　工艺流程、材料及方法

    1.1　工艺流程与材料

研究采取的水处理工艺流程如下：

原水→管道过滤器预处理系统→精滤(1μm或5μm)→纳滤膜组件→杀菌系统→优质饮用水

预处理系统通过活性炭过滤器等装置，主要去除原水中的有机污染物、余氯、铁、锰、浊度等。1μm或5μm的精滤可有效降低膜前水的浊度，去除细小颗粒或悬浮物。

纳滤膜采用SNA1—4040膜或DESALHL4040F膜，材质均为聚酰铵，设计膜组件的水回收率为50%。由于各地原水水质的差异，纳滤膜实际运行压力在0.5～0.9MPa之间不等。

    1.2　测试方法

氯化物采用硝酸银滴定法测定；总硬度采用EDTA滴定法测定；氟化物采用离子选择电极法测定；氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定；化学耗氧量采用酸性高锰酸钾滴定法测定；总碱度采用酸碱滴定法测定。

     2　结果和讨论

     2.1　纳滤膜对矿物质的去除效果

饮用水中的矿物质是人体健康所必需的，但要适量。饮用水中过高的矿物质亦会产生副作用，如长期饮用高硬度的水易得结石病。同时，过高的矿物质和硬度亦会影响水的口感。矿物质含量过高，喝起来会感到腻，过少则清淡无味。日本饮用水标准提出的舒适水质项目中TDS为30～200mg/L。对矿物质含量较高的原水，如选用纳滤膜作为核心膜过滤元件，便可有效降低原水的矿物质含量。矿物质总体含量以电导率或总溶解性固体表示。

实践表明，纳滤膜对不同地区水中矿物质总量均有相当的去除作用，但去除率(用电导率和总溶解性固体表示)波动较大，绝大多数情况下的去除率集中在50%～70%之间，如表1所示。研究中也发现少数情况下的去除率高达90%左右，这反映出影响纳滤膜去除无机离子的因素较多，如离子在水溶液中的有效半径、水中一价及多价离子的浓度比例、相互影响、当时采用的纳滤膜元件本身参数(孔径大小、膜表面荷电性及进水压力)等均可能对离子的去除率产生影响。截留率与浓度的这种相关性与道南平衡和迁移离子的屏蔽作用有关。进料溶液中的离子浓度越高，其在膜微孔中的浓度也越高，因此最终在渗透物中的浓度也越高。同时，对负电荷的纳滤膜孔壁，正离子被富集在孔壁附近，使得孔内负的固定离子受到这种富集分布的屏蔽。这样，随着进料浓度的增加，电荷屏蔽作用增强，更多的阴离子可能从膜中透过，导致膜的截留率下降。

    2.2　纳滤膜对总硬度及阳离子的去除效果

纳滤膜对水中总硬度及钙离子、镁离子、铵离子的去除效果。纳滤膜对总硬度的去除率比其对阳离子的去除率波动更大，从54%～95%不等。对同一组水样，纳滤膜对总硬度、钙离子、镁离子的去除率基本相同，且明显大于其对铵离子的去除率。研究还发现，同样条件下，纳滤膜对总硬度的去除率大于其对阳离子的去除率，这可能源于纳滤膜对二价离子(Ca2+、Mg2+)的去除率大于对一价离子(如铵离子)的去除率。