在沙特阿拉伯，沙特國家海水淡化公司(SWCC)公司成功地開發(fā)出了納濾作為海水淡化的預(yù)處理技術(shù)，用于脫除硬度和總?cè)芙夤腆w，降低了反滲透的操作壓力并提高了系統(tǒng)的回收率。我國首套工業(yè)化大規(guī)模膜軟化系統(tǒng)144 m3/d納濾膜淡化苦咸水制備飲用水示范工程，由國家海洋局杭州水處理中心設(shè)計(jì)，于1997年10月在山東長島南隍城建成投產(chǎn)。

2.2 污染物去除

目前，大多數(shù)城市的給水水源均受到不同程度的污染，而自來水廠的常規(guī)處理工藝對水中有機(jī)物去除率不高，當(dāng)采用氯殺菌消毒時，余氯又會與水中的有機(jī)物會生成鹵代副產(chǎn)物。中試研究表明，NF膜可有效去除原水中的天然(NOM)或溶解性有機(jī)物(DOC)，當(dāng)原水中的NOM含量由0.4 mg/L增加到3.6 mg/L時，NF對莠去津(atrazine)和西馬嗪(simazin)去除率由50%增加至90%~100%。

NF膜能較好的出去原水中的細(xì)菌、AOC、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、鄰苯二甲酸酯類(PAEs)、內(nèi)分泌干擾物(EDCs)及其他痕量有機(jī)污染物等，并選擇性地保留有利于人體健康的物質(zhì)，確保飲用水的生物穩(wěn)定性和安全性。

近年來，自然水體中存在的合成藥物對人類的危害開始得到重視，NF對原水中頻繁報道的12種藥物，如二氫氯噻(hydrochlorothiazide)、酮洛芬(ketoprofen)、雙氯芬(diclofenac)、異丙安替比林(propyphenazone)、卡馬西平(carbamazapine)等的截留率均大于85%。而NF膜在低壓下相比RO膜具有較高的通量，對一、二價離子區(qū)分度較高，濃水中離子濃度相對較低，故實(shí)際能耗和運(yùn)行成本比RO膜低。

2.3 人工補(bǔ)給地下水

地下水人工補(bǔ)給作為一項(xiàng)水資源管理策略被世界各國高度重視，其目的主要是為了防止和控制地面沉降、增加地下水資源量、防止海水入侵以及儲能等。近年來，由于用水量的增加以及由此引起的水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化等問題的日益突出，世界各地的地下水人工補(bǔ)給工程的數(shù)量也在不斷增加。隨著人們對生態(tài)安全以及公眾健康問題的關(guān)注，人工補(bǔ)給對地下水環(huán)境以及人體健康的風(fēng)險問題也受到人們的廣泛關(guān)注，其主要預(yù)防辦法就是嚴(yán)格控制人工補(bǔ)給水源的水質(zhì)，使含水層接受人工補(bǔ)給水源后水質(zhì)有所改善，至少不能引起含水層水質(zhì)惡化。與RO膜相比，NF膜的一價鹽的截留率較低，對溶解性有機(jī)物的截留率>90%(能夠完全去除大腸桿菌等有機(jī)物)，操作壓力(成本)降低2~3倍，且納濾產(chǎn)水低鹽度濃水將比RO產(chǎn)生的高鹽度濃水更易于處理，納濾技術(shù)已用于制造地下水補(bǔ)給水。針對中國水資源短缺問題，開發(fā)了一種新型耦合的雙膜法污水處理工藝，納濾膜分離技術(shù)已引入污水生物處理系統(tǒng)。首個示范工程翠湖新水廠采用“MBR+DF”雙膜法處理工藝，其中7 000 m3/d水量采用超低壓選擇性納濾(DF)膜工藝，出水達(dá)到“新水”(處理后的污水不僅可以達(dá)到國家級濕地公園水質(zhì)要求，還可成為集中式生活用水的補(bǔ)充水源)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。翠湖新水廠每年從污水中獲得的新生水資源量超過255萬m3，出水可作為翠湖濕地補(bǔ)水，促進(jìn)翠湖濕地水體盡快達(dá)到國家級濕地公園水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求;也可滿足集中式生活飲用水地表水源地的補(bǔ)充水質(zhì)要求和回灌地下涵養(yǎng)地下水源。

