西部大開發(fā)將以城市化和城市建設為重點向前推進。加快中小城市建設，推進城市化進程，是西部經(jīng)濟發(fā)展的一個基本戰(zhàn)略。那么在中小城市蓬勃興起，鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設迅速發(fā)展的西部開發(fā)格局，給水工程建設應當以一個什么面目出現(xiàn)呢？筆者認為：
*，要強化常規(guī)工藝的各個環(huán)節(jié)。
實現(xiàn)工程建設節(jié)約資金和工程運行‘三降兩提高’的發(fā)展目標。經(jīng)過多年實踐，我國特別是我們西北的給排水工作者已經(jīng)掌握了一套強化各凈化環(huán)節(jié)的技術。我們*可以將這些技術有效地組合起來，因地制宜地用于各種不同水質類型的凈化工程。例如對常規(guī)的混合，我們可以用‘旋網(wǎng)’管道混合器來強化宏觀傳遞，改善微觀傳質。能地完成混合過程。這不僅可以節(jié)省基建費用，還可以減少能耗，降低藥耗，實現(xiàn)混合過程的管道化。使混合工藝更加簡便、靈活。
再例如反應，可以用網(wǎng)板反應器來強化反應過程，從而縮短反應時間，提高反應效能。網(wǎng)板反應技術是西北市政院在七十年代的一項發(fā)明，網(wǎng)板反應基于以下原理：
①水中與絮凝體處于同一數(shù)量級的微小渦旋運動是絮凝反應的推動力量；
②在反應池中設置網(wǎng)板，調整了反應池的流動狀態(tài)，改善反應池中的無規(guī)大渦湍流運動，形成較為有秩的網(wǎng)后水流流動場。在網(wǎng)后水流的湍流場中，湍流的渦旋尺度大大減小，微渦旋比例逐步提高，絮體顆粒的接觸碰撞大大增強；
③在網(wǎng)后流場中將出現(xiàn)各向同性湍流。各向同性湍流能對絮凝體產生各向均等的揉動作用力，把絮體制作得更加均勻密實，便于沉淀；
④對于不同水質和不同的反應階段，可以通過在過水斷面上科學地布設不同規(guī)格的網(wǎng)板來控制其湍流強度，以達到強化反應之目的。經(jīng)過二十多年的實踐運用，證明網(wǎng)板反應技術原理科學，設備簡單，性能優(yōu)異，能夠大大提高反應效率。許多水廠由于使用了網(wǎng)板反應技術，反應時間已從傳統(tǒng)的30分鐘縮短至5～10分鐘，降低了造價，降低了成本。
網(wǎng)板反應技術還可與旋網(wǎng)管道混合器配合，可以實現(xiàn)混合反應工藝的管道化。為混合反應工藝的工廠化生產提供了條件。
其他如沉淀、過濾工藝都可以強化。近年來的高密斜管池，多層濾料濾池，都不同程度地提高了沉淀過濾效能，再如西北市政院與鐵院聯(lián)合研究的沸石過濾技術，還能有效地去除微污染。將這些強化工藝環(huán)節(jié)的各種技術，科學合理地組合起來，就能大大降低工程造價的運行費用。使西北中小城鎮(zhèn)的水廠建設能夠在資金不夠寬裕的條件下建得成、用得起，收到少花錢，多辦事的效果。
第二，要以節(jié)能的凈化設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凈水廠，實現(xiàn)給水工程各工藝環(huán)節(jié)的工廠化、系列化生產。
改變以往水廠建設搞現(xiàn)場施工，周期長、造價高，施工安裝質量難以保證的舊模式。在城市化發(fā)展進程中，水要先行，必然會遇到城鄉(xiāng)水廠建設“量大、面廣”的問題。由于城鎮(zhèn)水廠的供水規(guī)模都比較小，要保證每個小水廠的建設要都能做到水平高，質量好，必須走工廠化生產的路子，因為只有實現(xiàn)了水廠設備定型化的工廠生產，才能從產品設計、加工制造等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)質量的有效控制。也才能從規(guī)模效益中降低成本，保證水廠建設的物美價廉。我們希望行業(yè)的有識之士與我們共同合作，針對西北的不同水源條件，設計制造一批工藝流程多元化，產品規(guī)格系列化，設備定型化的成套凈化系統(tǒng)，發(fā)展我們西北的給水工業(yè)生產。
第三，要以改善水質和擴大水資源的利用為前提，加大技術創(chuàng)新，研制和采用的凈水工藝。
