纳滤膜淡化苦咸水实验研究及健康风险评价

摘要

我国西北部地区饮用水资源缺乏，尤其是部分农村地区水资源匮乏，且未实现集中供水，饮用水多为高氟高矿化度的苦咸水，长期饮用对居民造成健康危害，限制了居民生活水平的提高。为解决西部农村地区居民的饮用水安全问题，本课题采用纳滤膜淡化装置进行苦咸水淡化研究。首先研究了其在苦咸水淡化中的可行性，以及不同条件对纳滤膜的脱盐、除氟和膜通量的影响；并研究了纳滤膜对饮用水中几种有害离子的去除效果，结合美国USEPA健康风险评价模型，从饮水健康的角度出发，科学的评价经纳滤膜淡化后饮用水的安全性；最后对纳滤淡化苦咸水进行经济分析，考察其在实际推广的经济性与可行性。研究结果如下：
　　常规条件操作下，实验装置稳定运行后，经检测纳滤膜可有效降低苦咸水中的浊度，并可有效的降低水中的矿化度、氟离子、硫酸根离子的含量。苦咸水经纳滤膜技术处理后，出水各指标均可达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006），产水能够满足西部地区普通村镇的饮用水需求。
　　其次考察了运行时间、操作压力、pH、温度四种条件对纳滤膜脱盐、除氟和膜通量的影响。实验结果表明：起初纳滤膜淡化效果有所波动，随着运行时间的增加，装置的淡化效果趋于稳定，20 min后效果达到最佳；随着压力的增加，纳滤膜的膜通量增加，脱盐和除氟效果先增加后略有降低；随着pH的增加，纳滤膜的膜通量变化不明显，脱盐和除氟效果增加；随着温度的升高，膜通量有所增加，脱盐除氟率略有下降。
　　纳滤膜对水中有害离子具有较好的去除效果，对镉、铬、砷、铜、铅、锌的去除效果在90%以上，对氟离子去除率在70%左右。通过对处理前后实验原水进行健康风险评价可知，纳滤膜可降低有害离子通过饮用途径带来的90%以上健康风险，是制取优质健康饮用水的有效途径。
　　通过对纳滤膜淡化苦咸水系统产水成本进行经济性分析可知，采用纳滤膜的淡化系统产水成本低，平均产水成本为0.05元/L，即使用户与健康有关用水均采用系统产水也不会带来经济负担，故采用纳滤膜的淡化系统是一种经济可行的途径。
　　综上所述纳滤膜可为解决西部地区水资源短缺问题提供一条新途径，具有显著的淡化效果和经济效益，具有良好的推广前景。