摘要: 本研究 采用混凝超滤联用处理工艺对淮河水进行了中试试验。结果表明,膜出水浊度低于0.5NTU,CODMn 低于3mg/L,色度为5度,氨氮低于0.5mg/L,均低于同期常规处理出水指标。超滤膜运行一个多月,膜压差增长缓慢。
关键词: 淮河水 超滤 混凝 膜压差
Ultrafiltration of Huaihe River water source combined with coagulation treatment
Abs tract :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
淮南市的主要饮用水水源的淮河由于水资源量不足,同时又受到工农业以及生活污水的污染,导致饮用水水质严重恶化,特别是上游开闸排污时,由于工业 污水的集中排放,饮用水水质问题 尤其突出,给淮南市人民生活造成严重影响 。由于目前 自来水厂采用传统处理工艺无法有效地去除水中有机物,因此,必须寻求新的处理饮用水处理方法 。 膜分离法代表2l世纪饮用水技术发展 方向,具有占地面积小,出水水质好,自动化程度高等特点11l。由于超滤膜截留分子量较大,无法去除水中的溶解性有机物,故本研究采用混凝和超滤膜联用技术对淮河水进行试验。
2 试验方法与装置
2.1 水质 中试试验期间的淮河水(淮南段)主要水质指标如下表所示。2.2 试验装置 选择混凝+预处理+UF膜作为中试处理工艺。工艺中各处理单元的作用为: ·混凝:将水中大部分的悬浮固体和部分有机物通过混凝形成微絮凝体; ·砂滤:截留混凝形成的絮凝体,去除水中大部分的悬浮固体和大分子有机物,提高膜通量; ·UF膜:截留水中微小絮凝体,去除水中残留的悬浮固体和有机物,进一步提高水质。
表1 淮河水主要水质指标 水质指标
变化范围
平均
水温(℃)
7~21
13
pH
7.3~7.7
7.5
浊度(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
试验用膜采用日本东丽公司提供的中空纤维超滤膜,膜材质为聚丙烯腈,孔径0.01μm。每个膜组件的过滤面积为12m2,试验采用1个膜组件。过滤方式为终端过滤,透水通量为1m3 /m2 .d。 试验在淮南市第3水厂内进行。 处理工艺流程如图1所示。
原水由原水箱经原水泵进入砂滤柱,混凝剂由计量泵注入原水。混凝剂采用碱式氯化铝,投加量为12mg/L(以Al2 O3 计)。投加了混凝剂的原水进入滤池底部,由下往上通过整个砂层,出水进入中间水箱。再由泵将砂滤水注入膜组件,膜过滤水进入出水箱。为了防止微生物在膜表面繁殖,在过滤结束前5min,计量泵自动将次氯酸钠注入膜组件,加药量为2~3mg/L。 整个运行周期是1hr,实际过滤时间50min,过滤结束后,反冲洗立即开始。砂滤柱的反冲洗泵开动,将原水由下往上进行反冲洗,反冲洗废水由滤柱上部的溢流管排出。砂滤柱反冲洗时间7min。膜反冲洗与砂滤柱反冲洗同时进行。首先是水反冲,膜反冲洗泵将膜出水注入膜组件,由膜内向外进行反冲,时间为1min。然后是空气清洗,空气泵将空气注入膜组件内,摇动膜中空纤维,清除附着在膜表面的污物,时间为2min。最后是排水,排水电磁阀自动开启,在空气压力的作用下,将清洗下的污水排出膜组件; 整个运行过程为全自动化控制进行。
3.试验结果与讨论
3.1 浊度的去除 由图2可知,膜出水的浊度始终低于0.5NTU,而同期的淮南第3水厂出水的浊度在1~2.5NTU。由此可见,膜处理出水的浊度低于常规处理工艺出水的浊度。本试验结果充分证实了膜过滤在去除浊度上的优越性。
3.2 COD Mn 的去除 试验期间淮河水的COD Mn 在2~4mg/L之间波动。由图3可见,膜处理出水的COD Mn 在l~3mg/L之间,而同期常规处理出水的COD Mn 在2~4mg/L。就COD Mn 去除率而言,常规处理在13~39%之间,平均为29%;而膜处理在40~87%,平均为60%。膜处理去除COD Mn 的效果比常规处理的高出近1倍。而且常规处理的混凝剂投加量一般在30mg/L(以Al2 O3 计)左右,由此可见,混凝-膜处理工艺不仅去除有机物的效果好,而且混凝使用量也比常规处理的节省近三分之一。 国家卫生部最新颁布的《生活饮用水水质卫生规范》中规定饮用水的COD Mn 在3mg/L以下。由于常规工艺的COD Mn 去除率在30%左右,为了保证饮用水的COD Mn 达标,要求水源的COD Mn 在4mg/L左右。由于受到上游工业 污水排放的影响 ,淮河水的COD Mn 常常高于4mg/L。因此,常规处理的饮用水的COD Mn 达不到国家标准的情况在所难免。而膜处理的较高的COD Mn 去除率可以有效地缓解这一矛盾。
3.3 色度的去除 淮河原水的色度在20~30度之间。由图4可见,膜处理系统出水的色度稳定在5度,而同期的常规处理出水的色度在10度。由此可见,膜处理出水的色度仅为常规处理的一半。
3.4 氨氮的去除 淮河原水的氨氮在0.5—1.4mg/L之间。由图5可见,膜处理出水的氨氮一般低于O.5mg/L,而同期常规处理出水的氨氮常常高于0.5mg/L。这表明膜处理去除氨氮的效果也优于常规处理。3.5 膜压差变化 由于本试验采用固定出水量的方法 ,因此,随着膜过滤的进行,水中的有机物和胶体会黏附或进入膜孔径内,导致膜压差逐渐上升。膜压差上升速度的快慢直接关系到膜处理的实用化。膜压差变化如图6所示,运行一个多月后的膜压差仅增加0.03MPa,如果扣除温度变化的影响,膜压差仅增加0.02MPa。这表明本研究 采用混凝仰过滤作为膜处理的预处理是成功的,本膜处理系统可以实现在较高通量下的长期运行。
4 结论
本研究采用混凝超滤联用处理工艺对淮河水进行了中试试验。结果表明,膜出水浊度低于0.5NTU,COD Mn 低于3mg/L,色度为5度,氨氮低于0.5mg/L,均低于同期常规处理出水指标。而且混凝剂投加量仅为常规处理的三分之一。超滤膜运行一个多月,膜压差增长缓慢。
参考 文献 [1]董秉直,曹达文,范瑾初.膜技术应用 于净水处理的研究和现状.给水排水,1999,25(1):28~3l