西北城鄉(xiāng)分布著大面積的微咸水，許多地表和地下水也都遭受到不同的污染，對這些潛在的給水資源，用常規(guī)的處理辦法往往難以奏效。我建議，大膽研制和使用膜法處理技術，讓膜技術參加到西部大開發(fā)的凈化隊伍中來。膜技術不僅可以擴大鄉(xiāng)鎮(zhèn)的給水資源，能夠就近取水，而且可使出水水質得到充分保證。近來膜技術發(fā)展很快，價格也大幅下降，在荷蘭，近五年來每平方米超濾膜價格已降至原來的1/5，預計很快將降至1/20，微濾和常規(guī)凈水工藝的成本已經(jīng)很接近了。膜法的技術進步和價格下降的空間常規(guī)工藝和深度處理的余地更大。在規(guī)模上，原來認為用于日凈化水量5000立方米以內較為適宜，近美國超濾水廠的在建規(guī)模已達到10萬立方米/日。世界上超濾水廠的能力超過100萬立方米/日。其中約2/3是98年和99年建成的，所以，以膜法代替常規(guī)處理，特別是在西北水資源短缺，微咸水分布廣泛的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，建立膜凈化水廠是*有可能的。當然，用于微咸水的處理要采用納濾（NF），個別水源也可能要用反滲透（RO）技術。投資上可能增加一些，但卻為就近取水創(chuàng)造了有利條件。膜法凈化技術是人類與干旱和污染斗爭的成果，早的膜法用于海水淡化和苦咸水的除鹽，當1974年美國發(fā)現(xiàn)自來水中有66種致癌物質后，人們逐漸了解到水中的有機物已多達2200余種，其中飲用水中就有765種。包括嚴重危害人體健康的五毒：酚、氰、砷、鉻、汞和百余種致癌，致畸、致突變的三致物質。以后又發(fā)現(xiàn)了隱性孢子病源體。隱性孢子病原體能穿透濾層，既使將出水濁度降低到0.1NTU，也不能保證沒有隱性孢子蟲，而膜法卻能夠截留隱性孢子病原體。使用膜技術不僅能提供高質量的飲用水，而且就其發(fā)展而言，膜法的組合應用，還可以部分或全部取代混凝沉淀、過濾消毒這個應用了幾個世紀的常規(guī)處理技術?？梢哉f膜技術的發(fā)展，將引起水處理技術的重大變革。對膜技術的去除機理，目前有很多理論說法。比較有代表性的有篩網(wǎng)效應理論，氫鍵理論和優(yōu)先吸附的毛細管流程理論等。按照篩網(wǎng)效應理論的觀點，膜技術實際上是一種在壓力差推動下的細微孔過濾。充滿了微細小孔的膜就象一個篩子，把大于和一些小于篩孔的物質截留下來，從而實現(xiàn)了雜質的分離。根據(jù)細微孔的大小，膜技術可以分為反滲透（OR）、納濾（NF）、超濾（UF）和微濾（MF）等許多種類。反滲透的細微孔在1nm以下，可以截留0.1nm以下的無機離子，小分子，病毒、細菌和隱性孢子蟲。納濾膜的細微孔在5nm以下，可截留部分無機離子以及病毒細菌和孢子，超濾膜的細微孔在5nm至100nm這間，是一種典型的篩濾分離，能去除分子量為300到30萬的大分子以及粒徑為數(shù)納米至數(shù)十納米的細菌，病毒和膠體微粒。微濾的膜孔徑在200nm至1000nm（10μ）之間，可去除20nm的細菌，粘土微粒和粒徑在20nm以上的雜質顆粒。應該指出：除篩濾作用外，納濾和反滲透還有滲濾作用，這是超濾和微濾所不具有的。隨著各種濾膜細微孔徑的減小，膜技術的操作壓力也隨之升高，如微濾的操作壓力為100kp，超濾的壓力則可上升到40kp，對反滲透而言，壓力則要上升到2MP至5MP左右。反滲透的去除性能非常優(yōu)異，但因操作壓力過高，限制了它的廣泛應用。比較起來，納濾則更適合于西北干旱地區(qū)。納濾的核心裝置是低壓反滲透膜。納濾的反滲透之所以可以在較低的壓力下進行，是因為在苦咸水溶液和多孔的納膜接觸時，膜界面上首先形成了由水分子構成的吸附層，這一吸附層厚度與苦咸水的含鹽量有關。如果膜的微孔孔徑小于或等于2倍的純水層厚度時，純水便可在壓力作用下不斷地通過膜孔流出而將鹽類截留在膜外，苦咸水也就完成了它的淡水過程。這就是優(yōu)先吸附毛細管流程淡化理論。納濾用于苦咸水的淡化時，可將總含鹽量降低50%～70%左右。對三價離子的去除率將高達95%，下列是納濾凈化前后的水質指標情況。
（表一） 原水水質及處理后水質對照表
由表可見，納濾不僅有良好的去除污染（如TOC）能力，而且在去除硬度和淡化方面也有明顯效果。和常規(guī)反滲透比較，納濾的操作壓力比較低。在一般情況下，納濾的操作壓力可降至0.5MP～1MP，幾乎是反滲透的四分之一，因而其應用前景大大改善。
納濾的濾膜孔徑較小，易于結垢阻塞。因此，在進行納膜處理之前應進行預處理，以改善進水水質，延長膜的使用壽命，確保淡水產量和脫鹽率的穩(wěn)定。確保運行費用的降低。一般預處理由微濾和活性炭過濾等環(huán)節(jié)構成，而且在預處理中要采取措施，防止膜污染的發(fā)生。膜污染不僅會使產水率迅速下降。而且將對膜造成損害。正確的預處理設計，也是納濾工藝取得成功的重要環(huán)節(jié)，必須引起足夠重視。
總之，膜技術，特別是納濾技術正在完善之中，我希望省內行業(yè)同仁能積極參予這項技術的設計制造與生產應用工作。讓納濾技術能在西北給排水工程的試驗研究和應用實踐中逐步走向成熟。
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