焦点提醒：给水排水 |低压重力驱动式超滤工艺对北方地域水源的处置研究 作者：柳斌、瞿芳术、施周、唐小斌、纪洪杰、梁恒、李圭白；作者单元：湖南年夜学土木匠程学院、哈尔滨工业年夜学情况学院、东营自来水公司；登载在《给水排水》2018年第6期。 01 研究布景 以超滤为焦点的第三代清水手艺成长迅猛，国内愈来愈多的年夜型水厂（5万～30万m3/d）采取超滤工艺，而且超滤工艺亦利用在农村饮用水项目（50～500 m3/d）。陪伴着膜工业的高速成长，超滤膜的造价延续降落，使得低通量超滤工艺成为可能。基在以上特点，科研工作者最先存眷以重力势能为驱动力的低压超滤手艺。 相较在常规超滤饮用水处置工艺遍及的通量值30～200 L/（ m2·h），重力驱动式超滤工艺不变通量较低。可是因为重力驱动式超滤工艺无需周期性反洗等操作，其模块化设想更加简略单纯，运转更加简洁，特殊有益在针对农村饮用水项目等分离式供水项目的推行。 表1比力了重力驱动式超滤工艺和保守超滤方式中的淹没式、内压式超滤膜组件和低通量的膜生物反映器分歧特点。为探讨重力驱动式超滤工艺针对我国北方地域水源状态的处置效能和推行价值，本文针对引黄水库水进行低压重力驱动式超滤工艺的处置研究。 02 实验材料与方式 2.1原水水质 本中试在东营市南郊水厂，实验季候为夏日，水厂采取东营市南郊水库水作为原水，是典型的黄河下流水库水。实验时代原水水质特点以下：水温20.3～26.2 ℃，浊度13～22 NTU，CODMn 2.8～3.4 mg/L, UV254 0.051～0.068 cm-1，pH 7.3～7.9。 2.2实验流程与方式 重力驱动式超滤膜组件中试装配示意如图1所示。实验中采取超滤膜为聚氯乙烯（PVC）中空纤维膜，截留相对份子质量为100 kDa，有用膜面积为10 m2，膜池面积为0.66 m3。 03 成果阐发与会商 3.1重力驱动式超滤工艺消融氧的转变 重力驱动式超滤工艺实验共运转30 d，实验时代并没有采纳水力反洗、化学清洗、膜池排泥等减缓膜污染的办法。图2所示为原水和膜后水中消融氧的含量。由此可知原水消融氧在6.6~7.7 mg/L。 而膜后水消融氧含量延续降落，终究降落至比原水消融氧含量下降30个百分点。 3.2重力驱动式超滤工艺清水效能 《糊口饮用水卫生尺度》（GB 5749-2006）划定饮用水浊度一般不跨越1 NTU。重力驱动式超滤膜滤后出水浊度均节制在0.1 NTU之内，这申明即便长时候不进行反洗等清洗办法，该工艺照旧能够有用节制出水浊度。微生物目标亦是评价超滤膜清水效能的主要目标，《糊口饮用水卫生尺度》划定饮用水中菌落总数不得跨越100 CFU/mL,重力驱动式超滤膜滤后水菌落总数可节制在3 CFU/mL。 图3所示为该工艺对UV254和CODMn的去除环境，实验进程中每隔2 d监测1次。低压重力驱动式超滤工艺对UV254和CODMn的整体去除率别离在16.3%～30%和6.9%～27%。 大都学者认为按照机器筛分的道理，超滤工艺因为超滤膜孔径远弘远在消融性无机物份子量，所以超滤工艺对消融性无机物的去除结果较差。图4为在实验末期监测的原水、膜池内浓缩液和膜后出水的DOC和BDOC的浓度。膜池浓缩液DOC浓度上升是因为工艺不触及反洗等办法，原水中被超滤工艺截留下来的无机物在膜池中积累致使DOC含量增添；膜池内浓缩液BDOC浓度下降这是因为膜池内部和超滤膜概况堆积年夜量微生物对无机物进行代谢降解，因此致使浓缩液中BDOC浓度反而下降。超滤膜膜后水DOC和BDOC浓度均较着下降，这是由超滤自己截留感化和膜概况和膜池内微生物感化配合影响的成果。 采取三维荧光光谱方式能够高效监测水中分歧类型的荧光无机物的迁徙转化纪律。如图5所示，经由过程定性阐发，能够发觉，膜池中卵白类无机物资含量有所增加，这是由卵白类物资相对份子质量较高，被超滤截留后在膜池内积累酿成的。另外一方面，超滤膜膜后水的卵白类和腐殖质类物资的浓度均年夜幅降落，只是在腐殖酸区域呈现微弱的峰。这申明重力驱动式超滤工艺对去除原水中无机物有较好的结果，能够有用保障出水水质。 3.3重力驱动式超滤工艺通量和膜阻力转变特点 低压重力驱动式超滤工艺在运转进程中不触及物理清洗或化学清洗等节制膜污染办法。图6所示即为低压重力驱动式超滤进程中，超滤膜通量和膜阻力的转变趋向。