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五种预处理方式对超滤膜处理松花江水的效能比较
作者:管理员    发布于:2016-03-19 13:45:06    文字:【】【】【

  膜技术是近年来饮用水处理领域的研究热点。

  相对于反渗透膜、纳滤膜等中高压膜超滤膜由于截留的相对分子质量较大,所需的驱动力低,将成为替代水厂传统处理工艺的佳技术选择111.超滤膜直接过滤天然水过程中,会产生通量逐渐下降的现象。

  对于膜技术在该领域中的应用,如何减轻膜污染、提高膜通量是关键所在。为此,超滤膜通常与其他预处理方式相结合,组成联合工艺。

  本研究以受污染的松花江水为原水,比较了混凝、砂滤、混凝一砂滤、高锰酸钾一混凝一砂滤、粉末活性炭五种预处理方式对超滤膜渗透性能的影响;此外,探讨了不同组合工艺对水中污染物的去除效能。

  1试验内容1.1试验装置及试验方法计量泵投加混凝剂、高锰酸钾或粉末活性炭至原水中,在管式静态混合器内完成混合过程;絮凝由机械搅拌器搅拌得以实现,其转速为(45±5)r/min.砂滤滤料采用石英砂,粒径0.8~1.2mm,滤速为12m/h.超滤组件采用截留相对分子质量为8X105的国产中空纤维膜膜处理能力为5m3/h,材质为聚氯乙烯(PVC),加压方式为内压式,膜内外径分别为5mm,过滤面积为48m2,过滤方式米用错流过滤,浓缩水回流至原水箱。

  试验中通过控制阀门、改变投药种类,可以完成A:直接膜滤;B:混凝(5mg/L聚氯化铝)+膜滤;C:砂滤+膜滤;D:混凝(15mg/L聚氯化铝)+砂滤+膜滤;:高锰酸钾(0.3mg/L)+混凝(15mg/L聚氯化铝)+砂滤+膜滤;F:粉末活性炭(20mg/L)+膜滤六种工艺。其中膜处理单元跨膜压差为0.10MPa运行周期由可编程程序控制器PLC控制,膜通量由PLC采集并每10min记录一次,试验中取原水、膜进水、膜出水检测水质。

  1.2原水水质试验原水取自松花江哈尔滨段。由于上游生活污水及工业废水的排放,原水受到较大程度污染,其主要水质指标如表1所示,试验时原水温度1.3分析仪器及方法表1松花江主要水质指标项目水质指标值浊度/NTL测定,DOC采用TOCVcpn分析仪测定,UV254采用752紫外可见分光光度计测定。

  2结果和讨论2.1五种预处理方式对膜通量的影响膜通量为单位时间内单位膜面积上透过的渗透物的量,是决定膜性能的主要参数。为更明确地表示膜污染引起的膜通量下降,试验中用正规化比渗透通量,即将任一时刻的比渗透通量除以过滤周期膜初始的比渗透通量来表示膜通量下降情况。

  不同工艺膜通量下降情况如所示。可以看出,直接膜滤,60min后正规化比渗透通量为65.5下降345投加5mg/L聚氯化铝,正规化比渗透通量较直接膜滤先增加后急剧下降,40min后下降40.2砂滤预处理后,120min后下降投加15mg/L聚氯化铝再经砂滤,120min后下降33. 3;投加混凝剂的同时投加0.3mg/L高锰酸钾再经砂滤,120min后下降17较只经砂滤预处理正规化比渗透通量增加显著;投加20mg/L粉末活性炭,70min后下降36.1.膜通量的降低主要由膜表面所截留的污染物堵塞、压实作用所致。投加混凝剂,膜通量较直接膜滤先增加后迅速下降,这与混凝能有效地提高膜过滤通量121相反。其原因是投加混凝剂后,水中小分子有机物形成絮凝体,部分消除了膜孔中由于吸附小分子有机物引起的污染,从而保持高膜通量131;但由于原水浊度较高,膜表面截留的大量絮体在短时间内压实,膜过滤阻力不断增加,从而使膜通量急速下降。

