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浸没式超滤工艺在给水处理中的应用研究
作者:管理员    发布于:2016-05-03 14:06:19    文字:【】【】【

  水处理技术浸没式超滤工艺在给水处理中的应用研究钟高辉,陆少鸣(华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510006)与传统工艺(混凝沉淀+砂滤工艺)的出水水质,考察了浸没式超滤系统的对COD、氨氮、浊度和颗粒物的去除,研究了试验期间系统跨膜压力(TMP)变化,后考察了化学清洗对膜污染的控制。结果表明,混凝沉淀+浸没式超滤工艺出水CODm和氨氮含量略高于混凝沉淀+砂滤工艺,但均达到了GB处理效果优于混凝沉淀+砂滤工艺;系统运行48d,TMP从16kPa升高到34.5kPa;采用HCl和NaClO进行化学清1装置和方法1.1工艺流程试验所用原水为西江水,该水源主要指标多数时段能达到或优于GB3838―2002的丨丨类水源标准。中试在佛山市某水厂内进行。试验时西江原水经潜水泵提升流经穿孔漩流反应器后进入斜管沉淀池,沉淀池出水分别进入混凝沉淀砂滤池常规处理系统和浸没式超滤系统(见)。

  由于超滤能很好的去除浊度、全部细菌、病毒、两虫以及藻类,所以是保证水中微生物安全性有效的技术。而随着超滤膜性能的不断提高、价位的不断降低,国外已逐渐将超滤和其他给水处理技术组合用于城市给水。以超滤为核心技术的组合工艺,将成为第3代城市饮用水净化工艺的主要特征,它将是饮用水净化工艺一个新的发展方向。

  与其他超滤系统相比浸没式超滤系统能耗低,易于与传统工艺相结合。在系统设计上浸没式超滤系统的超滤膜可被直接浸入到需要处理的水中系统的占地面积非常小,可以将超滤膜安装到现有的砂滤池在同样的占地面积下出水水量比砂滤提高24倍。砂滤池的反冲洗设备还可以继续为超滤系统所用这既减少了占地面积又降低了系统的复杂性少了投资和费用因此浸没式超滤系统很适合水厂的升级改造。

  浸没式超滤系统1.2超滤系统浸没式超滤系统使用国内某厂家生产的中空纤维柱状聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。具体工艺是将浸没式超滤膜组件放置于膜池中,同时膜区内设置曝气装置,对膜进行气水振荡清洗,保持膜表面清广州某水厂在西江引水工程完成后,用西江水置换了现有水源。为进一步提升供水水质和供水安全性拟I采用超滤系统取代传统砂滤工艺。本中试以西江(金本段)水为原水对比了混凝沉淀+砂滤和混凝沉淀+浸没式超滤的出水水质试验了取代砂滤的浸没式超滤系统工艺参数,包括超滤系统的运行方式、跨膜压力(TMP)变化情况、化学清洗方式等。

  基金项目广州市自来水公司科技攻关计划项目(西村水厂专-024号)洁,原水在虹吸和出水自吸泵的抽吸作用下通过超滤膜组件经集水管汇集到集水池。该超滤膜的基本参数如表1所示。

  表1超滤膜基本参数项目参数膜材料有效膜面积/m2支-1常用膜通量范围/Lm-2h-1 TMP范围孔径/pm膜丝内-外径/mm组件尺寸/mmxmm准过滤方式外压式1.3中试工艺参数常规段原水进水体积流量15 3m3h-1投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)的质量浓度为45160mg.L-1,沉淀池每天排泥。砂滤池进水量14m3h-1滤速约为7.9m.h-1,每天下午用水反冲洗1次海次15min,反冲洗强度为15L试验用超滤膜1支,有效膜面积35m2超滤系统运行方式为涯续产水28min,然后用产水反向清洗和气擦洗60s,接着气擦洗60s.水洗强度为1.4试验内容运行稳定后超滤系统正式运行膜通量为35Lmh-1,产水体积流量1.3m3h-1对比了混凝沉淀+砂滤和混凝沉淀+浸没式超滤的出水水质同时获得了超滤系统的跨膜压差(TMP)变化、化学清洗方式。

  1.5分析项目及方法型颗粒计数仪ICODm酸性高锰酸钾法氯氮纳氐试剂分光光度法,TMP真空表直接读数。

  2结果与讨论2.1COD、氨氮的去除效果试验期间;砂滤出水和超滤出水CODm、氨氮去除效果分别如、所示。

  试验期间西江原7水CODMn为0.562.24mg.L-1,经过混凝沉淀砂滤池和浸没式超滤系统出水cod分别为0.081.2和0.82.16mg.L-1;西江原水氨氮的质量浓度0.0570.245mg.L-1,砂滤池和浸没式超滤系统出水氨氮的质量浓度分别为0.021 0.089和0.0310.073mg.L-1.砂滤和超滤出水都达到了达到GB57492006和C942005的要求大致成线性关系因此可以从理论上推断TMP的增长趋势从而制定超滤膜的化学清洗周期。

  24超滤膜的化学清洗由于进水中的微粒、胶体、粒子和溶质大分子与超滤膜存在物理和化学相互作用或机械作用,超滤膜表面或者膜孔内吸附、沉积这些微粒造成膜孔径变小或堵塞,从而引起超滤系统跨膜压力升高和膜通量下降。为了解决超滤膜污染与清洁问题须定期对膜进行化学清洗。

  开始的108L-m-2-h-1降低到97L-m-2-h-1,于是对系统进行在线化学清洗清洗方式为以质量分数0.2的HCl曝气浸泡膜丝1h后用产水反向清洗20min同时浪气汩汗膜池充水时时加质量浓度为500mgL-1的NaClO浸泡膜丝1h后产水反向清洗20min.化学清洗时主要是用HCl和NaClO对膜丝外侧进行浸泡。由于观察到膜丝表面附着一层略带粘性的泥状物质,估计是混凝剂裹着原水中的无机物,鉴于酸洗能有效去除无机物碱洗主要针对有机物,所以先用HCl浸泡膜丝,同时不断曝气抖动膜丝,从而去除膜丝外面的无机物然后再用NaClO浸泡膜丝去除膜表面附着的有机物。化学清洗后,系统TMP从34.5kPa降低到18kPa大膜通量恢复97.2达到105Lm-h-1.这种化学清洗方式效果明显能有效控制膜污染。

  3结论混凝沉淀+浸没式超滤用于处理西江原水其出水碰、含量、浊度都达到了GB57492006和C 942005的要求。混凝沉淀+砂滤对COD.氨氮的去除效果略高于混凝沉淀+浸没式超滤。

  与混凝沉淀+砂滤相比,昆凝沉淀+浸没式超滤出水浊度更低基本<0.1NTU粒径小于2pm的颗粒数少于100个mL-1超滤能够大大提高出水的微生物安全保障能力和水平。

  在设定运行方式下当过滤膜通量为35Lm-2h-1时超滤系统运行48d后TMP从16kPa大致成线性关系升高到345kPa,每个产水周期反洗前后压力变化14kPa.在线化学清洗大膜通量恢复97.2.

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