微污染地表水深度處理低壓納濾膜

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水體中的污染物不斷增加，飲用水安全風(fēng)險(xiǎn)加劇。面對(duì)日益復(fù)雜的水體環(huán)境以及居民對(duì)優(yōu)質(zhì)供水的需求，常規(guī)的飲用水處理工藝在許多情況下已不能滿足要求。納濾是一種介于超濾和反滲透之間的膜處理工藝，因其對(duì)天然有機(jī)物(NOM)、硫酸根和硬度離子有良好的截留能力，同時(shí)又具有操作壓力低、水通量大的特點(diǎn)從而保證一定的經(jīng)濟(jì)性，近年來(lái)在微污染水深度處理中受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。納濾的截留性能由空間位阻效應(yīng)、靜電效應(yīng)及疏水吸附效應(yīng)決定。實(shí)際水體中溶質(zhì)的種類非常復(fù)雜，含量差異極大，溶質(zhì)間的相互作用或溶質(zhì)與膜的相互作用往往會(huì)影響空間位阻效應(yīng)、靜電效應(yīng)及疏水吸附效應(yīng)，從而影響膜的截留性能，因此實(shí)際水體中膜的截留特性往往與實(shí)驗(yàn)室單一配水不同?，F(xiàn)有關(guān)于納濾的研究大部分為實(shí)驗(yàn)室小試，而實(shí)際水體的納濾中試較少，因此納濾在實(shí)際水體處理中的截留特性仍然有待探討。

膜污染是納濾過(guò)程面對(duì)的主要問(wèn)題之一，主要的類型包括有機(jī)污染、無(wú)機(jī)污染、生物污染和結(jié)垢等，由此導(dǎo)致的膜通量下降、膜元件壽命縮短、能耗增加、成本增加等問(wèn)題是制約納濾大規(guī)模用于飲用水深度處理的主要原因之一。膜解剖(Membraneautopsy)研究有助于了解膜表面污染物的組成，并進(jìn)一步指導(dǎo)預(yù)處理和膜清洗，延緩膜污染發(fā)生。然而針對(duì)中試規(guī)模以上的膜解剖研究較少，且大部分研究所用的膜應(yīng)用于市政污水再生或海水淡化領(lǐng)域。因此，地表水處理中納濾膜的污染特性仍有待研究。

本研究搭建一套納濾中試裝置對(duì)地表水廠砂濾池濾后水進(jìn)行深度處理。該水廠采用湖泊水為水源水，原水中有機(jī)物濃度較高，化學(xué)需氧量(CODMn)年平均值為4.58mg/L，最大為5.47mg/L。由于存在水產(chǎn)養(yǎng)殖、航運(yùn)、沿岸的工農(nóng)業(yè)排放等污染源，造成水體中藥品、農(nóng)藥和個(gè)人護(hù)理品的污染較為明顯。同時(shí)存在季節(jié)性氟離子和硫酸根離子濃度超標(biāo)的問(wèn)題?，F(xiàn)有飲用水處理工藝為常規(guī)工藝，對(duì)NOM和微量有機(jī)物的去除能力較差，對(duì)氟離子和硫酸根離子則基本不去除，而納濾恰好具有良好的有機(jī)物截留能力和選擇性去除離子的特性。本研究主要考察將納濾用于原水經(jīng)混凝+沉淀+過(guò)濾的常規(guī)處理之后的深度處理時(shí)的污染物截留特性和膜污染特性以及膜清洗效果。期望通過(guò)本研究，探討納濾用于微污染地表水深度處理時(shí)的可行性。

