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【文章摘要】
由于工业发展造成水体污染及我国广大农村的实际现状，饮用水安全出现很大问题。本文论述当前饮用水生产中膜技术应用的性能特点、优质饮用水的概念及优质饮用水生产中最适合的技术-纳滤膜技术选用和使用的优点等内容。
【关键词】
膜技术；优质饮用水；纳滤膜技术；新农村社区的应用
随着我国工业化程度的提高，整个环境生态体系所面临的污染程度越来越严峻，虽然国家出台了各种法律及制度，也配套新建了大量的污水处理工程，但是不可否认的是，全国的水环境体系比起以前恶化了许多，各种有机化合物、重金属等污染物通过各种不同的途径进入了人类环境特别是水环境，人们的饮用水安全日趋严峻；而随着生活水平的提高，人们对身体健康已愈发重视，而保证饮用水的安全则是各种安全前提中的前提；特别值得一体的是有些农村、乡镇地区饮用水根本就没经过自来水公司的处理，而是直接从河流或者水库引到家里的，水质可想而知，饮用水安全刻不容缓，亟待治理；就此笔者论述下纳滤膜处理技术在农村饮用水处理工艺上的广阔应用前景。
与常规饮用水处理工艺相比，膜技术具有少投甚至不投加化学药剂；占地面积小；便于实现自动化等特点，已大量应用于城市自来水的深度处理上，如果在建设新型农村社区时直接采用纳滤膜技术，可以避免传统自来水处理本身存在的实际问题：如导致城市自来水感官质量差、有机物含量高、常常具有致突变性等等，直接一次投资到位，降低供水成本。
1 膜技术在饮用水深度处理中的应用范围及概况
1.1微滤
微滤（MF）也可以称为精过滤。可去除微米（10-6m）级的水中杂质，其滤膜的孔径为0.05～5.00mm，凡大于孔径的颗粒均可被截留，但孔径增大则出水浊度随之增加。在生产高质量饮用水时，通常作为超滤、反渗透或纳滤的预处理设施。
1.2超滤
超滤（UF）可以去除纳米（10-9m）级或更大一些的颗粒杂质，当源水水质较好时，可直接制取优质饮用水，也可作为反渗透或纳滤的预处理设施。即使地表水浊度高到25 Ntu，经超滤处理后的浊度可降低到0.04 Ntu。由于细菌的尺寸通常为1～10um，而病毒尺寸为纳米级别，因而超滤膜已经基本上可以完全去除细菌、贾第虫和其它微生物，可以去除部分病毒，某种情况下可代替消毒工艺。但是超滤膜对有机物的去除效果很差，不能有效去除总有机碳和消毒副产物及其母体，因而随着水体中各种有机化合物的增多，愈来愈不适合单纯作为一个处理工艺制取优质饮用水。
1.3反渗透
反渗透（RO）技术是电子、医药、化工等工业部门制备纯水的主要技术之一，近年来却被大量用于饮用水的深度处理。反渗透膜的孔径仅约1～10埃，可以去除水中的几乎一切物质包括各种悬浮物、胶体、无机盐、有机物、细菌、病毒、热源等。饮用水处理中RO应用的主要是低压（复合）膜和超低压（复合）膜，操作压力为10～15kg/cm2。
1.4纳滤
纳滤（NF）早期称为“疏松”反渗透，其孔径范围在几个纳米左右，其截留特性介于RO与UF之间，大约为100-1000道尔顿（Daltons），因此纳滤膜对硬度、铁、锰、重金属、色度以及水中溶解的小分子有机物如三卤甲烷（THM）等物质有很高的去除率[1]。
纳滤膜较之反渗透膜有操作压力低和处理水量大的特点，操作压力仅为5～6kg/cm2。纳滤膜对二价离子（例如Ca2+、Mg2+等）的去除率可在90%以上，对一价离子（Na+、Cl-等）约70%之内，根据进水中一、二价离子的组合情况总去除率约在85%左右。现在，工业上已制成专门去除有机物且表面带负电荷的纳滤膜，比软化膜的产水量为高。膜本体带电荷是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的有机物的重要原因。纳滤膜对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高的去除率；
