纳滤技术在直饮水处理系统中的应用

纳滤技术在直饮水处理系统中的应用

冯丽团

（佛山市弘峻水处理设备有限公司，广东佛山  528000）

摘要：随着人们对安全健康饮水的需求不断增加，直饮水系统作为一种高效的水处理方式受到了广泛关注。纳滤技术作为现代水处理领域的重要技术手段，在直饮水处理中的应用，逐渐成为实践的热点。本文旨在全面介绍纳滤技术在直饮水系统中的应用情况，并探讨其在提高水质、保障人民健康以及实现节能环保方面的重要作用，通过对纳滤技术的深入探讨，为直饮水系统的设计与应用提供理论支持和实际指导。

关键词：纳滤技术；直饮水；处理系统

纳滤技术是一种膜分离技术，利用纳米级孔径的半透膜来分离水中的溶质，包括离子、有机物和微生物等，介于反渗透（RO）和超滤（UF）之间，操作压力通常高于超滤而低于反渗透，其分离精度介于这两者之间，纳滤膜的孔径一般在1—10nm之间，对于较小的离子和有机分子有较高的拒绝率，但对于水分子具有较高的透过性。直饮水处理系统是一种用于直接从自来水管道或水源中提取水进行净化和过滤的系统。它旨在将自来水处理为可以直接安全饮用的水。这些系统通常包括多个过滤和净化阶段，以确保水质符合饮用标准，同时保留水中的有益矿物质。研究并优化纳滤技术在直饮水处理系统中的应用途径，不仅能够提高水质、促进技术创新，还能够节约资源、保护环境，为人们提供更安全、更健康的饮用水资源。

一、预处理

预处理流程始于原水的进入，经过初步的过滤，去除水中较大的颗粒物和悬浮物，创新的预处理环节引入了化学预处理步骤，这是为了进一步净化水质，在这一阶段，添加特定的化学药剂，如氧化剂或絮凝剂，帮助凝聚微小的颗粒物和有机物，使其更易被后续的过滤移除。预处理流程中涉及先进的预处理过滤单元，这些过滤单元结合了多种过滤介质，包括活性炭、砂石和其他专业设计的过滤介质，用以去除水中残留的有机物、异味、色素以及部分重金属离子，这些过滤单元的设计不仅考虑了高效过滤，也注重了介质的再生利用，降低运营成本和资源消耗。预处理阶段采用了更加智能化的自动监测系统，包括各类传感器和监控设备，这些设备实时监测处理过程中的各项参数，如水质指标、过滤速率和膜表面情况，保障预处理步骤的稳定性和高效性，借助智能化的控制系统，自动调整处理参数，根据实时监测数据优化处理效果。

二、深度处理

深度处理阶段涉及应用高级纳滤膜，这些膜具备精密的微孔结构，能够有效拦截微生物、病毒、有机物质和微小颗粒，此阶段的关键在于纳滤膜对水中各种污染物的选择性分离和拦截，使仅水分子和微量矿物质能通过膜孔，提供更纯净、高品质的水源。深度处理阶段引入了反渗透（RO）技术作为一个创新的流程环节，RO技术利用高压力将水逼过半透膜，将残留在水中的离子、溶解物和微生物彻底滤除，进一步提升水质纯度，这种高效的RO技术能够有效去除微量的重金属、盐分和其他有害物质，保障水质的优良[1]。深度处理阶段还结合了先进的紫外线消毒技术或臭氧氧化技术。这些技术能够杀灭水中的细菌、病毒等微生物，消除异味和颜色，最大程度地确保水质的安全性和卫生标准。

三、保留矿物质

纳滤技术采用了精密的纳滤膜设计，提供了一种高效而精确的筛选机制，同时结合先进的离子交换技术，这项技术可以通过选择性地去除水中的特定离子，保留或增加特定矿物质的含量，通过离子交换树脂或其他介质，系统能够调整水中特定矿物质的浓度，实现矿物质的保留或增加[2]。纳滤技术还利用了微量元素添加的方法，通过在纳滤系统中添加微量的矿物质溶液，如钙、镁等，补充在过滤过程中可能丢失的矿物质，确保直饮水中矿物质的均衡性和丰富性，提供更为全面的营养水源。