1、材料與方法

1.1 納濾中試系統(tǒng)及運(yùn)行

納濾系統(tǒng)采用兩支DF30膜串聯(lián)運(yùn)行(見圖1)，DF30屬于疏松型納濾膜，截留相對(duì)分子質(zhì)量為200~300，單支膜面積為37m2。為避免納濾膜受機(jī)械性損傷，在納濾膜系統(tǒng)前設(shè)置保安過(guò)濾器，過(guò)濾精度為5μm。在保安過(guò)濾器前、保安過(guò)濾器之后、納濾膜前和納濾產(chǎn)水側(cè)分別安裝壓力計(jì)，壓力計(jì)的初始值分別為1.4bar(1bar=0.1MPa)、1.4bar、1.6bar、0bar。中試時(shí)間為2017年9月~2018年1月，中試地點(diǎn)位于黃淮平原某地表水廠，水源水為湖泊水，現(xiàn)有工藝為原水→混凝→沉淀→過(guò)濾→消毒。納濾裝置進(jìn)水來(lái)自于水廠砂濾池濾后水，濁度為0.4NTU左右。為提高系統(tǒng)回收率將部分濃水回流至進(jìn)水側(cè)循環(huán)處理。試驗(yàn)開始時(shí)調(diào)節(jié)過(guò)濾壓力，使初始系統(tǒng)產(chǎn)水量為1m3/h，對(duì)應(yīng)膜通量為27L/(m2?h)調(diào)節(jié)濃水外排閥門，使初始得水率為80%，運(yùn)行過(guò)程中不再對(duì)過(guò)濾壓力和得水率進(jìn)行調(diào)整。

裝置運(yùn)行期間，納濾系統(tǒng)進(jìn)水和產(chǎn)水的溫度、pH、電導(dǎo)率、濁度和UV254每天測(cè)定1次，硫酸根、氯離子、氟離子、TOC、硬度、CODMn濃度每周測(cè)定1次，鈣、鎂、鈉、鉀、微量有機(jī)物濃度每2周測(cè)定1次。為便于后續(xù)膜解剖實(shí)驗(yàn)以準(zhǔn)確表征膜表面污染物，運(yùn)行前3個(gè)月，未對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗。在對(duì)膜污染進(jìn)行表征后，通過(guò)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量(將水溫?fù)Q算到25℃下產(chǎn)水量)的變化來(lái)確定是否進(jìn)行化學(xué)清洗，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量下降15%時(shí)，即進(jìn)行化學(xué)清洗來(lái)控制膜污染。

1.2 納濾膜表面污染物提取

為充分提取膜表面污染物，采取超聲的方式對(duì)膜表面污染物進(jìn)行提取。剪裁5cm×5cm納濾膜，置于100mL超純水中，在25℃條件下超聲10min后再放入搖床中震蕩10min，重復(fù)進(jìn)行3次直至膜表面污染層完全脫落。洗脫液經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾后測(cè)定ATP、多糖、蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)含量，并檢測(cè)其熒光特性。ATP的測(cè)試方法參照文獻(xiàn)，多糖采用苯酚法測(cè)定，蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)采用改進(jìn)的Lowry法測(cè)定。

1.3 納濾膜化學(xué)清洗

為尋找合適的清洗方法，首先在實(shí)驗(yàn)室取受污染的膜片，以死端過(guò)濾方式測(cè)定膜通量，過(guò)濾壓力為0.3MPa。受污染膜片的初始通量記為Jf。將一系列受污染的膜片放入150mL清洗液中，搖床震蕩18h。測(cè)定清洗后膜的通量，記為J。以J/Jf的比值來(lái)判斷膜清洗的效果。J/Jf的比值越大，說(shuō)明膜通量恢復(fù)越多，清洗效果越好。分別考察堿性清洗液(氫氧化鈉溶液)、酸性清洗液(鹽酸溶液)、乙二胺四乙酸(EDTA)和十二烷基硫酸鈉(SDS)對(duì)膜通量的恢復(fù)效果。

1.4 分析方法

濁度使用濁度儀(HACH2100N)測(cè)定，電導(dǎo)率使用電導(dǎo)率儀(雷磁DDS-307A)測(cè)定，UV254使用紫外分光光度計(jì)(MAPADAUV-1800)測(cè)定，總有機(jī)碳(TOC)使用總有機(jī)碳儀(島津TOC-Vcph)測(cè)定，陰離子采用陰離子色譜(Metrohm761)測(cè)定，陽(yáng)離子采用ICP-MS(ThermoIRIS，USA)測(cè)定。三維熒光光譜采用日立F-7000熒光分光光度計(jì)測(cè)定。掃描電子顯微鏡(SEM)(Quanta200F，FEI，USA/Merlin，Zeiss，Germany)用以表征膜污染層表面形貌，X射線光電子能譜(XPS)(ESCALAB250Xi，ThermoFisher，USA)用以測(cè)定污染層表面元素組成。

2、結(jié)果與討論

2.1 納濾進(jìn)水水質(zhì)

