超濾膜處理工藝在水處理中的中試研究

楊明

（杭州余杭水務(wù)有限公司，浙江余杭，311100 ）

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超濾膜處理工藝在水處理中的中試研究

楊明

（杭州余杭水務(wù)有限公司，浙江余杭，311100 ）

摘要：超濾膜處理工藝具有出水濁度低，占地面積小的優(yōu)點(diǎn),在水處理中的應(yīng)用越來越廣泛。本文對余杭區(qū)A水廠的超濾膜處理技術(shù)中試情況進(jìn)行研究，并重點(diǎn)分析對水質(zhì)指標(biāo)的去除效果，試驗數(shù)據(jù)表明超濾工藝處理效果明顯、安全可靠。

關(guān)鍵詞：超濾膜；水質(zhì)；處理效果

引言

1　超濾膜處理技術(shù)原理

超濾膜處理是以超濾膜為過濾介質(zhì)，在膜兩側(cè)施加一定壓力下作為驅(qū)動力，當(dāng)水流過膜表面時，截留水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)，只準(zhǔn)許水、無機(jī)鹽及小分子物質(zhì)透過膜，以達(dá)到溶液的凈化、分離與濃縮的目的[1-3]。

2　超濾膜中試的主要內(nèi)容

超濾膜中試過程包括膜絲材料的選擇、運(yùn)行方式的選擇。這兩者有機(jī)結(jié)合，才能達(dá)到凈化、分離與濃縮的目的[4]。

2.1膜絲材料的選擇

測試的內(nèi)容為在同一條件(運(yùn)行條件和組件形式)下對不同廠家膜材料的出水通量和出水水質(zhì)(濁度、CODMn、PH、鐵、錳、氨氮、亞硝酸鹽氮等)進(jìn)行分析，選擇出符合水廠水質(zhì)的膜。

2.2運(yùn)行方式的選擇

測試內(nèi)容為分別進(jìn)行內(nèi)外壓的試驗(內(nèi)壓采用柱式，外壓采用浸沒式)，查看膜通量和出水水質(zhì)(濁度、CODMn、PH、鐵、錳、氨氮、亞硝酸鹽氮等)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

烏云其木格：關(guān)于以上11位分組審議過程中推薦的同志都已經(jīng)詢問完畢，我們現(xiàn)在還有一點(diǎn)時間，哪位委員還想利用這點(diǎn)時間來詢問？如果沒有委員再詢問了，那么今天上午的專題詢問就進(jìn)行到這里，會后請辦公廳的同志再辛苦一下，把這些詢問的問題匯總在一起，報請國務(wù)院予以研究處理，或者是作為今后決策的參考。

3　超濾膜處理技術(shù)工藝簡介

3.1浸沒式超濾工藝特點(diǎn)

（1）采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜組件，具有良好的強(qiáng)度和韌性及優(yōu)異的抗氧化、耐酸堿性能，使用壽命長；

（2）原水適應(yīng)性強(qiáng)，超濾膜能有效去除水中細(xì)菌、病毒和懸浮顆粒，出水水質(zhì)優(yōu)良，能達(dá)到新的國家自來水標(biāo)準(zhǔn)。

3.2壓力（柱式）超濾工藝特點(diǎn)

（1）與傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝相比，系統(tǒng)簡單、操作方便、占地小、投資?。?/p>

（2）自動化程度高，可自動實現(xiàn)產(chǎn)水及清洗。

總的來說，由于浸沒式超濾對預(yù)處理的要求較低、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，因此應(yīng)用于污染較嚴(yán)重的水質(zhì)處理和規(guī)模較大工程時，更具優(yōu)勢。而柱式的膜通量高于浸沒式，單位時間內(nèi)生產(chǎn)的水量也遠(yuǎn)大于浸沒式。

4　超濾膜工藝處理能力分析

4.1原水?dāng)?shù)據(jù)

原水為濾池濾出水，主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1　原水水質(zhì)（取水時間：4月、5月）

4.2出水水質(zhì)數(shù)據(jù)

采用超濾膜改造傳統(tǒng)水廠最大優(yōu)勢就是超濾膜的出水水質(zhì)優(yōu)勢，可以說新的飲用水106項標(biāo)準(zhǔn)直接催生了超濾工藝用于自來水廠的工藝改革。本次分析就原水中的主要污染物對兩種工藝的出水水質(zhì)優(yōu)劣及各項目的去除率進(jìn)行對比分析[5]。

4.2.1濁度處理效果

濁度一直以來都是飲用水生產(chǎn)中關(guān)注的主要指標(biāo)之一，能夠反應(yīng)水中部分顆粒物和膠體物質(zhì)。渾濁度的去除代表水中泥土、微細(xì)有機(jī)物、無機(jī)物、浮游生物等懸浮物和膠體物質(zhì)的減少。

圖1　進(jìn)水、出水濁度曲線圖

圖2　浸沒式進(jìn)、出水濁度曲線圖

圖1和圖2分析了兩種工藝系統(tǒng)進(jìn)出水狀況的對比情況，超濾出水水質(zhì)在濁度指標(biāo)上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，完全能夠達(dá)到新的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，且超濾的產(chǎn)水濁度不隨原水濁度的變化而變化。試驗中柱式超濾進(jìn)水濁度從0.1NTU左右逐步提升到0.3左右NTU，產(chǎn)水水質(zhì)始終恒定在0.1NTU以下。浸沒式超濾進(jìn)水濁度從0.5NTU左右逐步提升到1.1左右NTU，出水濁度出水始終保持在0.1NTU以下，基本維持在0.06NTU，通量的大小對超濾膜除濁效果沒有差別。

