超濾膜工藝在污水回用中的應(yīng)用中試

陳福亮

（光山縣環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測站 河南信陽 465450）

引言

膜處理技術(shù)是水處理的關(guān)鍵技術(shù)，也被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境工程等中溶質(zhì)的分離和增濃，常應(yīng)用于其他分離技術(shù)難以完成的膠狀懸浮液的分離，且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。超濾膜分離技術(shù)也被認(rèn)為是21世紀(jì)最具產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的高新技術(shù)之一。國內(nèi)超濾膜技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域廢水回用，作為反滲透預(yù)處理。

1 超濾膜工藝概述

1.1 超濾膜工藝原理

超濾膜工藝是以超濾膜作為過濾介質(zhì)，在膜的兩側(cè)施加壓力，當(dāng)污水流經(jīng)膜的表面時(shí)，污水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)等被膜截留，水、無機(jī)鹽以及小分子物質(zhì)透過膜，實(shí)現(xiàn)了污水溶液凈化、分離效果。

1.2 超濾膜中試內(nèi)容

選擇膜絲材料，以及運(yùn)行方式。其中，（1）膜絲材料的選擇是根據(jù)中試內(nèi)容為同一條件下不同廠家膜材料出水通量及出水水質(zhì)，以選擇符合企業(yè)或水廠水質(zhì)的膜。（2）選擇運(yùn)行方式。超濾膜中試采用內(nèi)壓式、外壓式試驗(yàn)，以觀察膜通量及出水的水質(zhì)。

1.3 超濾膜工藝特點(diǎn)

目前，超濾膜工藝中水回用中試主要有浸沒式超濾和壓力式超濾。（1）浸沒式超濾工藝，主要采用韌性和強(qiáng)度較強(qiáng)，具有較好抗氧化、耐酸堿性能的聚偏氟乙烯中空纖維組件。浸沒式超濾工藝原水適應(yīng)性強(qiáng)，能夠有效去除細(xì)菌、病毒以及污水中的懸浮顆粒物等。（2）壓力式超濾工藝自動化程度高，操作簡便，占地小等。總之，浸沒式超濾與壓力式超濾相比，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)于污染嚴(yán)重的水質(zhì)預(yù)處理，以及處理規(guī)模較大的工程。而壓力式超濾工藝單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)水量要多于浸沒式。

2 實(shí)驗(yàn)條件

2.1 中試裝置

超濾膜污水回用中試的裝置包括泵、UF膜組件、化學(xué)藥劑泵、反洗水箱，反洗泵等等。中試裝置為全自動控制。進(jìn)水為污水處理廠處理后的二級出水，與再生水廠的進(jìn)水水質(zhì)一致。

2.2 中試組件及參數(shù)

UF膜組件采用聚偏氟乙烯材料，選擇的是外壓中空纖維膜，聚氯乙烯材料制成的外殼。將UF膜親水處理，提升UF膜的抗氧化性，抑制膜組件中的微生物繁殖，有效去除污水回用中試中的細(xì)菌、病菌、細(xì)顆粒物以及膠體等等（見圖1）。

圖1 UF膜中實(shí)工藝流程

3 實(shí)驗(yàn)效果分析

3.1 濁度處理效果

污水處理中的主要指標(biāo)之一便是濁度的處理效果，它能夠反映超濾膜工藝對反應(yīng)水中的膠體、顆粒物的處理效果。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論是浸沒式還是壓力式超濾膜處理，濁度指標(biāo)的處理均優(yōu)于傳統(tǒng)膜處理工藝，且超濾膜處理污水中試中的濁度不會隨著原水濁度變化而發(fā)生變化。

3.2 氨氮去除效果

氨氮是污水處理中的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，采用超濾膜工藝處理污水，既能夠有效截留原水懸浮固體物，對氨氮的處理效果也較傳統(tǒng)工藝具有一定優(yōu)勢。隨著流通量的增加，聚偏氟乙烯對亞硝酸鹽氮去除效果逐漸變差，但可以通過投加一定量的次氯酸鈉，能夠有效滿足超濾出水的余氯要求，使中水中試實(shí)驗(yàn)達(dá)標(biāo)。

3.3 錳去除效果

通過超濾膜工藝處理后，中水中的出水高錳酸鉀去除率平均為5%，可見，超濾膜工藝對于高錳酸鉀的去除效果一般，但基本都能夠滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 細(xì)菌去除效果

從中試出水大腸桿菌指標(biāo)檢測來看，未有檢測出大腸桿菌，符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，超濾膜工藝的應(yīng)用中，氯的投加量明顯小于傳統(tǒng)工藝所需的氯的投加量。因此，超濾膜工藝的運(yùn)行費(fèi)用較低，且副產(chǎn)物少于傳統(tǒng)工藝。超濾膜工藝具有明顯優(yōu)勢。

4 結(jié)論

4.1 系統(tǒng)通量

產(chǎn)水通量的選擇會直接影響到產(chǎn)水量的大小，膜通量越大，透膜壓力（TMP）越大，所需進(jìn)水壓力就越高。膜通量設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合進(jìn)水潛在的污染程度而定，產(chǎn)水通量的持續(xù)增加，會導(dǎo)致膜面的污染物含量也會增加，產(chǎn)水通量高的系統(tǒng)污染速率和清洗頻率就相應(yīng)的增加，鑒于液體粘度隨著溫度的變化而相應(yīng)的產(chǎn)生變化。因此，膜通量的設(shè)計(jì)應(yīng)參考進(jìn)水潛在污染程度。

4.2 系統(tǒng)清洗

采用的全自動化超濾膜技術(shù)，實(shí)驗(yàn)中間隔30分鐘系統(tǒng)會自動清洗一次，反洗時(shí)間為2分鐘/次，反洗同時(shí)進(jìn)行氣擦洗，氣洗時(shí)間為40s/次。物理清洗能有效恢復(fù)膜通量，但隨著時(shí)間延長，恢復(fù)效果變差。

結(jié)語

隨著生物工程、食品工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)和環(huán)境保護(hù)的應(yīng)用要求，超濾膜技術(shù)的發(fā)展朝著以下方向發(fā)展：（1）耐高溫的合成聚合物膜和無機(jī)超濾膜的開發(fā)和研制，在生物工程及醫(yī)藥工業(yè)來水處理中極為重要。（2）耐污染超濾膜的研制是重點(diǎn)，提高有效成分的回收率。