長江原水超濾膜處理工藝研究.pdf

1、因工藝簡單且處理水質(zhì)好，膜分離技術(shù)在飲用水處理方面令人關(guān)注。通過小試試驗并結(jié)合12m3/d的中試模型試驗，本研究對超濾膜分離長江(鎮(zhèn)江段)原水的工藝進行了探討。中試試驗驗證了小試試驗的研究結(jié)果。中小試采用的聚丙烯腈(PAN)中空纖維超濾膜均由日本東麗公司提供，中試采用終端過濾全自動化運行方式。試驗結(jié)果表明：有機物分子量分布采用UF法測定：測定結(jié)果表明：水中DOC、UV254和THMFP夏秋兩季含量較多，而冬春季較少；一年中的

2、DOC、UV254(AMW3kDaltons分別為66％和59.3％。三氯甲烷生成潛能(THMFP)在冬春季節(jié)主要是由分子量>30kDaton的有機物組成，夏秋季節(jié)則相反，其變化沒有一定的規(guī)律性。長江原水直接膜過濾工藝：試驗證明本工藝不適合長江鎮(zhèn)江段原水超濾膜處理工藝。在超濾膜前設(shè)置預(yù)處理工序非常重要、必不可少。自來水直接超濾：隨著膜運行時間的持續(xù)，膜被污染的程度

3、越嚴重，膜通量恢復(fù)也越差。因此，在超濾膜運行中，必須掌握好適當(dāng)?shù)臎_洗頻率，盡量減少膜污染。本研究首次從應(yīng)用角度考慮，提出由膜污染引起的水洗不可逆阻力概念并建立了每次沖洗后水洗不可逆膜阻力公式。原水微絮凝砂濾+超濾：混凝劑采用無機(聚鐵)及有機(聚銨)兩種。通過長江原水結(jié)合配水試驗均證明，無論采用何種類型的混凝劑，濁度大部分在微絮凝砂濾過程中被去除，經(jīng)過超濾膜處理后，其出水濁度維持在0.07NTU以下。綜合分析各項處理指標(biāo)，

4、確定本處理工藝聚鐵和聚銨的最佳加藥量分別為6-8mg/L和0.4-0.8mg/L。這一結(jié)論對中試試驗有很重要的指導(dǎo)意義。接觸絮凝砂濾+超濾中試：水中各種雜質(zhì)得到不同程度的去除，其中，濁度和細菌、大腸桿菌平均去除率分別為99.9％，100％；CODMn、DOC、UV254和THMFP平均去除率分別為26.15％，38.32％，51.49％和43.68％。與同期采用常規(guī)工藝的生產(chǎn)運行相比，本系統(tǒng)水質(zhì)優(yōu)且節(jié)約約2/3混凝劑藥量。超濾

5、系統(tǒng)連續(xù)運行6個月以來，由污染引起的水洗不可逆膜壓差初始值為0.02MPa，增加至0.059MPa，增加很緩慢。Ames試驗表明：超濾膜過濾水致突變?yōu)殛幮?。因此，針對長江(鎮(zhèn)江段)原水而言，采用接觸絮凝砂濾+超濾處理工藝處理工藝是可行的。原水+氧化劑+微絮凝砂濾+超濾：本研究將高鐵酸鉀氧化劑同微絮凝砂濾作為超濾膜預(yù)處理工藝。在高鐵酸鉀投量有限的情況下，高鐵酸鉀將水中的大分子量級的有機物氧化成小分子量，降低了微絮凝砂濾去除有機

6、物的效率，從而使DOC等去除效率反而降低。這是本研究的一個重要發(fā)現(xiàn)。因此，在存在混凝沉淀或微絮凝過濾的條件下，投加氧化劑要慎重。原水+粉末活性炭+微絮凝砂濾+超濾：與微絮凝超濾+超濾工藝相比，各有機物去除率提高40％。PAC主要對AMW<3kDaltons有機物去除效果顯著，混凝則對AMW>3kDaltons的有機物去除效果好。水的pH值對本工藝系統(tǒng)運行效率影響很大。調(diào)節(jié)pH值，會改變水中有機物原來的組成結(jié)構(gòu)。當(dāng)水的pH值降

7、低時，水中小分子量溶解性有機物比例隨之降低。在酸性環(huán)境下，膜運行通量及其恢復(fù)率較好，濁度、DOC、UV254、THMFP的去除效果普遍高于中性或堿性條件。此外，在本試驗的pH值下，本工藝系統(tǒng)均存在一個最佳粉末活性炭投量。在pH=5時，粉末活性炭最佳投量為20mg/L；在pH=7時，粉末活性炭最佳投量為40mg/L；在pH=10時，粉末活性炭最佳投量為80mg/L(本試驗粉末活性炭投量范圍內(nèi))。因此，酸性條件下所需粉末活性炭最

8、佳投量最少，對各物質(zhì)的去除效果較為穩(wěn)定，這是本研究的一個新發(fā)現(xiàn)。超濾膜污染和清洗：試驗結(jié)束后，對超濾膜進行酸洗(0.1mol鹽酸+3％草酸)和次氯酸鈉(700mg/L)清洗。結(jié)果表明：由膜污染引起的膜壓差得到一定程度的恢復(fù)(由0.16MPa降到0.075MPa)，酸洗效果較好，次氯酸鈉清洗效果較差。作者首次通過清洗液的水質(zhì)檢測、膜面掃描、清洗液分子量分布等多角度分析認為：引起膜污染的有機物，大都是非極性或弱極性的AMW<50