超滤膜间接处置原水通量降落根基上能够分为2个阶段：第一为快速降落阶段，在装配运转的前5 d，膜污染敏捷构成，滤饼层构成并变厚；第二阶段为迟缓降落并不变阶段，在运转的5 d后，滤饼层因为附出力无限，不再变厚变实。无药剂绿色超滤膜工艺摒弃了保守的超滤运转周期的概念，在恒跨膜压差的环境下，初始运转5 d内，膜通量由20～25 L/(m2·h)敏捷降落到10 L/(m2·h)之内，运转5 d后，膜通量连结较为不变的状况，尔后通量连结在7～8 L/(m2·h)。 上述成果申明，超滤运转一段时候后，其膜污染不再继续加重，反而闪现连结均衡的趋向，使得通量连结不变。一样的，低压重力驱动式超滤进程中，其膜阻力的转变亦能够分为快速降落缓和慢降落并不变这两个阶段。 第一阶段快速降落阶段膜阻力快速增添首要是因为膜孔梗塞和膜孔窄化致使的超滤膜过水能力快速降落，因此引发的膜阻力快速上升；另外一方面，由年夜颗粒的无机物和无机颗粒构成的滤饼层也在延续的增添。第二阶段迟缓降落并不变阶段中，膜孔梗塞和膜孔窄化引发的超滤膜不成逆污染几近不再增添，原水中的污染物很难间接接触超滤膜概况，而超滤膜概况的滤饼层污染随之增添。能够发觉进程中膜阻力最年夜值呈现在运转的第8 d，尔后跟着工艺的延续不变运转，膜阻力值反而有所减小，这申明滤饼层中附着的微生物经由过程代谢感化起到降解滤饼层上无机物资的感化，而且能够起到松散滤饼层的感化，用以抵消滤饼层增加带来的更加严峻的通量降落。这申明在重力驱动式超滤工艺运转的中后期，前述生物感化缓的解膜污染机制能够抵消工艺延续运转增添的滤饼层污染，并终究到达均衡效应。 3.4微絮凝预处置对重力驱动式超滤工艺清水效能的影响 低压重力驱动式超滤工艺运转30 d后，改变进水水质，即向原水中投加2 mg/L的聚氯化铝（PAC），颠末快速夹杂通入超滤膜池中。重力驱动式超滤工艺处置颠末微絮凝的原水仍然能够包管不变通量，工艺运转3 d后，监测重力驱动式超滤工艺处置微絮凝水的清水效能。微絮凝原水前提下，工艺对浊度和微生物目标的节制结果较好，出水浊度节制在0.1 NTU之内，菌落总数目标均节制在2 CFU/mL之内。另外，如图7所示，比力了2种进水水质前提下，超滤工艺对无机物的去除环境。能够看出，颠末微絮凝水处置后，超滤工艺对DOC、UV254和CODMn的去除结果均有所晋升，去除率别离晋升了16.6%、18.2%和10.6%。这申明原水颠末微絮凝处置协同重力驱动式超滤工艺对改良出水水质有很好的增进感化。 04 结论 低压重力驱动式超滤工艺作为一种新的超滤工艺运转体例，操纵概况滤饼层中生物感化能够用以简化超滤运转装备，下降物理和化学清洗发生的费用。另外一方面，重力驱动式超滤工艺持久不变的运转申明针对引黄水库水这一北方非凡水质，低压重力驱动式超滤工艺具有很好的处置结果。 在水中污染物资的去除方面，重力驱动式超滤工艺能够有用节制膜后水中浊度和微生物目标，对UV254和CODMn的整体去除率别离在16.3%～30%和6.9%～27%。另外一方面，重力驱动式超滤工艺对无机物资具有必然的去除结果，特别是对BDOC的去除结果较好，这是因为膜池和滤饼层上的微生物耗损原水中BDOC酿成的。另外，采取微絮凝+重力驱动式超滤工艺，可有用晋升出水水质。 中试得出超滤通量降落能够分为两个阶段，即通量快速降落阶段和通量迟缓降落并连结不变阶段终究通量不变在7～8����Ϸapp L/(m2·h)。近似的，超滤膜污染阻力的增加也能够分为快速增加缓和慢增加并连结不变两个阶段。经由过程监测水中消融氧含量能够得出膜池中和膜概况上微生物含量较高并是以耗损了年夜量的消融氧。滤饼层上的微生物代谢感化是构成工艺运转中后期通量连结不变的主要缘由。另外，采取微絮凝+重力驱动式超滤工艺，能够有用晋升出水水质，对DOC、UV254和CODMn的去除去除率别离晋升了16.6%、18.2%和10.6%。 微信对原文有删减，原文题目：低压重力驱动式超滤工艺处置引黄水库水中试研究；作者：柳斌、瞿芳术、施周、唐小斌、纪洪杰、梁恒、李圭白；作者单元：湖南年夜学土木匠程学院、哈尔滨工业年夜学情况学院、东营自来水公司；登载在《给水排水》2018年第6期。
给水排水 |低压重力驱动式超滤工艺对北方地域水源的处置研究2018-07-05 07:00
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