  砂滤可以有效去除水中悬浮物、胶体和大分子有机物,从而一定程度上使膜通量增加。投加混凝剂,水中部分小分子有机物可形成絮体,经过砂滤得以去除,从而使膜污染减少并增加膜通量。投加高锰酸钾可以强化混凝一砂滤前处理对水中各种污染物(包括浊度、颗粒物、有机物等)的去除效果,减轻超滤单元的负荷,从而增加膜通量并延缓膜通量的下降速度。粉末活性炭虽可吸附水中小分子有机物,但膜表面形成的滤饼层密实且不易脱落,因此膜通量较直接膜滤增加不明显。

  2.2五种预处理方式对水中污染物去除的影响2.2.1对浊度去除的影响超滤过程是一物理筛分过程,能有效地截留无机颗粒物及大分子有机物等胶体杂质141.表明,采取不同的预处理方式,膜进水浊度降低程度不同,但超滤过程均能保证出水浊度低于0.3NTU.不同工艺对浊度的去除值得指出的是,表现为浊度的胶体本身不仅是污染物,而且是水中细菌、病毒等微生物的重要附着载体。事实上,美国国家环保局已将浊度列为微生物学指标。超滤过程对浊度的优异去除效能同样表明其对水中细菌病毒的良好去除能力。而且超滤处理出水的低浊度能有效提高后氯化消毒过程消毒剂的消毒效果,确保饮用水的微生物安全性。

  2.2.2对颗粒物去除的影响近年来,欧美某些发达国家暴发了多起由致病原生动物引起的较大规模水介流行病151.水中致病原生动物有痢疾内变形虫(10~20Mm)、贾第氏虫(8~10Mm)、隐孢子虫(4~5Mm)等,其中贾第氏虫和隐孢子虫是影响饮用水安全的主要致病原生动物。另一方面,致病原生动物有较强耐氯性,常规氯消毒难以将其有效灭活。因此,如何即时、有效监测及控制饮用水中致病原生动物是当前饮用水处理的研究热点。

  美国对水中贾第氏虫、隐孢子虫与颗粒数量的相关关系进行了深入研究,经过大量水样调查后发现,当水中粒径大于2m的颗粒数超过100个/mL0寸,水中存在贾第氏虫、隐孢子虫的几率很大161.为了确保水质,美国很多水厂对滤池出水中大于2Mm颗粒物数量都控制在50个/mL以下。

  试验中对不同工艺原水和膜出水的颗粒数量进行了检测,结果如所示。原水中2~750 m的颗粒数量为15449~20074个A00mL,不同工艺膜出水中大于2Mm的颗粒数量为127试验结果表明不同工艺膜出水中大于2rtn颗粒数低于10个/mL,因此水中存在贾第氏虫、隐孢子虫等原生动物的可能性极小。

  不同工艺对颗粒物的去除2.2.3对水中有机物去除的影响溶解性有机碳(D0C)用于表征水中溶解性有机物含量。不同工艺对水中D0C的去除情况如所示。直接膜滤D0C去除率为18.2,五种预处理都使D0C去除率提高,其中同时投加混凝剂和高锰酸钾后砂滤,系统对水中D0C去除率为37. 5;投加粉末活性炭,D0C去除率为35.投加混凝剂不仅能降低水中胶体颗粒表面5电位,影响水中溶解性有机物(如腐殖酸、蛋白质等)的亲水性能,而且能增大有机物胶体的粒径,使其易于被超滤膜分离去除。砂滤能去除水中大部分浊度和大分子有机物,溶解性有机物在砂滤过程中可通过吸附、共沉降得以部分去除;混凝剂与砂滤联用可以强化水中溶解性有机物的去除。高锰酸钾作为一种不同工艺对水中DOC的去除强氧化剂,能有效地氧化覆盖在胶体表面的有机涂层,提高混凝效果,使水中有机物胶体易于被砂滤、超滤等分离过程去除171.粉末活性炭能吸附水中小分子量有机物,活性炭本身和大分子有机物可以被超滤膜截留去除,从而大大提高超滤对水中溶解性有机物的去除。