4.2.2氨氮去除效果

微污染原水中的氨氮是飲用水處理中的一個技術(shù)難點(diǎn)，超濾膜不僅能夠截留原水中的懸浮固體，同時氨氮處理也有有一定效果。

由圖3、圖4可知，PVDF超濾膜對亞硝酸鹽氮的去除效果一般，并隨通量的增加，去除率逐漸減少（圖中柱式由于膜有起保護(hù)作用的甘油，故出亞硝酸鹽含量反而增加，隨著實驗進(jìn)行，去除率也趨于正常）。

圖3　浸沒式進(jìn)出水亞硝酸鹽氮曲線圖

圖4　柱式進(jìn)出水亞硝酸鹽氮曲線圖

超濾工藝對氨氮的去除效果十分有限，但試驗過程中，通過人為的對超濾前投加一定量的次氯酸鈉，這樣既保證了超濾出水的余氯要求，又一定程度上降低了超濾的出水氨氮水平，始終能完全達(dá)到新的水質(zhì)指標(biāo)。

4.2.3錳去除效果

圖5　浸沒式進(jìn)出水CODmn曲線圖

圖6　柱式進(jìn)出水CODmn曲線圖

由圖5、圖6可知，原水CODMn1.5～2.0mg/L，經(jīng)超濾膜工藝處理后，出水高錳酸鹽指數(shù)為1.48～2.71mg/L，去除率5％～15％之間波動，平均去除率達(dá)7％。超濾工藝對于CODMn的去除效果有限，兩種工藝的出水效果區(qū)別不大，基本都能完全達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)對水質(zhì)的要求。

4.2.4對細(xì)菌去除

兩種工藝出水大腸桿菌指標(biāo)均無法檢測出來，均完全達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但是超濾工藝中氯的投加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)工藝的投加量。因此，在消毒工藝這一部分，超濾工藝的運(yùn)行費(fèi)用較低且相應(yīng)產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物亦遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)工藝。

4.2.5對有機(jī)物的去除

有機(jī)物的去除也是給水處理中的難點(diǎn)之一。但是超濾膜本身對溶解性的有機(jī)物去除能力極其有限，且有機(jī)物的存在能夠造成極大的膜污染，會增加運(yùn)行成本和維護(hù)復(fù)雜性，因此在用超濾膜處理原水時，必須輔以其它預(yù)處理方法。

5　結(jié)論

本試驗考察了不同水質(zhì)、不同操作條件下膜系統(tǒng)的處理效果，得到以下結(jié)論：

（1）混凝-沉淀-超濾工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定，處理效果安全可靠。超濾膜對濁度平均去除率為93％，膜出水的濁度小于0.1NTU的保證率在100％以上；膜系統(tǒng)對沉淀池出水CODm的平均去除率為7％，膜出水CODMn＜2mg/L的保證率在95％以上。

（2）混凝-沉淀-砂濾-超濾工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定，處理效果安全可靠。超濾膜對濁度的平均去除率為59％，膜出水濁度小于0.1NTU的保證率為100％；膜系統(tǒng)對砂濾池出水的CODm的平均去除率為7％，工藝能保證出水水質(zhì)的微生物安全性，膜出水中一直沒有檢出大腸菌群，膜工藝基本能保證出水水質(zhì)的微生物安全。

（3）超濾膜處理砂濾池出水時，膜出水水質(zhì)均優(yōu)于我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，且處理砂濾池出水時膜出水水質(zhì)優(yōu)于處理沉淀池出水時膜出水水質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]董秉直,曹達(dá)文,陳艷著.飲用水膜深度處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

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[3]崔淑霞.超濾技術(shù)在飲用水深度處理上的應(yīng)用[J].中國農(nóng)村水利水電.2009,2:61-62.

[4]許振良.膜法水處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2001.

[5]王琳,王寶貞.飲用水深度處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002.

楊明(1987-)，男，助理工程師，浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位大學(xué)本科，任職：杭州余杭水務(wù)有限公司，生產(chǎn)管理。研究方向：水處理工藝優(yōu)化，出廠水水質(zhì)提升，治水生產(chǎn)管理。

E-mail:175193250@qq.com

Pilot Study on Ultrafiltration Membrane Treatment Technology in Water Treatment

Ming Yang
(Yuhang water Co.Ltd in Hangzhou,Yuhang,Zhejiang,311100,China)

Abstract:The UFmembrane treatment technology has the advantages of low turbidity,small area,more and more widely used in water treatment.In this paper,the water factories in Yuhang area of ultrafiltration membrane treatment technology in the pilot study.Focus on the removal efficiency of water quality indicators,the test data shows that the ultrafiltration process is effective,safe and reliable.

Key words:Ultrafiltration membrane;Water quality;Treatment effect

作者簡介：

DOI:工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL:http//www.china-iti.com10.14103/j.issn.2095-8412.2016.01.015

中圖分類號：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-8412(2016)01-644-04