DQZHAN技術(shù)訊：超濾技術(shù)在微污染水源水處理中的研究與應(yīng)用

膜處理技術(shù)與常規(guī)處理相比.出水有很好的穩(wěn)定性.占地面積小.自動化程度高.維護(hù)成本低.加上近年膜造價(jià)的不斷降低以及強(qiáng)抗污染膜材的出現(xiàn).膜技術(shù)在微污染水源水領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用超濾膜幾乎能將**、病毒、兩蟲(隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲)、藻類以及水生生物等全部去除，降低了后續(xù)**加氯量.減少了**副產(chǎn)物的生成.既保障了飲用水的微生物**性.也提高了飲用水的化學(xué)**性由于低壓膜(超濾膜和微濾膜)的孔徑較大.無法有效地截留水中溶解性有機(jī)物.許多研究表明溶解性有機(jī)物是造成膜污染的主要閃素.因此在超濾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中往往將超濾膜與粉末活性炭、混凝等工藝組合，形成深度處理膜工藝.

超濾技術(shù)在微污染水源水處理中的研究與應(yīng)用

1 粉末活性炭/超濾組合工藝

粉末活性炭因特殊的多孔隙結(jié)構(gòu).比表面積大.具有較強(qiáng)的吸附作用.粉末活性炭與超濾膜聯(lián)用形成深度處理膜工藝.可以把活性炭對低分子有機(jī)物的吸附作用和超濾膜對大分子有機(jī)物以及**等病原微生物的篩分作用很好的結(jié)合.彌補(bǔ)超濾膜不能有效去除小分子有機(jī)污染物的缺陷.大大提高了有機(jī)物的去除率.而且大量研究表明粉末活性炭對膜污染也有一定的延緩作用。

1.1 對水中污染物的去除效果

喬鐵軍等采用活性炭/超濾組合工藝處理南方微污染原水的研究表明：組合工藝出水濁度一般為0.01—0.03NTU，粒徑大于2urn 的顆粒數(shù)低于10個(gè)/mL，對COD~、UV 和TOC的去除率分別為47%、88%和60% .其中炭吸附起主要作用，分別占39%、86%和57%：總**數(shù)和異養(yǎng)菌平板計(jì)數(shù)(HPC)在超濾出水中分別為0—5CFU/mL和0～40CFU/mL.顯著提高了微生物**保障水平。夏圣驥等以松花江水為水源，用粉末活性炭吸附作為超濾的預(yù)處理工藝。結(jié)果表明：PAC/UF工藝的出水濁度在0.15NTU左右.而且不受進(jìn)水濁度的影響：原水不經(jīng)過PAC吸附直接超濾時(shí).膜出水有機(jī)物濃度和膜進(jìn)水有機(jī)物濃度存在線性關(guān)系;單純超濾對uV254的平均去除率僅為10%左右.對溶解性有機(jī)碳(DOC)的平均去除率在8%左右：加入PAC吸附后對有機(jī)物的去除有明顯提高.UVz54的平均去除率達(dá)63% ，PAC/UF工藝對天然水中有機(jī)物的去除特別有效。

超濾膜工藝對水中顆粒物和膠體物質(zhì)的物理篩分作用完全可以保障出水渾濁度.水中的有機(jī)物是**副產(chǎn)物的前驅(qū)物.由于粉末活性炭能有效地吸附小分子量有機(jī)物.因此粉末活性炭/超濾膜工藝能較好去除有機(jī)物和**副產(chǎn)物。

超濾技術(shù)在微污染水源水處理中的研究與應(yīng)用

1.2 投加粉末活性炭對膜通量、膜污染的影響

董秉直等采用粉末活性炭/超濾膜處理微污染原水試驗(yàn)表明：投加PAC能有效地降低膜過濾阻力.提高膜過濾通量減緩膜污染 。孫治榮采用PAC/UF一體化反應(yīng)器處理微污染水源水的試驗(yàn)表明：在UF反應(yīng)器中添加PAC.COD 的去除率較未添加時(shí)可提高20% 30%左右.系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后.膜比通量是不添加PAC時(shí)的2倍左右.可有效地延緩膜污染的發(fā)生在改善膜通量和防止膜污染方面眾多研究表明：投加PAC可以有效地降低膜過濾阻力.提高膜過濾通量.減緩膜污染.PAC對大量小分子污染物的有效吸附去除是膜污染狀況改善的重要原因.同時(shí)PAC投加量也是至關(guān)重要的參數(shù)。