運(yùn)行期間納濾進(jìn)水pH的平均值為7.6，電導(dǎo)率平均值為1031μS/cm，TOC濃度平均為4.77mg/L，CODMn含量平均為3.08mg/L，有機(jī)物含量偏高，氟離子濃度平均為0.88mg/L，略低于1mg/L的限制值(見表1)。

2.2 納濾系統(tǒng)運(yùn)行中主要參數(shù)變化情況

納濾系統(tǒng)的水滲透系數(shù)定義為單位壓力下膜通量，如式(1)所示:

式中A―――納濾系統(tǒng)的水滲透系數(shù)，LMH/bar；

J―――過(guò)濾通量，L/(m2?h)；

ΔP―――過(guò)濾壓力，bar。

在近3個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)水量(初始產(chǎn)水量為1m3/h)呈逐漸下降趨勢(shì)，如圖2所示。這是由3方面的原因?qū)е隆５谝环矫孢\(yùn)行過(guò)程中膜受到較嚴(yán)重污染，膜阻力增加；第二方面由于水溫從27℃下降至15℃導(dǎo)致水的粘度從0.86×10-3Pa?s上升至1.14×10-3Pa?s；第三方面是由于前置保安過(guò)濾器污染造成保安過(guò)濾器處水頭損失增大(運(yùn)行至第15天，從0上升至0.8bar(1bar=0.1MPa)，導(dǎo)致膜前壓力降低，更換新的保安過(guò)濾器后，膜前壓力上升并恢復(fù)至初始水平，產(chǎn)水量相應(yīng)上升；剔除掉溫度和膜前壓力變化的影響，以納濾系統(tǒng)的水滲透系數(shù)來(lái)衡量膜受污染程度，結(jié)果表明納濾系統(tǒng)的水滲透系數(shù)從13.1LMH/bar下降至5.5LMH/bar，因此亟需對(duì)膜表面污染進(jìn)行分析，識(shí)別關(guān)鍵污堵物質(zhì)，從而對(duì)預(yù)處理及膜清洗提供針對(duì)性指導(dǎo)。

2.3 納濾中試裝置的處理效果

圖3為納濾中試裝置運(yùn)行過(guò)程中的處理效果，其中電導(dǎo)率、UV254的截留率為113個(gè)樣品的平均值，TOC、硬度、CODMn、硫酸根、氯離子、氟離子的截留率為16個(gè)樣品的平均值，鈣、鎂、鈉、鉀的截留率為10個(gè)樣品的平均值。

DF30對(duì)UV254和TOC的平均去除率分別為95%、94%，表明DF30對(duì)天然有機(jī)物有非常好的去除效果。

DF30對(duì)硫酸根離子的截留率在84%~90%，平均為87%，對(duì)氟離子的截留率在-3%~16%，平均去除率7%，對(duì)氯離子的去除率在-10%~-4%，平均去除率為-7%。DF30對(duì)不同價(jià)態(tài)陰離子截留效果不同，截留率SO2-4>F->Cl-，這是因?yàn)?/span>DF30在pH中性水溶液中帶負(fù)電，而進(jìn)水pH約為7.5，因此DF30對(duì)帶陰離子有靜電排斥作用，電荷數(shù)越高排斥作用越大，因此對(duì)硫酸根截留率很高。同時(shí)，由于空間位阻效應(yīng)，納濾膜對(duì)價(jià)數(shù)相同離子的截留率也不相同，離子半徑越小，膜對(duì)該離子的截留率越小，因此對(duì)氟離子的截留率稍高于氯離子。氯離子截留率為負(fù)的原因是因?yàn)?/span>DF30對(duì)硫酸根離子截留率較高，為了保持產(chǎn)水中電荷中性，當(dāng)陽(yáng)離子透過(guò)通量一定的情況下，與硫酸根離子相比，氯離子更易過(guò)膜達(dá)到電中性，單位時(shí)間內(nèi)更多氯離子透過(guò)納濾膜進(jìn)入到產(chǎn)水側(cè)，從而導(dǎo)致產(chǎn)水側(cè)氯離子濃度升高。注意到DF30對(duì)鎂的截留率在36%~48%，平均為45%，對(duì)鈣的截留率與鎂相近，在34%~49%，平均為45%，對(duì)鈉的截留率在5%~30%，平均為18%，對(duì)鉀的截留率在8%~20%，平均為17%?？傮w上截留順序?yàn)?/span>Ca≈Mg>Na≈K，一方面靜電作用會(huì)促使鈣、鎂離子更多透過(guò)納濾膜，而另一方面空間位阻效應(yīng)和介電效應(yīng)更利于鈣、鎂離子的截留，三者的綜合作用下最終呈現(xiàn)出Ca≈Mg>Na≈K的截留順序。對(duì)比前人的研究結(jié)果，王智等使用DF30過(guò)濾單一NaCl溶液，截留率在30%~40%，過(guò)濾單一CaCl2溶液，截留率在45%~50%。而在本中試中，氯離子和鈉的截留率要遠(yuǎn)低于在單一溶液中的截留率。由此可見，實(shí)際水體中納濾膜的截留特性與單一溶液有較大區(qū)別，通過(guò)單一溶質(zhì)的試驗(yàn)往往無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際水體中的截留率。

