UF膜與混凝聯用處理淮河水的中試試驗

論文類型	技術與工程	發表日期	2001-11-01
來源	2001年中日水處理技術國際交流會
作者	李景華,陸鈺珠,董秉直,曹達文,熊毅,徐
關鍵詞	淮河水超濾混凝膜壓差
摘要	本研究采用混凝超濾聯用處理工藝對淮河水進行了中試試驗。結果表明，膜出水濁度低于0.5NTU，CODMn低于3mg/L，色度為5度，氨氮低于0.5mg/L，均低于同期常規處理出水指標。超濾膜運行一個多月，膜壓差增長緩慢。

李景華¹　陸鈺珠²　董秉直³　曹達文³　熊毅³　徐強¹　范瑾初³
(1．淮南市公用事業局，2．淮南市節水辦，安徽淮南232007；3．同濟大學環境科學與工程學院，上海200092)

　　摘要：本研究采用混凝超濾聯用處理工藝對淮河水進行了中試試驗。結果表明，膜出水濁度低于0.5NTU，COD_Mn低于3mg/L，色度為5度，氨氮低于0.5mg/L，均低于同期常規處理出水指標。超濾膜運行一個多月，膜壓差增長緩慢。
　　關鍵詞：淮河水，超濾，混凝，膜壓差

Ultrafiltration of Huaihe River water source combined with coagulation treatment
LI Jing-hua¹　LU Yu-zhu²　DONG Bing-zhi³　CAO Da-wen³　XIONG Yi³　XU Qiang¹　FUN Jin-chu³
(1.Huainan Public Burear, 2.Huainan Water Save Office, Anhui Huainan 232007; 3.School of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)

　　Abstract:Ultrafiltration of Huaihe River water source combined with coagulation treatment with pilot-scale experiment was conducted. Thw results show that turbidity,COD_Mn, color and ammonia-nitrogen of membrane treated were below 3mg/L,5 and below 0.5mg/L respectively, all of which were below those traditional process treated. The transmembrane pressure increased slowly during more than one month of running.
　　Key words:Huaihe River water source, Ultrafiltration, coagulation, transmembrane pressure

1 前言

　　淮南市的主要飲用水水源的淮河由于水資源量不足，同時又受到工農業以及生活污水的污染，導致飲用水水質嚴重惡化，特別是上游開閘排污時，由于工業污水的集中排放，飲用水水質問題尤其突出，給淮南市人民生活造成嚴重影響。由于目前自來水廠采用傳統處理工藝無法有效地去除水中有機物，因此，必須尋求新的處理飲用水處理方法。
　　膜分離法代表2l世紀飲用水技術發展方向，具有占地面積小，出水水質好，自動化程度高等特點11l。由于超濾膜截留分子量較大，無法去除水中的溶解性有機物，故本研究采用混凝和超濾膜聯用技術對淮河水進行試驗。

2 試驗方法與裝置

2.1 水質
　　中試試驗期間的淮河水(淮南段)主要水質指標如下表所示。
2.2　試驗裝置
　　選擇混凝＋預處理＋UF膜作為中試處理工藝。工藝中各處理單元的作用為：
　　·混凝：將水中大部分的懸浮固體和部分有機物通過混凝形成微絮凝體；
　　·砂濾：截留混凝形成的絮凝體，去除水中大部分的懸浮固體和大分子有機物，提高膜通量；
　　·UF膜：截留水中微小絮凝體，去除水中殘留的懸浮固體和有機物，進一步提高水質。

表1　淮河水主要水質指標 水質指標變化范圍平均水溫（℃） 7～21 13 pH 7.3～7.7 7.5 濁度（ntu） 15～40 24 色度（度） 25～40 27 氨氮（mg/L） 0.3～2.8 0.99 COD_Mn（mg/L） 1.61～7.71 3.12

　　試驗用膜采用日本東麗公司提供的中空纖維超濾膜，膜材質為聚丙烯腈，孔徑0.01μm。每個膜組件的過濾面積為12m^{2,試驗采用１個膜組件。過濾方式為終端過濾，透水通量為１m³/m².d。
　　試驗在淮南市第３水廠內進行。
　　處理工藝流程如圖１所示。}