2 混凝/超濾組合工藝

混凝工藝通過電性中和、卷掃、吸附架橋等作用可改變原水中懸浮顆粒的尺寸分布.從而增強(qiáng)了對超濾膜不能去除的小顆粒和溶解性污染物的去除作用.混凝還可改變顆粒物的表面電性.使濾餅層不會緊密附著在膜表面 采用混凝作為預(yù)處理能夠緩解膜污染并改善超濾膜對有機(jī)物的去除能力.混凝/超濾膜聯(lián)用處理飲用水是目前研究*為廣泛的技術(shù)之一.而且逐漸得到了應(yīng)用 混凝/超濾組合通常有2種方式：① 將混凝形成的礬花去除后進(jìn)膜過濾.類似于常規(guī)處理/UF：② 不去除礬花直接進(jìn)膜過濾.即在線混凝(in-Iine coagulation)/UF工藝

2.1 對水中污染物的去除效果

超濾技術(shù)在微污染水源水處理中的研究與應(yīng)用

李偉英等采用混凝/超濾膜聯(lián)用處理長江地表原水的中試試驗(yàn)表明：該工藝濁度去除率達(dá)99.9%，對DOC、COD和UV 的去除率分別為44.4% 、21.2%和53.3%，與同期采用常規(guī)工藝相比.該工藝水質(zhì)優(yōu)且節(jié)約2/3混凝劑..黃靜等16 2研究了直接超濾、粉末炭/超濾、混凝/超濾3種工藝的除污特性和相應(yīng)的氯}肖毒效能.結(jié)果表明：混凝/超濾能將出水濁度控制在0.1NTU以下.去除率高于99% .能在一定程度上提高對溶解性有機(jī)物、氨氮、**副產(chǎn)物前體物的去除效果，降低氯**副產(chǎn)物生成勢.

混凝/超濾組合工藝對濁度及微生物的去除效果在眾多研究中都得到肯定.且能夠有效提高溶解性有機(jī)物的去除率 一般情況下.混凝超濾工藝出水可保持在0.2NTU以下.出水水質(zhì)穩(wěn)定.明顯優(yōu)于常規(guī)處理工藝

2.2 投加混凝劑對膜通量、膜污染的影響

董秉直等研究發(fā)現(xiàn)混凝能有效提高膜過濾通量.防止膜污染。卞如林等8研究認(rèn)為.膜污染是大分子的腐殖酸造成的.混凝處理能有效地去除大分子的腐殖酸.能有效地防止膜污染。但一些試驗(yàn)卻表明，混凝非但不能提高膜通量.反而加重了膜污染 Veronigue9進(jìn)行了有混凝預(yù)處理和膜直接處理Seine River的比較試驗(yàn)，結(jié)果表明：盡管混凝能有效地去除DOC和降低膜過濾阻力.但無法降低膜污染的速度和程度許多研究者對天然有機(jī)物造成膜污染的機(jī)理進(jìn)行了大量研究.認(rèn)為有機(jī)物的特性如親疏水性和相對分子質(zhì)量的大小對膜通量的影響很大.導(dǎo)致膜污染的有機(jī)物并非它們的總量.而是有機(jī)物的某些特殊的組分 T.Carroll的試驗(yàn)表明.混凝可有效去除疏水性和極性親水性有機(jī)物.而對中性親水性有機(jī)物的效果甚微.相對分子質(zhì)量較小的中性親水性有機(jī)物是造成膜通量下降的主要因素。而陳艷研究認(rèn)為，中性親水性有機(jī)物僅造成通量的緩慢下降.而造成通量急劇下降的主要有是疏水性有機(jī)物 Kerry等發(fā)現(xiàn)相對分子質(zhì)量越大的有機(jī)物.引起的通量下降也越大。董秉直等研究表明，相對分子質(zhì)量大于1000的有機(jī)物是造成膜污染的主要因素.相對分子質(zhì)量小于1000的有機(jī)物對膜污染的影響較?。夯炷欠裼行У胤乐鼓の廴九c混凝后殘留在水中相對分子質(zhì)量大于1000的有機(jī)物含量有關(guān).當(dāng)這類有機(jī)物含量低于原水的50%時(shí).則膜污染能被有效防止。

