市政污水處理中膜處理技術(shù)的應(yīng)用

李建軍

摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的技術(shù)被廣泛用于市政污水處理，如BAF、A2/O法等，此類污水處理法往往需要摻加一定量化學(xué)藥劑才能去除污水內(nèi)細(xì)菌、有毒物質(zhì)，同時(shí)極易產(chǎn)生二次污染問題。如何實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率地完成污水處理工作顯得尤為重要。目前在純水分離、凈化飲用水等方面膜技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，相比其他處理法，超濾工藝的特點(diǎn)可歸結(jié)為低成本、極易制備，且性能良好。

Abstract： With the continuous progress of science and technology， more and more technologies are widely used in municipal wastewater treatment， such as BAF， A2/O， etc. Such wastewater treatment methods often require the addition of a certain amount of chemical agents to remove bacteria and toxic substances from the wastewater， which is easily lead to secondary pollution problem. How to achieve the completion of sewage treatment work in a low-energy and high-efficiency way is particularly important. At present， membrane technology has been widely used in pure water separation， purification of drinking water， etc. Compared with other treatment methods， the characteristics of ultrafiltration process can be attributed to low cost， easy preparation and good performance.

關(guān)鍵詞：市政污水處理;膜處理技術(shù);超濾工藝

Key words： municipal wastewater treatment;membrane treatment technology;ultrafiltration process

中圖分類號(hào)：U664.9+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）13-0214-02

1 膜處理技術(shù)原理及特點(diǎn)

1748年由Abblenallet（法國(guó)科學(xué)家）首次發(fā)現(xiàn)膜分離現(xiàn)象后，大量學(xué)者專家展開了膜研究。相比傳統(tǒng)分離過程相比，如過濾、精餾、脫色等，膜分離技術(shù)操作更便捷、設(shè)備更緊湊，更能降低能耗。目前在水處理領(lǐng)域膜處理技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。膜處理技術(shù)具有較為簡(jiǎn)單的工藝原理，是在過濾環(huán)節(jié)，經(jīng)泵加壓作用，按照一定流速，料液順著濾膜表面流動(dòng)，相比膜截留分子量的物質(zhì)分子，較大時(shí)則無需透過膜直接可向料罐內(nèi)流入;較小時(shí)則構(gòu)成透析液。因此膜系統(tǒng)共有回流液、透析液兩個(gè)出口。一定時(shí)間內(nèi)一定膜面積流出的透析液量可被看做是膜通量，也可稱為過濾速度。膜分離過程可看做是一個(gè)物理過程，按照孔徑大小劃分，包含微濾膜、超濾膜、納濾膜等類型，其選取的過濾方式為錯(cuò)流過濾、死端過濾法。其特點(diǎn)如下：

①無相態(tài)變化?？墒冀K存有原來的樣子，具有極低的能耗，相比蒸發(fā)濃縮其費(fèi)用僅為其10～30%。

②無化學(xué)變化。作為一個(gè)純物理過程，膜處理過程中不需要使用化學(xué)試劑等。

③良好選擇性。物質(zhì)分離可在分子級(jí)內(nèi)實(shí)施，相比其他濾材，具有極大優(yōu)勢(shì)。

④適應(yīng)性強(qiáng)。處理規(guī)模無限制，操作便捷，便于自動(dòng)化。

⑤能耗低。僅用電能即可驅(qū)動(dòng)，具有較低能耗。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

在膜組件內(nèi)污水過濾的方式為內(nèi)壓錯(cuò)流法，對(duì)膜組件兩端閥門適當(dāng)調(diào)節(jié)，可保證系統(tǒng)能夠恒壓運(yùn)作，通過濾液體積測(cè)定，將膜通量計(jì)算出來。同時(shí)也可利用閥門調(diào)節(jié)的方式，保證濾液流量不變。因本實(shí)驗(yàn)選取膜組件相同，因此膜有效面積也具有一致性。因此在不改變?yōu)V液流量的前提下，可看做是恒通量運(yùn)作，利用膜組件兩端壓力變化情況，將系統(tǒng)內(nèi)跨膜壓差計(jì)算出來。

本實(shí)驗(yàn)選用PVC超濾膜錯(cuò)流過濾裝置，其污水處理流程為：

第一，污水由污水處理廠取出，通過超濾膜處理后，獲取過濾液實(shí)行二級(jí)處理;

第二，過濾液經(jīng)二級(jí)超濾后，直接實(shí)施第三次超濾處理，重復(fù)進(jìn)行上述過程，直到濾液與相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)相符;

第三，所有濃縮液向原料槽內(nèi)返還，并均勻混合原料液，隨后再次過濾處理;

第四，污水經(jīng)各級(jí)處理后，即可對(duì)其水質(zhì)變化情況進(jìn)行分析、檢測(cè)。

2.2 試劑及分析方法

根據(jù)污水處理廠實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)試劑及材料可選用硫酸汞、去離子水、超純水、0.45μm醋酸纖維微孔膜等。水樣模擬配置時(shí)，需向250mL的0.01mol/L NaOH溶液內(nèi)摻加適量腐殖酸粉末，經(jīng)24h溶解后，通過移液管量取50mL加入1L去離子水內(nèi)，通過NaOH、HCI進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，待其值達(dá)到7.05時(shí)，即可進(jìn)行總需氧量的計(jì)算，即TOC=21.02mg/L。

本實(shí)驗(yàn)選取改性PVC中空纖維超濾膜材料，其過濾面積為0.8㎡，孔徑為0.01μm，長(zhǎng)度為24.7cm。超濾膜絲內(nèi)存有一定保護(hù)液，即乙醇、丙三醇等，需通過蒸餾水多次清洗，待濾液TOC基本等同于初始蒸餾水后，即可進(jìn)行污水處理。本實(shí)驗(yàn)在某污水處理廠取樣，需在4℃冰箱內(nèi)保存樣品，且在72h以內(nèi)使用完所有樣品，水質(zhì)主要指標(biāo)如表1所示。