DF30進(jìn)水中檢出4種微量有機(jī)物，分別是西瑪津(simazine)、阿特拉津(atrazine)、稻瘟靈(isopro-thiolane)和咖啡因(caffeine)(見表2)?？傮w上DF30對(duì)微量有機(jī)物有較好的去除效果，平均為65%。進(jìn)水中濃度最高的微量有機(jī)物為阿特拉津，平均含量為514.5ng/L，DF30處理過(guò)后出水阿特拉津含量平均為238.8ng/L，平均截留率53.6%。DF30對(duì)稻瘟靈的截留率最高，平均為82%，這可能與稻瘟靈具有較高的分子質(zhì)量，導(dǎo)致膜的空間位阻效應(yīng)更加明顯。

2.4 保安過(guò)濾器污染分析

圖4a為污染后的保安過(guò)濾器，肉眼可以看到保安過(guò)濾器表面遍布污染物，顏色呈深褐色。從SEM的結(jié)果(圖4b)可以看到污染物密集分布在保安過(guò)濾纖維上，因此導(dǎo)致過(guò)濾阻力加大，致使保安過(guò)濾器處壓差從0上升至0.8bar。選取區(qū)域1和2進(jìn)行EDS分析(見圖4c和圖4d)，污染物元素組成中含有較多的氧、硅、鋁以及少量鈣、鐵等元素，推測(cè)污染物無(wú)機(jī)組分主要為硅鋁酸鹽和二氧化硅。硅鋁酸鹽和二氧化硅是水體中常見的無(wú)機(jī)膠體，水廠的砂濾后水的濁度較高，在0.4NTU左右，說(shuō)明砂濾工藝無(wú)法將硅鋁酸鹽和二氧化硅等無(wú)機(jī)顆粒物完全去除，從而沉積在保安過(guò)濾器表面造成污堵。

2.5 DF30膜污染分析

對(duì)污染的DF30納濾膜進(jìn)行解剖，膜表面污堵形態(tài)如圖5a所示，納濾膜表面覆蓋著一層黃褐色污堵層，表面潮濕且有滑膩的觸感。SEM結(jié)果可以看出納濾膜表面覆蓋著一層致密的凝膠狀物質(zhì)，同時(shí)有少量的晶體狀物質(zhì)(見圖5b)。進(jìn)一步借助XPS判斷整體污染層主要元素組成，XPS掃描面積為0.5mm×0.5mm。從XPS結(jié)果來(lái)看，污染層主要元素組成為碳、氧和氮，其原子百分比分別為59.2%、30.7%和6.5%，3種元素占比超過(guò)97%，同時(shí)還包含了少量鋁、硅等元素，占比分別為1.3%和0.7%。可以得出，有機(jī)污染是膜表面主要污染形式，同時(shí)含有少量的二氧化硅或硅鋁酸鹽無(wú)機(jī)污染物。