  UV254大多代表腐殖类有机物,这类有机物特点是含有羰基、苯环、羧酸基等不饱和官能团,与三卤甲烷等消毒副产物生成势呈正相关关系。表明原水经不同预处理,系统对UV254的去除率提高,混凝一砂滤一膜滤对UV254去除率为19.7;投加高锰酸钾,去除率显著提高,达到2 9粉末活性炭一膜滤对UV254去除率为23.2;并且中水UV254经砂滤去除较砂滤出水经膜滤去除的程度高。这是因为各种预处理方式能通过吸附、架桥、氧化等多种作用机制提高超滤膜对水中UV254的去除;而由于超滤膜孔径的关系,膜本身对砂滤出水中腐殖类物质几乎无去除。

  不同工艺对水中LV254的去除3结论(1)针对松花江水质,单独混凝预处理会使膜通量迅速下降,砂滤、混凝一砂滤、高锰酸钾一混凝一砂滤使膜通量增加,粉末活性炭对提高膜通量作用不大;其中投加高锰酸钾使膜通量增加显著,并3、3H22、3H22UV去除水中六氯苯的研究王华1‘2吕锡武2杨开明1江元霞1(1西华大学能源与环境学院,成都610039;2东南大学环境工程系,南京210096)氯苯的去除效果进行了研究,结果表明催化氧化工艺3/H22、3/H22/UV对六氯苯的去除率明显优于3工艺。同时三种氧化工艺都存在臭氧投量的佳值,即投量为4mg/L时,六氯苯去除率达到大。

  六苯(只。1111.0似他,616,简称只8)为有机氯杀菌剂,主要用于小麦、大麦等谷类作物种子外膜以防治真菌危害。环境污染的六氯苯主要来源于农业生产和化工污染,目前六氯苯已成为性的环境污染物,其健康危害已越来越引起广泛的重视。2001年签署的斯德哥尔摩公约中,六氯苯是严格禁止或限制使用的12种持久性污染物之一,美国EPA将六氯苯列为对人体健康危害毒性大国家高技术研究发展计划(863)项目(2002M601130);西华大学校人才引进基金(R0520439)。的前10位的化学物质,规定其在饮用水中的含量要小于等于0.001mg/L;我国也已将六氯苯列为禁止和严格限制使用的农药品种,建设部在2005年颁布的城市供水水质标准,以及我国将在2007年执行的生活饮用水卫生标准中规定其含量小于等于0.001mg/L.但现有的常规饮用水处理工艺难以满足新颁标准的要求,在目前饮用水深度研究中,臭氧化法是一种较安全的水处理技术3具有较强的氧化性(氧化还原电位2. 07V),不稳定,分解后变成氧气,不会造成对饮用者的伤害;但其直接氧化能力有限,催化氧化技术则可有效提高3对有机物大大延缓膜通量的降低速度。

  采取不同的预处理方式,超滤过程均能保证出水浊度低于0.3NTU;膜出水中大于2Mm的颗粒数低于10个/mL,水中存在贾第氏虫、隐孢子虫等原生动物的可能性极小。

  不同预处理方式均能提高超滤膜对水中有机物的去除,其中高锰酸钾一混凝一砂滤较试验中其他预处理方式的DOC、UV254去除率高。

  对松花江水的处理,在超滤膜之前采取预处理是必要的;为增加膜通量并提高水中污染物(包括浊度、颗粒物、有机物)的去除,高锰酸钾一混凝剂一砂滤是一较优预处理工艺。

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