纳滤目前多数用于地下水的处理，可去除水中含有的硝酸盐、有机氯、重金属等有害杂质；在以地表水为水源时，可采用微滤或超滤作为预处理的纳滤系统。
目前，饮用水深度处理中应用的纳滤膜元件，绝大多数为卷式、芳香族聚酰胺类复合纳滤膜元件。商业用NF膜元件通常是4英寸（100mm）或8英寸（200mm）直径，40英寸（1m）长。
例如陶氏FILMTEC NF270-400纳滤原件面积大，产水量高；是专门为了高度脱除总有机碳（TOC）和三卤代烷（THM）前驱物而开发的产品，同时允许硬度成分中等通过，其它盐分中等或较高程度通过，是脱除地表水和地下水中的有机物、重金属离子并进行部分软化的理想膜元件，可以达到特定要求的水质硬度，保持口感，保护输水管网；该元件膜面积大，所需净驅动压低，使得NF270-400低压运行就可以去除水中有机化合物，可以大为降低运行成本。
2 优质饮用水的概念
2.1优质饮用水的概念是在传统水处理工艺不能满足日益严重的水污染状况，城市自来水水质不尽如人意的情况下出现的
目前，我国尚无专供饮用的桶装或管道进户式优质饮用水水质标准。我国国家质量技术监督局和国家卫生部曾分别于98年4月发布了《瓶装饮用纯净水》GB17323——1998和《瓶装饮用纯净水卫生标准》GB17324—1998，其规定的“瓶装饮用纯净水”指“以符合生活饮用水卫生标准的水为原料，通过电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法及其它适当的加工方法制得的，密封于容器中且不含任何添加物可直接饮用的水”。标准中明确规定瓶装饮用纯净水的电导率≤10us/cm，因而瓶装饮用纯净水实际上为饮用纯水，在去除原水中有毒有害物质的同时，亦将其中对人体有益的矿物质一并去除了。
优质饮用水即健康饮用水，综合国内外医学界和水处理界的观点，可认为优质饮用水应是尽最大可能地去除原水中的有毒有害物质特别是有机污染物，同时又保留原水中的微量元素和矿物质的水。美国M.Fox博士认为饮用水最主要的问题是氯、有机化合物、消毒副产物和铅，最理想的净水器是能有效解决这些问题，并保留水中对人体健康有益的钙、镁之类的元素。在他的新书《健康的水》中，他认为健康饮用水应符合下列指标：硬度170mg/L左右，总溶解固体300mg/L左右并偏碱性。 2.2膜技术与优质饮用水的生产
可直接用于优质饮用水生产的膜技术为微滤、超滤和纳滤。由于反渗透膜对水中各种物质“一刀切”式的去除能力，其生产的饮用水可称为“安全饮用水”，并不能称为优质饮用水。“安全”源于其对有害物质的去除程度在所有的膜技术中是最彻底的。
鉴于微滤和超滤不能去除有机物和重金属、氨氮、硬度及其它的特种污染物如过量的铁、锰、氟等，如果将微滤或超滤作为优质饮用水生产的终端处理技术，则必须在前面布置相互协调统一的预处理系统，如除浊度、除铁除锰、除有机物、除氟等的微絮凝过滤、锰砂滤池、活性炭滤池等，这样就增加了工艺的复杂程度，运行中容易出现问题。
相对而言，纳滤膜本身的特点决定了它既能有效去除原水中的有害物质如有机物、重金属、细菌、病毒等，又能部分脱盐、去硬度等，从而保留了原水中的部分矿物质，符合优质饮用水的要求。
3 纳滤在农村及小城镇中的应用前景
