超濾技術(shù)處理太湖水源水及應(yīng)對突發(fā)性苯胺污染中試研究.pdf

1、根據(jù)2007年實施的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，自來水的出水水質(zhì)要求進(jìn)一步提高，在全國突發(fā)性水質(zhì)污染事件頻發(fā)的形勢下太湖作為重要的飲用水水源地，研究新型的水處理工藝保障人們對飲用水安全性的要求愈發(fā)緊迫。超濾技術(shù)作為第三代凈水技術(shù)的核心在飲用水處理領(lǐng)域的前景廣闊，然而超濾技術(shù)處理太湖水源水的相應(yīng)研究較少，在超濾運(yùn)行過程中膜污染問題嚴(yán)重阻礙著超濾技術(shù)向市場的推進(jìn)。同時，超濾在運(yùn)行過程中運(yùn)行通量往往根據(jù)工作人員的經(jīng)驗進(jìn)行確定，缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)，這就會造

2、成水廠產(chǎn)水量低或膜污染過快等問題。近年來突發(fā)性水污染事故頻發(fā)，特別是苯胺類物質(zhì)的泄漏（如山西長治苯胺泄露事故）嚴(yán)重威脅到居民的飲用水安全。
　　本文為探索超濾技術(shù)處理太湖水源水應(yīng)用的可行性，以跨膜壓差（TMP）、高錳酸鹽指數(shù)、DOC、UV254、分子量分布、苯胺等為主要指標(biāo)，針對超濾系統(tǒng)的運(yùn)行通量選擇、膜污染因素、處理太湖水源水的效果進(jìn)行分析，探索超濾系統(tǒng)的出水特點。并研究了超濾組合工藝(粉末活性炭(PAC)—高錳酸鉀(KMnO4

3、)—超濾）對苯胺的去除效果，確定該工藝應(yīng)對突發(fā)性苯胺污染的可行性。主要結(jié)論如下:
　　為確定超濾膜運(yùn)行通量首先進(jìn)行了臨界通量的測量，結(jié)果表明:在當(dāng)前試驗條件下，該裝置的臨界通量在27～30 l/m2·h之間。然后又通過分析試驗期間不同運(yùn)行通量下跨膜壓差(TMP)的增長情況，確定了可持續(xù)通量為54 l/m2·h。最后，通過對比臨界通量和可持續(xù)通量下的TMP的變化情況、出水水質(zhì)的穩(wěn)定性以及極端進(jìn)水條件下超濾裝置的運(yùn)行狀況，在以太湖為水

4、源水的條件下，超濾裝置的運(yùn)行通量定為54 l/m2·h。
　　膜污染分析表明:原水水質(zhì)、進(jìn)水溫度和超濾系統(tǒng)的運(yùn)行通量都會不同程度的影響膜污染的發(fā)生。隨著原水濁度、有機(jī)物濃度的上升和進(jìn)水溫度的下降，超濾系統(tǒng)的運(yùn)行壓力會有所上升，在一個反洗周期內(nèi)其跨膜壓差(TMP)增長幅度也會相對增大，但經(jīng)過反沖洗后其運(yùn)行壓力基本可以恢復(fù)到過濾前水平;當(dāng)運(yùn)行通量升高到81 l/m2·h時運(yùn)行壓力會迅速升高，反沖洗后也難以恢復(fù)到過濾前水平，以該通量繼續(xù)

5、運(yùn)行，運(yùn)行壓力達(dá)到警戒值導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。
　　太湖水源水的TOC響應(yīng)值的分子量分布中以小分子物質(zhì)為主要組成部分，但該部分的UV響應(yīng)較弱，而大分子物質(zhì)的得TOC響應(yīng)值較低，紫外吸收強(qiáng)烈。超濾出水的分子量分布與太湖水源水相近，僅在TOC響應(yīng)值的分子量分布中分子量為900～1100或大于10000時響應(yīng)值有所差別。超濾系統(tǒng)出水的濁度穩(wěn)定在0.1NTU左右，出水中的高錳酸鹽指數(shù)穩(wěn)定在2mg/l～3mg/l之間，DOC濃度穩(wěn)定在3mg/l～4

6、mg/l之間;超濾對氨氮和UV254的去除效果不明顯。與水廠現(xiàn)運(yùn)行工.藝相比，超濾的出水水質(zhì)與砂濾出水相當(dāng)，但砂濾對氨氮有較好去除效果，出水中氨氮濃度小于0.02mg/l。
　　超濾系統(tǒng)在對原水中污染物的去除過程中，UV的響應(yīng)值去除效果較差，與系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)中UV254的變化基本吻合;原水中的污染物主要由中小分子有機(jī)物組成，相對于水廠的深度處理出水，超濾對中小分子的TOC響應(yīng)值去除效果非常不理想，去除率分別為0.81％和9.5

7、7％。特別是對中小分子中的紫外吸收能力強(qiáng)的有機(jī)物去除效率相對較低(炭濾:69.92％、88.47％，超濾:19.28％、60.87％)，超濾出水的TOC濃度僅能達(dá)到砂濾的出水水平。
　　在應(yīng)對苯胺突發(fā)性污染事件評價中，首先通過小試確定PAC與KMnO4的投加量。試驗結(jié)果顯示，在原水苯胺超標(biāo)5倍的情況下先投加PAC60mg/l，吸附15min后投加KMnO42.4mg/l可將苯胺控制在標(biāo)準(zhǔn)要求以下。其次進(jìn)行PAC與KMnO4聯(lián)用后超

8、濾優(yōu)化其投加量，結(jié)果表明在PAC投加濃度減少5mg/l的條件下超濾出水中苯胺的濃度可控制在標(biāo)準(zhǔn)以下。然后通過分析超濾組合工藝、直接超濾及水廠現(xiàn)運(yùn)行的臭氧活性炭工藝的出水，組合工藝的出水濁度優(yōu)于臭氧活性炭工藝出水，其余指標(biāo)差距較小，可滿足飲用水安全性要求。
　　論文進(jìn)行了運(yùn)行通量、膜污染因素及超濾技術(shù)對太湖水源水的處理效果的研究，為超濾裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供了科學(xué)可靠的運(yùn)行參數(shù)、合理的緩解膜污染措施，并闡明了超濾對太湖水源水的處理效果、