图4 混凝/沉淀/过滤/超滤组合工艺流程图
Fig.3 Flow chart ofcoagulation/sedimentation/filtration/ultrafiltration process
位于美国明达苏尼的Columbia Heights水厂便是典型的混凝/沉淀/超滤组合工艺水厂。该水厂规模26.5万m3/d，为符合美国水质法规要求，对该水厂的原有工艺进行了改造，将传统的砂滤池改建为超滤工艺，以去除两虫，保障饮用水的微生物安全。而位于科罗拉多州的Columbine水厂则在ColumbiaHeights水厂的基础上增设二级过滤系统，使水回收率达99%[10]。
此外，混凝/沉淀/过滤/超滤组合工艺也应用较广。在美国加利福尼亚州洛杉矶市和宾夕法尼亚州的匹兹堡分别有一个规模为4 万m3/d和7.6万m3/d的净水厂采用此工艺水利论文，其中膜处理单元均采用了压力柱状微滤膜[11]。
3活性炭/超滤组合工艺
活性炭具有良好的物理和化学吸附性能，作为超滤膜的预处理工艺，可以把活性炭对低分子有机物的吸附作用和超滤膜对大分子有机物的筛分作用很好的结合，弥补超滤膜不能有效去除小分子有机污染物的缺陷。
3.1活性炭/超滤工艺的处理效果
1）对浊度及微生物的去除
由于超滤膜具有良好的筛分作用，可有效去除原水中的颗粒物质及胶体，降低原水浊度，因此活性炭/超滤工艺的出水浊度也能控制在较低水平。
表3 活性炭/超滤工艺对浊度的去除效果
Table 3 Removal of turbidityby PAC/ultrafiltration process
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序号
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原水浊度（NTU）
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出水浊度（NTU）
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参考文献
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1
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12~97
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0.12~0.21
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[19]
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2
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1.29~1.98
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<0.1
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[20]
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3
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0.3~0.8
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<0.1
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[22]
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4
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30.4~41.5
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<0.39
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[23]
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2）对有机物的去处
由于活性炭对小分子有机污染物的吸附效果很好，使得活性炭/超滤组合工艺对天然水中有机物的去除特别有效。
夏圣骥[19]等人采用该工艺净化松花江水的研究结果表明，活性炭/超滤工艺对UV254的去除率为59%~71%，而单纯超滤工艺对UV254的去除率仅为10%。活性炭对以紫外吸光度表征的有机物去除发挥了很大的作用，使平均去除率上升了53%左右。夏还指出利用活性炭作为超滤膜的预处理工艺，去除原水中大部分有机物和色度可有效缓解膜堵塞和膜污染问题，延长膜的反冲洗周期。
类似结论在裴亮[20]等人的研究中也有出现，裴以自来水为原水，单用超滤膜时对TOC的去除率在3%~31%，而采用活性炭/超滤组合工艺时，可使TOC的去除率升高至73%~78.5%。
在李伟英[21]等人去除水中藻毒素的相关研究中也发现，利用活性炭/超滤工艺可有效去除原水中的藻毒素，其效果好于单用超滤膜工艺或单用活性炭吸附技术。
潘若平、邓慧萍[24]等人采用该工艺处理微污染原水时发现，在活性炭/超滤工艺连续运行110min后，对TOC和UV254有稳定的去除率，平均去除率分别为44.8%和48.9%。
综上，采用活性炭作为超滤膜的预处理工艺，可大幅提高原水中有机物的去除率，尤其是小分子有机物的去除，同时该工艺对原水中的浊度、细菌等也有较好的控制。
3.2活性炭/超滤工艺在工程中的应用
对于活性炭/超滤工艺的工程应用，最为典型的就是法国得利满的“CRISTAL”工艺，该工艺的主要流程为高密度沉淀池或高速气浮池—粉末活性炭—压力式柱状超滤膜。“CRISTAL”工艺运行时超滤膜采用错流过滤模式，膜反冲洗时粉末活性炭随反冲洗废水排出，并回流至沉淀池前以实现充分吸附[11]。法国Vigneux的净水厂是该工艺的典型工程，水厂规模5.5万m3/d，粉末活性碳平均投加量为8mg/L[10]。“CRISTAL”工艺在欧洲有超过12家大型水厂应用，总处理规模超过20万m3/d[13]。
图5 Vigneux净水厂工艺流程图
Fig.2 Flow chart of Cityof Vigneux waterworks
4结语
混凝/超滤、常规处理/超滤及活性炭/超滤组合工艺是目前较为常见的以超滤膜为核心的饮用水处理组合工艺。超滤膜组合工艺是超滤膜与其他工艺的互补结合，能有效去除出天然水体中的有机物，控制出水浊度，确保出水的微生物安全性。
随着膜性能的不断改进和价格的日益降低，超滤膜组合工艺已显现出一定的技术和经济优势，是未来市政供水处理行业的发展方向。上述组合工艺在欧美应用较多，而在我国尚处于发展阶段，实际工程中的工艺选择，应综合考虑原水水质，现场条件，投资收益等因素，有条件的可进行必要的中试试验，以确保所选工艺的运行效果。
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