四、病毒和细菌去除

纳滤技术结合了物理和化学的处理方法，在纳滤过程中，除了微孔过滤外，也采用了化学性质相容的表面处理，如将纳滤膜表面进行特殊处理或添加抗微生物附着的表面涂层，增强对病毒和细菌的去除能力[3]。部分纳滤系统还整合了紫外线或臭氧消毒技术，这些技术能够对通过纳滤膜的水进行进一步的处理，利用紫外线或臭氧对水中的病毒和细菌进行灭活，增强了对微生物的去除效果。

五、去除消毒副产物

纳滤技术采用高效的活性炭过滤，活性炭作为一种吸附剂，能够有效吸附水中的有机物质和残留的消毒副产物，在纳滤过程中，通过纳滤膜与活性炭层的结合使用，能够更全面地去除消毒副产物，提高水质的净化效果。高级氧化过程利用臭氧、高级氧化剂或者其他氧化剂，在水中对残留的消毒副产物进行氧化分解，使其转化为较为无害的物质，能够高效降解有机物，有效减少消毒副产物的残留[4]。纳滤技术还整合了一些先进的吸附材料和催化剂，这些材料具有高度的特异性，能够选择性地吸附或催化分解消毒副产物，通过在纳滤过程中引入这些材料，更加高效地去除消毒副产物，提升水质的安全性和健康性。

六、降低水的硬度

纳滤技术结合了离子交换过程，利用特殊设计的离子交换树脂或介质，吸附并交换水中的硬水离子，如钙离子和镁离子，以较少的钠离子替代，这一过程称为软化，可有效降低水的硬度，并使水更适合直饮和其他家庭用途

[5]。纳滤技术还使用了选择性通量控制的纳滤膜，这些膜能够根据所需处理的水质特征进行精准选择，允许水中的特定离子或颗粒通过，实现对硬水离子的排除和调节，减少水的硬度，一些纳滤系统采用了化学添加剂的方法，在纳滤过程中，通过添加特定的化学药剂，如螯合剂或硫酸盐类物质，与水中的硬水离子结合并沉淀，有效降低水的硬度。

七、直饮水系统的集成化

纳滤技术在直饮水系统集成化中利用智能化控制系统，这些系统整合了传感器、监测设备和自动化控制，能够实时监测水质、流量、压力等参数，通过反馈机制自动调整纳滤工艺参数，保证水质的稳定性和一致性，集成化应用中涉及多种预处理和后处理技术的整合[6]。纳滤技术与其他水处理技术的集成，也是集成化应用的重要组成部分，如结合反渗透技术、臭氧消毒技术、紫外线消毒等，提高水质的净化效果，这些技术的整合能够实现多重处理步骤，使得水处理更加全面、彻底。集成化应用还涉及对设备的整合和优化，纳滤系统与其他组件、过滤单元、监测装置等紧密结合，经过整合优化设计，减少能耗、提高效率，降低运营成本，从而实现直饮水系统的可持续发展。

结束语：

纳滤技术作为直饮水处理系统中的重要组成部分，其在提高水质、改善生活环境方面发挥着重要作用。通过对纳滤技术在直饮水处理中的应用案例和研究进展的探讨，本文详细阐述了其在微生物、有机物和重金属去除方面的卓越性能，也指出了纳滤技术在节能环保、经济实用性等方面的巨大潜力。未来，随着科技的不断进步和应用场景的不断拓展，纳滤技术必将在直饮水系统中发挥更为重要的作用，为人类提供更加清洁、安全的饮用水资源。

参考文献：

[1]林晓峰,刘牡,朱希坤,等.全城同质高品质直饮水解决方案-饮用水发展未来[J].城镇供水,2023(1):5-10,82.

[2]祁静,闫学亚,翟学东.浅谈管道直饮水净化技术[J].当代化工研究,2022(20):58-60.

[3]王伟.膜技术在泉水直饮项目中的应用[J].现代工程项目管理,2022,1(5).

[4]高玉婷.给水处理用纳滤/反渗透膜元件性能评估研究[D].山东:山东建筑大学,2021.

[5]徐峰.超滤+纳滤双模法在管道直饮水系统的应用研究[D].山东:青岛理工大学,2020.

[6]邱小燕,危海涛,杨益洲.基于纳滤膜分离技术的高盐废水处理方法[J].塑料科技,2023,51(6):124-128.