2.4 飲用水深度處理

生活污水、工業(yè)廢水的排放加上農(nóng)田徑流、大氣沉落等非點(diǎn)源污染，直接或間接地造成了飲用水水源的污染，其中以有機(jī)污染最為嚴(yán)重，污染有機(jī)物的種類急劇增加。常規(guī)的絮凝沉淀、過濾、消毒凈化工藝已不能有效去除水中的病原菌、病毒等，不能保障飲用水的衛(wèi)生與安全。因此，以去除飲用水中有機(jī)污染及有毒有害物質(zhì)為目標(biāo)的飲用水深度凈化技術(shù)日益得到重視。NF主要脫除飲用水中的低分子有機(jī)物(尤其環(huán)境激素)、三氯甲烷前體、農(nóng)藥殘留、洗滌劑殘留、微生物、色度、異味、碳酸鹽、硫酸鹽、氟化物、砷、細(xì)菌、重金屬污染物(鎘、六價鉻、銅、鉛、錳、汞、鎳)等有害物質(zhì)。分別對南方某微污染水源自來水廠采用一級四段NF組合工藝對出水水質(zhì)的提升，結(jié)果顯示：NF對常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)與微量有機(jī)物有較好的去除效果，對混凝沉淀池出水中TOC和UV254的去除率均>95%。NF對有機(jī)氯農(nóng)藥、鹵乙酸、三鹵甲烷前體物和多環(huán)芳烴的截留率分別為62% 、85%、50% 和95%左右，采用UMU/SOS測試(利用UMU菌進(jìn)行的基因突變試驗(yàn))的出水遺傳毒性低于檢出限，不同段納濾膜對相對分子質(zhì)量較大的消毒副產(chǎn)物前體物與有機(jī)氯農(nóng)藥均有理想的去除效果。此外，納濾膜組合工藝對飲用水中可同化有機(jī)碳(AOC)的去除率可達(dá)80%，致突變物的去除率≥90%，使Ames實(shí)驗(yàn)(AMES教授創(chuàng)立的利用鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行的基因突變試驗(yàn))結(jié)果由陽性轉(zhuǎn)為陰性，確保兩地不同原水生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)飲用水的生物穩(wěn)定性。

作為被重點(diǎn)關(guān)注的凈水技術(shù)之一，近年來NF被應(yīng)用于飲用水的深度處理工藝中。飲用水深度處理中，NF不僅可以去除水中殘留的微量有機(jī)物質(zhì)(如農(nóng)藥、殺蟲劑等)和消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷、鹵乙酸等)，截留水中藻類、細(xì)菌、致突變物及病原微生物以保證生物安全性，去除重金屬等有害多價離子，保留水中部分對人體有益的礦物質(zhì)，還能夠在水源水質(zhì)波動和應(yīng)急性條件下保證最終供水水質(zhì)的穩(wěn)定，滿足不同水源條件下的用水需求。對于水源水質(zhì)復(fù)雜且用水要求較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，作為一種新型的分離膜，NF具有優(yōu)異的分離性能，且操作壓力小，選用NF膜技術(shù)作為飲用水水質(zhì)的深度處理工藝可能是最為合適的選擇。

NF系統(tǒng)飲用水深度處理原理如圖2所示。NF深度處理系統(tǒng)工藝的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在：⑴系統(tǒng)過濾處理效果穩(wěn)定，技術(shù)成熟，對水中雜質(zhì)離子處理率高;⑵與投藥處理法相比，不引入其他離子，且系統(tǒng)參數(shù)控制精確，自控設(shè)計(jì)完善，可根據(jù)客戶要求做到完全自控;⑶NF膜法飲用水處理技術(shù)在投資、操作和維修及價格等方面與常規(guī)的石灰軟化和離子交換過程相近，但具有無污泥、不需再生、完全除去懸浮物和有機(jī)物、操作簡便和占地省等優(yōu)點(diǎn)。目前NF膜在飲用水深度處理工藝中已有較大規(guī)模的應(yīng)用實(shí)例，采用納濾膜制取飲用水在國外已很普遍，且保持著快速、強(qiáng)勁的增長勢頭。

圖2 系統(tǒng)飲用水深度處理流程圖

編輯：李丹