為定量分析膜表面有機(jī)物的組成，將膜表面污染物洗脫，使用分光光度法對(duì)洗脫液中污染物的含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，多糖為膜表面主要污染物質(zhì)，其含量為1.77g/m2，蛋白質(zhì)類物質(zhì)次之，含量為0.89g/m2，腐殖質(zhì)的含量為0.37g/m2。證明多糖和蛋白質(zhì)是主要的有機(jī)污染物。在納濾進(jìn)水中測(cè)得多糖的含量為6.05mg/L，蛋白質(zhì)的含量為6.89mg/L。Her等對(duì)法國(guó)Mery-sur-Oise水廠的納濾膜污染表征也發(fā)現(xiàn)多糖和蛋白質(zhì)為主要的有機(jī)污染物，而腐殖質(zhì)并非主要有機(jī)物，原因在于腐殖質(zhì)具有較低的疏水作用和較高的靜電排斥作用。Lopes等對(duì)連續(xù)運(yùn)行2個(gè)月的用于飲用水處理的納濾膜表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)多糖和蛋白質(zhì)為主要污染物，其含量分別為0.31g/m2和0.16g/m2，低于本試驗(yàn)的結(jié)果，可能因?yàn)槠溥M(jìn)水TOC含量較低，為3mg/L左右，而本試驗(yàn)中進(jìn)水TOC的濃度約為5mg/L。

對(duì)污染層的超聲洗脫液進(jìn)行三維熒光分析(見圖6)，Ex=275mm、Em=340mm的熒光峰表明污染層中存在微生物代謝產(chǎn)物，可能為類蛋白物質(zhì)或色氨酸，可以推斷膜受到一定程度生物污染，Ex=220、Em=330處的熒光峰表明污染層中存在芳香族蛋白質(zhì)，熒光信號(hào)未見明顯類富里酸峰和類腐殖酸峰，而納濾進(jìn)水的熒光表明進(jìn)水中主要存在芳香族蛋白質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物、類富里酸和類腐殖酸物質(zhì)，表明類富里酸和類腐殖酸物質(zhì)在污染物中占比較低，這與上述化學(xué)方法測(cè)定結(jié)果一致。污染層洗脫液的ATP測(cè)定結(jié)果為20.3ng/cm2，前人的研究中，普遍污染層中ATP在0~100ng/cm2，故認(rèn)為納濾膜發(fā)生了中等程度的生物污染。

納濾的通量下降情況和膜污染分析結(jié)果表明納濾膜受到較重的污染，這與所采用的前處理方式和效果相關(guān)。本中試的前處理為單層石英砂濾池過(guò)濾，濾料有效粒徑d10為0.96mm，d80為1.60mm，濾料層厚度為1.35m，砂濾出水濁度為0.4NTU左右，TOC為5mg/L左右，相對(duì)偏高，由此可能導(dǎo)致膜污染速率較快，因此在本文的水質(zhì)條件和預(yù)處理效果下，砂濾不適宜作為納濾的前處理。但前人的研究結(jié)果表明，砂濾作為納濾的前處理獲得了較好的膜污染控制效果，法國(guó)Mery-sur-Oise水廠以砂濾和無(wú)煙煤雙層濾料濾池作為納濾膜的前處理方式，濾池出水濁度小于0.05NTU，DOC為2.1mg/L，納濾膜通量在運(yùn)行1年的時(shí)間里下降15%~20%，下降幅度較小，表明預(yù)處理效果較好。

針對(duì)膜污染，一方面需要提高預(yù)處理效果；另一方面，尋找合適的清洗方式也是控制膜污染的重要手段之一。

2.6 DF30化學(xué)清洗

分別采用pH=2的鹽酸溶液、pH=12的氫氧化鈉溶液、濃度為5mmol/L的EDTA溶液(pH=12)，濃度為5mmol/L的SDS溶液(pH=12)進(jìn)行清洗。清洗效果如圖7所示，表明EDTA>SDS>NaOH>HCl。由之前對(duì)膜污染的分析結(jié)果來(lái)看，膜污染以有機(jī)污染為主，因此堿洗的效果要大大優(yōu)于酸洗。

EDTA+NaOH的清洗效果最好，這得益于堿性pH和EDTA絡(luò)合的雙重作用。EDTA可以通過(guò)配體交換反應(yīng)絡(luò)合鈣/鎂等金屬離子，破壞有機(jī)物與鈣離子形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得膜表面污染層松散，進(jìn)而提高清潔效果。

分別采用不同濃度的SDS和EDTA溶液進(jìn)行清洗，結(jié)果如圖8所示。SDS可以通過(guò)形成膠束溶解大分子物質(zhì)，具有兩親特性，可通過(guò)疏水性的尾部吸附有機(jī)物，增加有機(jī)污染物親水性，破壞污染層交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在使用低濃度(1mmol/L)的SDS溶液清洗時(shí)，清洗效果不明顯，可能是由于SDS不足以破壞有機(jī)物與Ca2+形成的分子間橋接。在SDS濃度為10mmol/L或更高時(shí)，清洗效果大幅提高。SDS的臨界膠束濃度在20℃下的去離子水中為8.36mmol/L，推測(cè)在高于臨界膠束濃度下，SDS形成的膠束能大幅破壞有機(jī)物與Ca2+的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高清洗效果。