纳滤可在低压力下运行，获得高的水通量，与反渗透相比，由于很低的运行压力，可以明显的节省设备及运行费用，据核算可以节约能耗40—50%；并且低压操作时相关的水泵、管路及压力容器等也更为便宜。出水的优良水质、对水中杂质的选择性脱除作用及操作压力低将使纳滤在优质饮用水生产中愈来愈受重视。
单纯从设备成本和运行成本来看，由于反渗透膜的操作压力高、水通量比纳滤膜小，因而，膜技术应用于饮用水处理的成本由高到低的次序是：反渗透、纳滤、超滤、微滤；如果综合考虑饮用水的健康性，那么纳滤无疑是最好的选择。
纳滤膜不仅可以对水质软化和适度脱盐，而且可以去除THMFP、色度、细菌、病毒、溶解性有机污染物和铁、锰、氨氮等，这对缺水且硬度普遍偏高的我国中西部农村尤其适用。据悉，在美国已有超过40万吨/日的纳滤膜装置用于苦咸水淡化。
4 结论
纳滤膜的过滤精度、对水中有害物质的去除能力、运行成本相对较低、集成化模块化高、安装简单、易于实现自动化和操作维护简单等特点，已使纳滤膜技术成为优质饮用水生产中不可缺少的重要环节。
具体到我国的实际情况，农村人口、小城镇人口仍然占总人口的多数，但分散率大、且饮用水源地遭污染的情況日趋严重，污染物成分也日趋复杂，单纯建设大型自来水厂进行集中供水存在以下弊端：其一，投资成本太大，其二，水源成分日趋复杂，传统工艺已不能保证饮用水的安全，有鉴于此，一次性投资小、见效快，适用于小型给水系统的纳滤膜处理工艺，对于我国建设新型农村社区，保证人们饮水安全、健康，具有重大现实意义。
【参考文献】
[1]海德能公司.反渗透和纳滤膜产品技术手册.北京：美国海德能公司，2007
[2]陶氏公司.反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册.上海：美国陶氏公司，2011
[3]FOX.健康的水.北京：中国建筑工业出版社，2001
由于工业发展造成水体污染及我国广大农村的实际现状，饮用水安全出现很大问题。本文论述当前饮用水生产中膜技术应用的性能特点、优质饮用水的概念及优质饮用水生产中最适合的技术-纳滤膜技术选用和使用的优点等内容。
【关键词】
膜技术；优质饮用水；纳滤膜技术；新农村社区的应用
随着我国工业化程度的提高，整个环境生态体系所面临的污染程度越来越严峻，虽然国家出台了各种法律及制度，也配套新建了大量的污水处理工程，但是不可否认的是，全国的水环境体系比起以前恶化了许多，各种有机化合物、重金属等污染物通过各种不同的途径进入了人类环境特别是水环境，人们的饮用水安全日趋严峻；而随着生活水平的提高，人们对身体健康已愈发重视，而保证饮用水的安全则是各种安全前提中的前提；特别值得一体的是有些农村、乡镇地区饮用水根本就没经过自来水公司的处理，而是直接从河流或者水库引到家里的，水质可想而知，饮用水安全刻不容缓，亟待治理；就此笔者论述下纳滤膜处理技术在农村饮用水处理工艺上的广阔应用前景。
与常规饮用水处理工艺相比，膜技术具有少投甚至不投加化学药剂；占地面积小；便于实现自动化等特点，已大量应用于城市自来水的深度处理上，如果在建设新型农村社区时直接采用纳滤膜技术，可以避免传统自来水处理本身存在的实际问题：如导致城市自来水感官质量差、有机物含量高、常常具有致突变性等等，直接一次投资到位，降低供水成本。
1 膜技术在饮用水深度处理中的应用范围及概况
1.1微滤
微滤（MF）也可以称为精过滤。可去除微米（10-6m）级的水中杂质，其滤膜的孔径为0.05～5.00mm，凡大于孔径的颗粒均可被截留，但孔径增大则出水浊度随之增加。在生产高质量饮用水时，通常作为超滤、反渗透或纳滤的预处理设施。