　　原水由原水箱經原水泵進入砂濾柱，混凝劑由計量泵注入原水?；炷齽┎捎脡A式氯化鋁，投加量為12mg/L(以Al₂O₃計)。投加了混凝劑的原水進入濾池底部，由下往上通過整個砂層，出水進入中間水箱。再由泵將砂濾水注入膜組件，膜過濾水進入出水箱。為了防止微生物在膜表面繁殖，在過濾結束前5min，計量泵自動將次氯酸鈉注入膜組件，加藥量為2～3mg/L。
　　整個運行周期是1hr，實際過濾時間50min，過濾結束后，反沖洗立即開始。砂濾柱的反沖洗泵開動，將原水由下往上進行反沖洗，反沖洗廢水由濾柱上部的溢流管排出。砂濾柱反沖洗時間7min。膜反沖洗與砂濾柱反沖洗同時進行。首先是水反沖，膜反沖洗泵將膜出水注入膜組件，由膜內向外進行反沖，時間為1min。然后是空氣清洗，空氣泵將空氣注入膜組件內，搖動膜中空纖維，清除附著在膜表面的污物，時間為2min。最后是排水，排水電磁閥自動開啟，在空氣壓力的作用下，將清洗下的污水排出膜組件；
　　整個運行過程為全自動化控制進行。

3．試驗結果與討論

3．1 濁度的去除
　　由圖2可知，膜出水的濁度始終低于0.5NTU，而同期的淮南第3水廠出水的濁度在1～2.5NTU。由此可見，膜處理出水的濁度低于常規處理工藝出水的濁度。本試驗結果充分證實了膜過濾在去除濁度上的優越性。

3．2 COD_Mn的去除
　　試驗期間淮河水的COD_Mn在2～4mg/L之間波動。由圖3可見，膜處理出水的COD_Mn在l～3mg/L之間，而同期常規處理出水的COD_Mn在2～4mg/L。就COD_Mn去除率而言，常規處理在13～39％之間，平均為29％；而膜處理在40～87%，平均為60％。膜處理去除COD_Mn的效果比常規處理的高出近1倍。而且常規處理的混凝劑投加量一般在30mg/L(以Al₂O₃計)左右，由此可見，混凝-膜處理工藝不僅去除有機物的效果好，而且混凝使用量也比常規處理的節省近三分之一。
　　國家衛生部最新頒布的《生活飲用水水質衛生規范》中規定飲用水的COD_Mn在3mg/L以下。由于常規工藝的COD_Mn去除率在30%左右，為了保證飲用水的COD_Mn達標，要求水源的COD_Mn在4mg/L左右。由于受到上游工業污水排放的影響，淮河水的COD_Mn常常高于4mg/L。因此，常規處理的飲用水的COD_Mn達不到國家標準的情況在所難免。而膜處理的較高的COD_Mn去除率可以有效地緩解這一矛盾。

3．3 色度的去除
　　淮河原水的色度在20～30度之間。由圖4可見，膜處理系統出水的色度穩定在5度，而同期的常規處理出水的色度在10度。由此可見，膜處理出水的色度僅為常規處理的一半。

3．4 氨氮的去除
　　淮河原水的氨氮在0.5—1.4mg/L之間。由圖5可見，膜處理出水的氨氮一般低于O.5mg/L，而同期常規處理出水的氨氮常常高于0.5mg/L。這表明膜處理去除氨氮的效果也優于常規處理。
3．5 膜壓差變化
　　由于本試驗采用固定出水量的方法，因此，隨著膜過濾的進行，水中的有機物和膠體會黏附或進入膜孔徑內，導致膜壓差逐漸上升。膜壓差上升速度的快慢直接關系到膜處理的實用化。膜壓差變化如圖6所示，運行一個多月后的膜壓差僅增加0.03MPa，如果扣除溫度變化的影響，膜壓差僅增加0.02MPa。這表明本研究采用混凝仰過濾作為膜處理的預處理是成功的，本膜處理系統可以實現在較高通量下的長期運行。