在不同濃度EDTA下，清洗效果基本相同。可能是使用的EDTA量相對(duì)于污染層Ca2+量處于過(guò)剩狀態(tài)，在充分的清洗時(shí)間(18h)里，EDTA能與Ca2+充分絡(luò)合，使污染層失去交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

圖9對(duì)比了不同pH對(duì)清洗效果的影響，結(jié)果表明EDTA的清潔效果受pH的影響更大，提高pH一方面增強(qiáng)溶液堿性，有利于促進(jìn)有機(jī)物溶解，另一方面提高EDTA去質(zhì)子化程度，從而提高螯合能力。

基于上述實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，在中試現(xiàn)場(chǎng)首先采用堿mmol/L)的方式對(duì)膜進(jìn)行清洗，過(guò)程包括用清洗液循環(huán)沖洗30min，排放掉清洗初期污染物含量較高的水，后在清洗液中浸泡18h，最后再循環(huán)沖洗30min。清洗后膜標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量由0.3m3/h左右恢復(fù)至0.78m3/h。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用EDTA和SDS聯(lián)合清洗(清洗pH=12，EDTA濃度為5mmol/L，SDS濃度為10mmol/L)，清洗過(guò)程同上述堿洗+EDTA的方式。清洗后標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量恢復(fù)至0.92m3/h，與初始標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量1m3/h接近。因此，在膜污染發(fā)生后采用上述清洗方式可以較好地清除污染，恢復(fù)膜通量。

2.7 DF30運(yùn)行成本

DF30運(yùn)行耗電量為0.56(kW?h)/m3，按照電費(fèi)0.6元/(kW?h)計(jì)算，DF30產(chǎn)水電費(fèi)為0.34元/m3。DF30運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)水藥耗為0.02元/m3。總體DF30運(yùn)行成本為0.36元/m3，具備較好的經(jīng)濟(jì)性。

3、結(jié)論

DF30納濾膜能有效去除水中各類有機(jī)物，同時(shí)保留一定的鈣鎂等對(duì)人體有益的離子。DF30對(duì)TOC的平均去除率為94%，對(duì)電導(dǎo)率的平均去除率為28%。DF30對(duì)不同價(jià)態(tài)離子截留效果不同，截留率SO2-4>F->Cl-，對(duì)SO2-4的平均截留率為87%，對(duì)F-的平均去除率7%，對(duì)Cl-平均去除率為-7%。另外，DF30對(duì)微量有機(jī)物有較好的去除效果。

近3個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中納濾系統(tǒng)的水滲透系數(shù)從13.1LMH/bar下降至5.5LMH/bar，納濾膜發(fā)生較重的膜污染，表明在本文的水質(zhì)條件和預(yù)處理效果下，砂濾不適合作為納濾的預(yù)處理。通過(guò)對(duì)膜解剖發(fā)現(xiàn)，DF30膜污染主要為有機(jī)污染，污染層中碳、氮、氧3種元素占比97%以上，同時(shí)污染層中發(fā)現(xiàn)少量二氧化硅、硅鋁酸鹽晶體及微生物細(xì)胞。有機(jī)污染成分中含量最高的是多糖和蛋白質(zhì)，分別為1.77g/m2和0.89g/m2，而腐殖質(zhì)含量相對(duì)較少，為0.37g/m2，證明多糖和蛋白質(zhì)為主要的有機(jī)污染物。污染層ATP含量為20.3ng/cm2，表明發(fā)生了中等程度的生物污染。在堿性條件采用EDTA+SDS的清洗方式能有效恢復(fù)膜通量，延緩膜污染發(fā)生。

DF30運(yùn)行耗電量為0.56kW?h/m3，產(chǎn)水藥耗為0.02元/m3。DF30運(yùn)行成本約為0.36元/m3，總體具備較好的經(jīng)濟(jì)性。(來(lái)源：清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都興蓉環(huán)境股份有限公司，美國(guó)賓州州立大學(xué)州府學(xué)院環(huán)境系)