2.3 結(jié)果及分析

2.3.1 恒通量條件下比跨膜壓差分析

通過跨膜壓差變化能夠?qū)⒊瑸V膜污染程度充分反映出來，實(shí)驗(yàn)濾液流量控制為每小時(shí)20、30、40L，在保證不改變?yōu)V液流量的情況下，對(duì)壓力計(jì)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，跨膜壓差值需一次間隔10min進(jìn)行記錄，跨膜壓差/純水跨膜差壓=系統(tǒng)比跨膜壓差值=TMP/TMP0。通量條件改變下，如圖1所示。

由此可見，將一個(gè)周期定為1h，濾液流量以每小時(shí)20、30、40L為準(zhǔn)，隨著時(shí)間的增加TMP/TMP0的發(fā)展趨勢(shì)存在一定差異?？傻贸?，通量增加，其TMP/TMP0增速就隨之加快。濾液流量為每小時(shí)20、30L的情況下，TMP/TMP0具有較為穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，相比初始值，1h后僅為其1.8、2.4倍。但濾液流量在每小時(shí)40L時(shí)，料液直接接觸膜后，即出現(xiàn)了膜污染問題，且TMP/TMP0在30min后呈現(xiàn)出直線上升趨勢(shì)，相比初始值，1h后達(dá)到了其16倍左右。該情況下，裝置溫度大大增加，隨著發(fā)熱問題的不斷加重泵運(yùn)轉(zhuǎn)困難，無法穩(wěn)定、正常地實(shí)施操作，系統(tǒng)運(yùn)行難度大，必須暫停系統(tǒng)。此時(shí)大大增加系統(tǒng)壓力，特別是高壓作用下，將有大量懸浮污染物，如膠體、顆粒等跑到膜組件內(nèi)部，不僅會(huì)出現(xiàn)進(jìn)料口膜孔被堵塞問題，還會(huì)在膜表面因沉積物大量附著、積壓，形成濾餅層，因壓力瞬時(shí)提升，進(jìn)而出現(xiàn)系統(tǒng)溫度、能耗增大等問題。通過上述分析，在污水處理中，應(yīng)選取每小時(shí)30L作為濾液流量。

2.3.2 超濾膜分級(jí)處理污水的效能

據(jù)大量實(shí)踐證明，通過PVC超濾膜三級(jí)過濾后污水水質(zhì)滿足一級(jí)A排放規(guī)定，因此，本文分析依據(jù)以三級(jí)過濾為準(zhǔn)，并以此展開敘述。

第一，跨膜壓差TMP變化。根據(jù)上述分析，選取每小時(shí)30L作為過濾液流量，污水經(jīng)超濾膜連續(xù)3次處理后，污水通過超濾膜三級(jí)處理后，系統(tǒng)TMP發(fā)生了極大變化。當(dāng)原污水被超濾膜直接過濾后，TMP增速迅速，為0.033～0.078MPa，相比初始?jí)毫Γ瑸槠?.5倍。由此可見，污水直接被處理時(shí)，膜污染速度加快，污染程度加大。但通過超濾膜分級(jí)處理后，則具有較為穩(wěn)定的TMP，整個(gè)運(yùn)行過程中，增加總量?jī)H為0.0015MPa，則表明一級(jí)處理后，污水內(nèi)的大量懸浮物被超濾膜截留，在膜表面此類懸浮物構(gòu)成濾餅層，膜阻力進(jìn)一步加大，減少膜通量。因水內(nèi)溶解性有機(jī)或無機(jī)物在二級(jí)、三級(jí)處理時(shí)在膜表面沉積，或?qū)δた锥氯?，?dǎo)致膜有效過濾面積降低，并增加過濾阻力。由能耗方面分析，在二級(jí)、三級(jí)污水處理中超濾膜技術(shù)可行。

第二，水質(zhì)變化。通過上述分析后，污水經(jīng)三級(jí)處理后水質(zhì)產(chǎn)生了極大改變，如表2所示。由此可見，三級(jí)處理后，水樣指標(biāo)均滿足一級(jí)A排放要求，具有較高去除率。

3 結(jié)束語

綜上所述，自改革開放以后，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程越來越快。為推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，必須做好市政污水處理工作。作為一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)的工作，市政污水處理不能一撮而就，應(yīng)由多方面、多角度加以完善。相比其他技術(shù)，膜技術(shù)作為一種新型除污分離技術(shù)，操作更便捷、設(shè)備更緊湊，更能降低能耗。因此，必須合理應(yīng)用膜技術(shù)，將其的優(yōu)勢(shì)在污水處理中充分發(fā)揮出來，以期為市政污水處理工作貢獻(xiàn)更大力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]田雄超.淺析膜處理技術(shù)對(duì)市政污水處理水平的提升[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（09）.

[2]劉琰，TYSKLINDM，韓梅，朱媛媛.瑞典市政污水處理的管理措施及啟示[J].環(huán)境污染與防治，2016（02）.

[3]劉琰，TYSKLINDM，韓梅，朱媛媛.市政污水處理面臨的問題及解決對(duì)策[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（18）.

[4]孫明亮.膜處理技術(shù)措施在市政污水處理領(lǐng)域中得到的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（17）.

[5]陳歡林，李盛姬，徐志剛，程麗華.突發(fā)事件的飲水安全檢測(cè)與膜處理技術(shù)[J].中國(guó)應(yīng)急救援，2010（04）.

[6]許超，俞海燕.關(guān)于市政污水處理中膜處理技術(shù)的運(yùn)用[J].化工管理，2016（14）.