纳滤的可能组合工艺如图7所示。常规-纳滤似乎是较为理想的组合，臭氧活性炭后面设置纳滤也是可能的组合工艺。法国的Mery-sur-Oise水厂是采用纳滤工艺的典型代表，该水厂虽然采用了臭氧以及孔径6 μm的微滤作为预处理，但纳滤膜仍然季节性的发生严重污染。苏州的中试研究表明，大分子的亲水性有机物是造成纳滤膜污染的主要因素，常规和臭氧活性炭深度工艺都无法完全去除这类有机物，因而不适合作为纳滤的预处理。超滤可完全截留大分子，因而最为适宜作为纳滤的预处理。
图7 纳滤膜深度工艺
4 臭氧生物活性炭和纳滤出水水质
臭氧生物活性炭是实现高品质饮用水的主流处理工艺，但随着运行时间，活性炭吸附的逐渐饱和，出水的有机物也逐渐上升。了解生物活性炭出水有机物的变化规律，可为高品质饮用水标准相关指标的制定提供依据。为此苏州课题组详细调查和分析了苏州不同运行年限的生物活性炭出水水质，如图8所示。由图8可见，随着运行时间，活性炭出水的TOC逐渐增加，对于NBDOC，在某个运行时间，出水的NBDOC与进水的几乎相同，说明活性炭的吸附作用几近丧失，而对于BDOC，活性炭依然保持一定的去除效果，说明后期的生物活性炭去除主要依靠微生物降解的作用。纵观活性炭长期运行的TOC变化，它是呈逐渐增加的趋势，因此，臭氧活性炭在长期运行过程是否一直满足高品质水的要求，存在不确定性。
图8 臭氧生物活性炭长期运行的有机物变化
纳滤去除有机物的效果如图9所示。由图9可见，纳滤出水的TOC稳定在05 mg/L以下，不随原水有机物的变化而变化，远优于臭氧生物活性炭。纳滤还可有效去除嗅味，如图10所示。两种典型的嗅味2-MIB和GSM，进纳滤的浓度变化在500~50 ng/L范围，出水的浓度均可低于5 ng/L。因此，纳滤可为我们稳定提供高品质饮用水。
图9 纳滤去除有机物的效果
图10 纳滤去除嗅味物质的效果
纳滤虽然能有效去除有机物，但它同时也会截留无机离子。纳滤出水的无机离子含量也是受到关注的。纳滤一般有两种类型，高脱盐和低脱盐。高脱盐纳滤膜对有机物和无机物，均有优异的去除效果，低脱盐的纳滤膜对无机物有较低的截留率，但仍保持较好的有机物的去除效果。图11为这两种纳滤膜去除无机离子的比较。由图11可见，高脱盐的纳滤膜对无机离子有很好的去除效果，无论一价还是二价离子，去除率均在90%左右，低脱盐的纳滤膜，除了硫酸根去除在90%，其余离子的去除均低于30%。不仅如此，低脱盐的纳滤膜仅需较低的驱动力，就可获得较高的通量，如图12所示。
图11 两种纳滤膜去除无机离子的比较
图12 两种纳滤膜驱动压力的比较
图12为两种纳滤膜在通量25 L/（m²·h）时的驱动压力情况，高脱盐的驱动压力基本在5 bar，而低脱盐的仅在2~3 bar。因此低脱盐的纳滤膜非常适合作为高品质水的制取。
为了尽量去除有机物同时保障水中存在一定的矿物质，可采用将超滤出水与纳滤出水混合的方式，混合的比例视所需的矿物质确定，如图13所示。
图13 纳滤工艺出水的混合方式
5 二次供水模式下的高品质水
5.1 处理工艺的选择
二次供水保持水质模式是指自来水经过管网后，水质产生了变化，通过在二次供水设施内设置处理装置，将水质恢复至出厂时的状态甚至略有提升。膜无疑是最适合作为技术选择的。对于纳滤或超滤，由于纳滤膜会产生一定量的浓水，且驱动压力较大，还需要必要的预处理，虽然水质好，但并不适宜。超滤膜无需预处理，回收率高，产生的额外费用较低，因而非常适合作为二次供水的处理。图14为苏州某小区的二次供水处理装置。膜进水的压力驱动依靠市政管网的压力即可，膜出水后进入二次供水水箱，经紫外消毒后供水给小区居民。
图14 二次供水超滤处理工艺
5.2 管网的水质变化
出厂水经过管网，水质会有一定程度的变化，了解这种变化规律，可为我们二次供水处理提供依据。从水厂到示范小区间隔一定距离设置若干取样点，取样分析水质随管道距离的变化情况。图15为消毒副产物和余氯随管道距离的变化，由此可知，消毒副产物随管道距离呈增加趋势，而余氯呈下降趋势。这表明余氯在管道中还继续与有机物反应，产生消毒副产物。图16为可生物降解有机物随管道距离的变化，同样表明与消毒副产物相似的变化情况。
图15 消毒副产物和余氯随管道长度的变化
图16 可生物降解有机物随管道长度的变化
5.3 处理效果
图17为苏州两个小区（A小区和B小区）二次供水超滤工艺去除消毒副产物的效果。B小区距离水厂远于A小区，因而管网水的消毒副产物含量高于A小区。A小区去除三氯甲烷，二氯一溴甲烷，一溴二氯甲烷和三溴甲烷的效果分别为8%，22.2%，34.6%和45.2%，B小区分别为34%，58.2%，52.4%和61.4%。三卤甲烷的去除率分别为A小区的31.16%和B小区的64.54%。
图17 示范工程去除消毒副产物的效果
图18为示范工程去除浊度和TOC的效果。浊度的去除效果最为显著，分别为A小区的42.6%和49.2%，对TOC也有一定的去除效果，分别为A小区的11.8%和10.6%。
图18 示范工程去除各种污染物的效果
5.4 紫外消毒效果
对于二次供水处理，为了保障居民水龙头的饮水安全，采用紫外消毒。图19为紫外消毒的效果。对于有否紫外消毒，整个流程均未检出细菌和微生物。由图19可见，当未开启紫外仅有余氯时，从市政进水到居民龙头，余氯持续下降；TOC经膜过滤后呈略增加趋势，三卤甲烷也呈相似的情况。当开启紫外时，经过水箱的TOC增加，但经紫外后明显下降。同时的余氯也明显下降。三卤甲烷在仅有余氯消毒时，水箱出水呈上升趋势；当开启紫外时，水箱出水的三卤甲烷下降。由此可见，紫外可有效去除TOC和抑制消毒副产物的增加。这是由于紫外和余氯的结合，产生高级氧化效果，增加了氢氧自由基，从而强化了有机物的去除。在二次供水中，紫外消毒可降低居民水龙头的有机物和消毒副产物，从而进一步保障居民的饮水安全。