1.2超滤
超滤（UF）可以去除纳米（10-9m）级或更大一些的颗粒杂质，当源水水质较好时，可直接制取优质饮用水，也可作为反渗透或纳滤的预处理设施。即使地表水浊度高到25 Ntu，经超滤处理后的浊度可降低到0.04 Ntu。由于细菌的尺寸通常为1～10um，而病毒尺寸为纳米级别，因而超滤膜已经基本上可以完全去除细菌、贾第虫和其它微生物，可以去除部分病毒，某种情况下可代替消毒工艺。但是超滤膜对有机物的去除效果很差，不能有效去除总有机碳和消毒副产物及其母体，因而随着水体中各种有机化合物的增多，愈来愈不适合单纯作为一个处理工艺制取优质饮用水。
1.3反渗透
反渗透（RO）技术是电子、医药、化工等工业部门制备纯水的主要技术之一，近年来却被大量用于饮用水的深度处理。反渗透膜的孔径仅约1～10埃，可以去除水中的几乎一切物质包括各种悬浮物、胶体、无机盐、有机物、细菌、病毒、热源等。饮用水处理中RO应用的主要是低压（复合）膜和超低压（复合）膜，操作压力为10～15kg/cm2。
1.4纳滤
纳滤（NF）早期称为“疏松”反渗透，其孔径范围在几个纳米左右，其截留特性介于RO与UF之间，大约为100-1000道尔顿（Daltons），因此纳滤膜对硬度、铁、锰、重金属、色度以及水中溶解的小分子有机物如三卤甲烷（THM）等物质有很高的去除率[1]。
纳滤膜较之反渗透膜有操作压力低和处理水量大的特点，操作压力仅为5～6kg/cm2。纳滤膜对二价离子（例如Ca2+、Mg2+等）的去除率可在90%以上，对一价离子（Na+、Cl-等）约70%之内，根据进水中一、二价离子的组合情况总去除率约在85%左右。现在，工业上已制成专门去除有机物且表面带负电荷的纳滤膜，比软化膜的产水量为高。膜本体带电荷是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的有机物的重要原因。纳滤膜对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高的去除率；
纳滤目前多数用于地下水的处理，可去除水中含有的硝酸盐、有机氯、重金属等有害杂质；在以地表水为水源时，可采用微滤或超滤作为预处理的纳滤系统。
目前，饮用水深度处理中应用的纳滤膜元件，绝大多数为卷式、芳香族聚酰胺类复合纳滤膜元件。商业用NF膜元件通常是4英寸（100mm）或8英寸（200mm）直径，40英寸（1m）长。
例如陶氏FILMTEC NF270-400纳滤原件面积大，产水量高；是专门为了高度脱除总有机碳（TOC）和三卤代烷（THM）前驱物而开发的产品，同时允许硬度成分中等通过，其它盐分中等或较高程度通过，是脱除地表水和地下水中的有机物、重金属离子并进行部分软化的理想膜元件，可以达到特定要求的水质硬度，保持口感，保护输水管网；该元件膜面积大，所需净驅动压低，使得NF270-400低压运行就可以去除水中有机化合物，可以大为降低运行成本。
2 优质饮用水的概念
2.1优质饮用水的概念是在传统水处理工艺不能满足日益严重的水污染状况，城市自来水水质不尽如人意的情况下出现的
目前，我国尚无专供饮用的桶装或管道进户式优质饮用水水质标准。我国国家质量技术监督局和国家卫生部曾分别于98年4月发布了《瓶装饮用纯净水》GB17323——1998和《瓶装饮用纯净水卫生标准》GB17324—1998，其规定的“瓶装饮用纯净水”指“以符合生活饮用水卫生标准的水为原料，通过电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法及其它适当的加工方法制得的，密封于容器中且不含任何添加物可直接饮用的水”。标准中明确规定瓶装饮用纯净水的电导率≤10us/cm，因而瓶装饮用纯净水实际上为饮用纯水，在去除原水中有毒有害物质的同时，亦将其中对人体有益的矿物质一并去除了。
