超濾膜集成工藝處理灤河水的中試研究.pdf

1、近年來隨著水環(huán)境的逐漸惡化,飲用水標(biāo)準(zhǔn)的逐漸提高,凈水廠常規(guī)處理工藝的局限性越發(fā)凸顯,傳統(tǒng)處理工藝的升級改造勢在必行。目前,超濾膜技術(shù)作為第三代城市凈水技術(shù)的核心技術(shù),受到越來越廣泛的關(guān)注。本研究結(jié)合天津市楊柳青水廠處理工藝的升級改造,以浸沒式超濾膜為基礎(chǔ),利用中試系統(tǒng),對超濾膜集成工藝進(jìn)行了深入研究,主要研究成果和結(jié)論如下:
　　(1)膜出水濁度與混凝劑的種類和投加量無關(guān)。采用不同混凝劑預(yù)處理后的膜出水濁度均在0.075NTU左

2、右,不同強(qiáng)化混凝技術(shù)對膜出水有機(jī)物的去除效能及對膜污染的控制效能有一定的相似性,均為PACl最優(yōu),FeCl3其次,AS最差。PACl對不同特性有機(jī)物的預(yù)處理效能優(yōu)于FeCl3和AS,尤其在去除親水性和小分子量有機(jī)物方面更具有優(yōu)勢。采用正交試驗(yàn)與加權(quán)評分法相結(jié)合的方法,綜合考慮膜系統(tǒng)出水水質(zhì)、△TMP及產(chǎn)水率三方面因素,得出膜系統(tǒng)最佳運(yùn)行參數(shù)為:膜通量18L/m2·h,過濾周期90min,5周期排空一次,反洗流量3.6m3/h,反洗時(shí)間6

3、0s,氣沖流量3.2m3/h。
　　(2)采用投影尋蹤聚類分析法對楊柳青水廠水源水進(jìn)行了水質(zhì)分期,將源水劃為了三個(gè)水質(zhì)期:低溫期(12月~次年3月);高藻期(6月~9月);正常期(4月~5月,10月~11月)。不同水質(zhì)期源水中溶解性有機(jī)物以強(qiáng)疏水性有機(jī)物和親水性有機(jī)物為主,其中又以分子量<500Da的有機(jī)物所占比例最高。考察膜集成系統(tǒng)對不同水質(zhì)期水中污染物的去除效能得出,各水質(zhì)期膜出水濁度均能保持在0.1NTU以下,顆粒物均小于1

4、0個(gè)/mL,對原水CODMn的去除率在45％左右,對UV254和DOC的去除率均在25%左右,對水中的細(xì)菌和藻類物質(zhì)幾乎可以全部去除;研究還發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對原水疏水性有機(jī)物和大分子量有機(jī)物具有較好的去除效能,而對親水性有機(jī)物和小分子量有機(jī)物去除效能較差。
　　(3)低溫期水中溶氣析出是影響膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素,采用控制初始和上限TMP的運(yùn)行方式雖然可在短期實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,但是會(huì)增加系統(tǒng)運(yùn)行的成本和難度,影響運(yùn)行的連續(xù)性,而采用

5、氣水分離和自控組合技術(shù),可有效實(shí)現(xiàn)水中氣泡的收集和排出,避免其對膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。高藻期經(jīng)預(yù)氯化后會(huì)使混凝出水中疏水性有機(jī)物和小分子量有機(jī)物含量增多,不僅降低了系統(tǒng)對有機(jī)物的去除效率而且加劇了膜污染;采用生物操控預(yù)處理技術(shù),可以有效降低原水中藻類的含量,出水藻類計(jì)數(shù)平均為2773萬個(gè)/L,比未采用生物操控技術(shù)時(shí)降低了約42.9%,并可在確保膜出水水質(zhì)的前提下,降低藻類對膜系統(tǒng)的影響,實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　(4)以受污染超

6、濾膜為研究對象,考察了不同水質(zhì)期EFM的清洗方式為:正常期和低溫期以檸檬酸清洗為主,間歇采用次氯酸鈉清洗,高藻期則采用相反的清洗方式。對低溫期和高藻期受污染膜表面進(jìn)行SEM和能譜儀分析,得出不同水質(zhì)期造成膜污染的物質(zhì)元素基本一致,區(qū)別在于低溫期膜污染主要為無機(jī)物污染,而高藻期為有機(jī)物污染;采用原子吸收分光光度法和GC/MS分析法對化學(xué)清洗洗脫液進(jìn)行成分分析后,認(rèn)為膜表面的無機(jī)物污染主要是由Fe鹽在膜表面的沉積造成的,而有機(jī)污染物主要為小

7、分子量不飽和疏水性芳香族化合物。
　　(5)采用實(shí)際工程與中試相結(jié)合的方式,對比常規(guī)工藝、壓力式膜工藝、浸沒式膜工藝的除污效能和經(jīng)濟(jì)性,對污染物的去除效能壓力式膜工藝略優(yōu)于浸沒式膜工藝,但相差不大,均優(yōu)于常規(guī)工藝,其中對濁度和耗氧量的去除率約比常規(guī)工藝提高了4%和6%,膜出水余鐵均<0.05mg/L;一次性產(chǎn)水率均高于85%;運(yùn)行成本常規(guī)工藝較低,分別比壓入式膜工藝和浸沒式膜工藝節(jié)省了32.2%和21.6%.采用構(gòu)建層次分析模型的