膜與混凝相結(jié)合能有效地去除有機(jī)物.這已為許多試驗(yàn)所證實(shí).盡管許多研究者對混凝能否防止膜污染進(jìn)行了大量的研究.但其作用和機(jī)理尚未研究清楚 水中天然有機(jī)物的相對分子質(zhì)量大小和親疏水性與膜污染有著密切的關(guān)系這已被眾多試驗(yàn)所證實(shí).今后對此需進(jìn)一步加以研究。

3 浸沒式超濾膜生物反應(yīng)器工藝

PAC/UF組合工藝對原水中有機(jī)物和病原微生物的去除效果較好，但是對氨氮的去除效果卻不甚理想。在粉末活性炭/浸沒式超濾膜一體式反應(yīng)器中.超濾膜可以截留微生物和粉末活性炭.粉末活性炭可以作為微生物生長的良好載體.活性炭上吸附的有機(jī)物為微生物的生長提供營養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)對氨氮的生物去除。

3.1 對水中污染物的去除效果

高偉等研究表明：單獨(dú)的超濾膜對氨氮幾乎沒有截留作用.掛膜后的PAC/MBR和MBR對氨氮的去除效果比較穩(wěn)定.平均去除率分別為73.39%和65.01%.對渾濁度去除率保持在97%以上.以PAC為生物載體形成的活性污泥相對自然形成的活性污泥有較高的生物活性、較好的過濾特性.對膜污染具有一定的延緩作用。于明梅等在試驗(yàn)中投加的粉末活性炭濃度遠(yuǎn)大于常規(guī)PAC/UF工藝，該系統(tǒng)對UVUV 和TOC的平均去除率分別為95%、96%和72%;出水中的**總數(shù)為零：對濁度的平均去除率>98% 。出水濁度<0.1NTU：在穩(wěn)定運(yùn)行階段，對氨氮的平均去除率為82%，*高時(shí)達(dá)到96%。

3.2 影響因素

由于原水中的微生物較少.只有當(dāng)粉末活性炭的濃度達(dá)到一定程度時(shí).才可以提供給微生物生長足夠的載體.對氨氮產(chǎn)生去除效果孫麗華等通過運(yùn)行壓力的變化考察浸沒式膜處理地表水的膜污染影響因素。結(jié)果表明：膜通量高于臨界膜通量越多.膜運(yùn)行壓力增長速度越快：混合液的濁度及有機(jī)物含量越高.膜運(yùn)行壓力增長越快.膜污染越嚴(yán)重：溫度對膜運(yùn)行壓力影響較大.溫度升高可以減輕膜污染。

4 結(jié)語與展望

隨著膜性能的不斷改進(jìn)和價(jià)格的日益降低.超濾組合工藝已顯現(xiàn)出一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢.以超濾為核心的組合技術(shù)將是微污染水源水凈化工藝一個(gè)新的發(fā)展方向 大量研究者對超濾組合工藝的處理效果。預(yù)處理對膜通量、膜污染的影響進(jìn)行了多方面考察.但在以下幾個(gè)方面的研究還需開展或作進(jìn)一步深入分析：(1)開發(fā)高性能、高強(qiáng)度、耐污染、壽命長的膜材料，從根本上提高超濾性能.降低超濾工藝的投資和運(yùn)行成本：(2)水中天然有機(jī)物的相對分子質(zhì)量大小和親疏水性與膜污染有著密切的關(guān)系.進(jìn)一步探討天然有機(jī)物造成膜污染的機(jī)理：(3)對原水預(yù)處理方法進(jìn)行深入研究，優(yōu)化運(yùn)行條件，提高處理效果。