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    膜分离技术是一种新型的水处理技术。它可在室温、无相变条件下进行故具有广泛的适用性。本文分析了西江原水的超滤膜试验数据浅谈膜分离技术在给水处理中的应用。 关键词膜技术、超滤膜、西江原水 中图分类号991文献标识码文章编号 前言 20世纪初研发出混凝沉淀过滤消毒的净水工艺是第一代城市饮用水净化工艺也称为常规处理工艺。由于水环境污染在城市饮用水中发现了种类众多的对人体有毒害的微量有机污染物如致癌、致畸、致突变物质等和氯化消毒副产物而第一代工艺又不能对其有效地去除和控制。在这个背景下研发出了第二代城市饮用水净化工艺即在第一代工艺后面增加臭氧—颗粒活性炭处理工艺。第二代工艺使水中作为氯化消毒副产物前质的天然有机物和微量有机污染物得到有效去除大大提高了饮用水的化学安全性。该工艺近年来也在我国的一些大型水厂和经济发展较快地区的水厂中得到应用。广州市自来水公司南洲水厂就是采用常规工艺加臭氧—活性炭处理工艺出厂水质达到双标。 为了适应原水水质的变化和满足不断提高供水水质的需求以超滤为核心的组合工艺出现了该工艺被称为第三代城市饮用水净化工艺。膜工艺能较彻底去除病毒、细菌等包括“两虫”在内的微生物以及实现超低浊度小于01的出水。应用超滤技术对常规工艺进行升级换代改造将是今后城市饮用水净化工艺的一个新选择。 1超滤膜工艺的概述 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质在膜的一侧加以某种推动力时原料侧组分选择性地透过膜从而达到分离或提纯的目的。超滤法是用于截留水中分子量大于500而直径为0005~10μ的大分子和胶体如细菌、病毒、淀粉、树胶、蛋白质、粘土和油漆色料等因为这类液体在中等浓度时渗透压很小水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤膜运行压力偏低且保留了对人体有益的矿物质自来水厂膜处理目前多采用超滤工艺。 超滤膜应用于自来水处理具有以下突出的优势超滤膜的出水水质好水质稳定出水浊度几乎与原水水质无关出水浊度通常低于01出水微生物安全性高采用超滤可完全截留水体中的细菌、红虫、贾第虫和隐孢子虫等致病菌消毒副产物生成量极低超滤产水的化学安全性好超滤前可不投加混凝剂或者仅需投加少量的混凝剂因此超滤产水无残余金属离子如铁、锰等超标问题超滤工艺只用压力做推动力因此分离装置简单操作容易易于自控和维修超滤水厂供水规模灵活仅需要增减超滤膜组件即可适用于任何规模供水量的净化处理并且改扩建容易膜装置的标准化、模块化与相对集约化使传统水厂的施工周期缩短占地面积大为减少。 但超滤膜也有其一定的局限性比如对氨氮等溶解性指标的去除能力不足对工作环境的要求高必须放在有遮挡的地方避免冰冻和直接阳光照射等。 2西江原水超滤膜中试 中试基地位于佛山市三水区金本水厂内试验系统包括混凝沉淀砂滤常规处理系统和超滤处理系统。常规段进水流量13~153/混凝剂为投加量一般在45~160/沉淀池出水浊度在2以下。西江原水经混凝沉淀后分别进入三套超滤系统浸没式真空抽吸系统两套压力式超滤系统一套对比试验不同超滤膜和不同超滤系统的净水效果同时优化超滤系统的运行参数考察超滤系统化学清洗方式和效果。 21试验运行参数 常规段原水进水量为1533/投加混凝剂聚合氯化铝45~160/沉淀池每天排泥。砂滤池进水量143/滤速约为79/每天下午1800反冲洗一次反冲洗方式为水反冲洗15反冲洗强度为15/2。 膜天膜浸没式超滤系统额定膜通量35/2产水流量133/连续产水60然后用产水反向清洗和气擦洗3接着气擦洗2。清洗强度为水洗强度60/2气洗强度60/2。 美能浸没式超滤系统额定膜通量35/26片1252的膜产水量为273/浓水排放5%连续产水29分钟后停止产水并进行空气吹扫1分钟每天维护性清洗一次方式为在一次过滤周期后停止产水在膜池中加入次氯酸钠约40/吹扫15分钟不排水进入下一个过滤周期。 美能压力式超滤系统额定膜通量为78/2产水流量33/浓水回流量为10%连续产水28分钟后停止产水清洗2分钟气洗60排水60维护性清洗每三天一次程序为在一次清洗后充水40同时加入次氯酸钠约150/吹扫5分钟排水然后清洗两次再进入下一个过滤周期。 22试验结论 221西江原水常规处理与超滤膜处理水质对比 ①西江原水常规处理与超滤膜处理两种工艺的出水水质全分析表明超滤系统出水浊度低于砂滤出水浊度但两者除了浊度稍有区别之外其它各项指标基本相同。 ②由于超滤膜对胶体物质具有良好的截滤能力其出水浊度通常在010~014之间出水<2μ颗粒数在150个/以下而常规处理工艺得出水浊度通常在02~03之间出水<2μ颗粒数在1800个/以上。因此超滤膜对浊度的去除较常规处理工艺占有优势。研究表明当水中粒径大于2μ的颗粒数超过100个/时水中存在贾第虫、隐孢子虫的几率很大。超滤系统出水中的颗粒数远远少于砂滤池出水中的颗粒数超滤能够大大提高出水的微生物安全保障能力和水平。 ③由于砂滤池对溶解性有机物具有一定的去除能力故常规处理工艺对氨氮和的去除率略高于超滤膜处理工艺。 222各超滤系统对比 ①在金本水厂现场试验条件下美能压力式超滤系统、美能浸没式超滤系统以及膜天膜浸没式超滤系统出水浊度以及其它指标大致相当。其中美能压力式超滤系统出水浊度最小。 ②美能压力式超滤系统出水中粒径小于2μ的颗粒数少于100个/少于美能浸没式超滤系统和膜天膜超滤系统出水中的颗粒数。 ③在金本水厂现场试验条件下美能压力式超滤膜、美能浸没式超滤膜和膜天膜浸没式超滤膜的产水量分别为173、08、0783/2•产水率分别约为985%、95%、922%。 ④各超滤系统跨膜压力呈缓慢上升趋势。膜天膜浸没式超滤系统膜通量为35/29月21日至12月9日跨膜压力从16升高到了45美能浸没式超滤系统膜通量为35/29月21日至12月9日跨膜压力在88~148之间波动美能压力式超滤系统膜通量为78/211月18日至12月9日跨膜压力从41升高到了571。 ⑤当超滤膜受到一定污染时进行化学浸泡能有效降低系统跨膜压力恢复膜通量。膜天膜浸没式超滤系统先加500/清洗后加02%清洗跨膜压力从45降至25由于膜已经受到不可逆污染所以不能彻底清洗干净美能浸没式超滤系统先加500/清洗后加02%清洗跨膜压力从118降至98美能压力式超滤系统先加500/清洗后加02%清洗压力从551降至442。 3结论 从上面的中式成果分析超滤工艺在自来水厂运用已日渐成熟并显示其在水处理应用方面独特的优越性随着工业的进一步发展膜分离技术将有更广阔的应用前景。 参考文献 1谷兆祺中国水资源水利、水处理与防洪全书第一版北京中国环境科学出版社1999916 2郑领英、袁权展望21世纪的膜分离技术水处理技术1997233125 注文章内所有公式及图表请以形式查看。

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