优质饮用水即健康饮用水，综合国内外医学界和水处理界的观点，可认为优质饮用水应是尽最大可能地去除原水中的有毒有害物质特别是有机污染物，同时又保留原水中的微量元素和矿物质的水。美国M.Fox博士认为饮用水最主要的问题是氯、有机化合物、消毒副产物和铅，最理想的净水器是能有效解决这些问题，并保留水中对人体健康有益的钙、镁之类的元素。在他的新书《健康的水》中，他认为健康饮用水应符合下列指标：硬度170mg/L左右，总溶解固体300mg/L左右并偏碱性。 2.2膜技术与优质饮用水的生产
可直接用于优质饮用水生产的膜技术为微滤、超滤和纳滤。由于反渗透膜对水中各种物质“一刀切”式的去除能力，其生产的饮用水可称为“安全饮用水”，并不能称为优质饮用水。“安全”源于其对有害物质的去除程度在所有的膜技术中是最彻底的。
鉴于微滤和超滤不能去除有机物和重金属、氨氮、硬度及其它的特种污染物如过量的铁、锰、氟等，如果将微滤或超滤作为优质饮用水生产的终端处理技术，则必须在前面布置相互协调统一的预处理系统，如除浊度、除铁除锰、除有机物、除氟等的微絮凝过滤、锰砂滤池、活性炭滤池等，这样就增加了工艺的复杂程度，运行中容易出现问题。
相对而言，纳滤膜本身的特点决定了它既能有效去除原水中的有害物质如有机物、重金属、细菌、病毒等，又能部分脱盐、去硬度等，从而保留了原水中的部分矿物质，符合优质饮用水的要求。
3 纳滤在农村及小城镇中的应用前景
纳滤可在低压力下运行，获得高的水通量，与反渗透相比，由于很低的运行压力，可以明显的节省设备及运行费用，据核算可以节约能耗40—50%；并且低压操作时相关的水泵、管路及压力容器等也更为便宜。出水的优良水质、对水中杂质的选择性脱除作用及操作压力低将使纳滤在优质饮用水生产中愈来愈受重视。
单纯从设备成本和运行成本来看，由于反渗透膜的操作压力高、水通量比纳滤膜小，因而，膜技术应用于饮用水处理的成本由高到低的次序是：反渗透、纳滤、超滤、微滤；如果综合考虑饮用水的健康性，那么纳滤无疑是最好的选择。
纳滤膜不仅可以对水质软化和适度脱盐，而且可以去除THMFP、色度、细菌、病毒、溶解性有机污染物和铁、锰、氨氮等，这对缺水且硬度普遍偏高的我国中西部农村尤其适用。据悉，在美国已有超过40万吨/日的纳滤膜装置用于苦咸水淡化。
4 结论
纳滤膜的过滤精度、对水中有害物质的去除能力、运行成本相对较低、集成化模块化高、安装简单、易于实现自动化和操作维护简单等特点，已使纳滤膜技术成为优质饮用水生产中不可缺少的重要环节。
具体到我国的实际情况，农村人口、小城镇人口仍然占总人口的多数，但分散率大、且饮用水源地遭污染的情況日趋严重，污染物成分也日趋复杂，单纯建设大型自来水厂进行集中供水存在以下弊端：其一，投资成本太大，其二，水源成分日趋复杂，传统工艺已不能保证饮用水的安全，有鉴于此，一次性投资小、见效快，适用于小型给水系统的纳滤膜处理工艺，对于我国建设新型农村社区，保证人们饮水安全、健康，具有重大现实意义。
【参考文献】
[1]海德能公司.反渗透和纳滤膜产品技术手册.北京：美国海德能公司，2007
[2]陶氏公司.反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册.上海：美国陶氏公司，2011
[3]FOX.健康的水.北京：中国建筑工业出版社，2001