膜前预氯化处理汛后低温偏高浊度饮用水

丛 鹏，傅金祥,郜玉楠

(沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168)

膜前预氯化处理汛后低温偏高浊度饮用水

丛 鹏，傅金祥,郜玉楠

(沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168)

夏季洪水后的自来水厂的原水浊度会变得很高，进入冬季温度降低而浊度仍然偏高，使得应用传统工艺的自来水厂很难应对。应用超滤膜过滤可以有效降低高浊度水浊度，使原水耗氧量降低，提高出水质量，UV254下降，在膜前进行预氯化能够将大量微生物、物质和藻类氧化，提高超滤膜的过滤能力及出水效果，低温也使超滤膜膜孔收缩，更有助于过滤，而次氯酸钠在膜前不仅起到氧化作用而且也减轻膜压力，延长膜装置寿命。

超滤膜；预氯化；洪水后低温偏高浊度水

2013-08-16抚顺发生了百年不遇的特大洪水，作为抚顺水源地的大伙房水库水浊度达到700～800 NTU。抚顺自来水公司采用传统工艺，即混凝-沉淀-过滤-消毒。传统工艺适合处理浊度较低的原水，但对于这种超高浊度水已经无法应对，只能通过大量加入PAC来降低浊度，但是大量加入PAC后，浊度的下降仍然达不到国家标准(GB5749-2006)，还会增加水厂出水费用，极大浪费资源。在2013年8月份洪水过后，紧接着进入2013年10月、11月冬季，温度降低，但是由于洪水的发生，原水浊度也是在60～100 NTU之间，传统工艺处理后，处理水浊度仍然在5 NTU左右，达不到国家制定的饮用水标准，即：GB5749-2006规定的饮用水出水浊度1 NTU以下。膜过滤技术是工业生产中广泛应用的一种固液分离技术，随着新型膜材料的开发和膜成本的逐渐降低，膜过滤技术在水处理领域中的应用也日益广泛。本文超滤膜采用中国海南立升生产的型号为LH3-1060-V型内压式超滤膜组件，膜材料以聚氯乙烯(PVC)为核心原料，通过一定的改性，使其具有较强的抗污染能力，在成本和性能方面与同类膜产品相比具有一定的优势。并用膜前预氯化的方式处理抚顺洪水过后的低温偏高浊度水。

1 原水水质和膜工艺特性

1.1 原水特性分析

辽宁省抚顺市冬季平均气温在零下十几摄氏度，洪水过后，冬季的水温平均2 ℃，原水浊度50～60 NTU，经过沉淀后的沉淀水平均浊度15 NTU。本工艺结合水厂原有工艺，采用混凝沉淀后的沉淀水作为膜进水(即水厂沉淀后水为本文原水)，这样不仅使水厂原有设施得以利用，而且减轻了膜负荷。原水平均温度为2～5 ℃，pH为7.3～7.6，浊度为5.74～14.6 NTU，CODMn为2.1～2.8，UV254为0.067～0.096。

1.2 试验工艺流程

试验装置的工艺流程如图1所示，本装置的处理能力2～3 m3/h。原水经加药混合反应后，先经过自清洗过滤器去除较大颗粒物，再进入超滤膜组件过滤产水。膜处理单元的过滤周期为30 min,反冲洗历时1 min,反冲洗水为滤膜产水,整个动作由PLC自动运行控制。本实验中装置流量设定为2 m3/h。

1.潜水泵；2.手动球阀；3.流量计；4.原水箱；5.增压泵；6.压力表；7.刷式自清洗过滤器；8.气动球阀；9.压力传感器；10.柱式中空纤维膜组件；11.反洗泵；12.产水箱；13.空压机

1.3 膜工艺参数

试验采用海南立升公司生产的LH3-1060-V型内压式中空纤维膜，膜材料为PVC合金，膜丝内外径为1.0 mm/1.6 mm，截留分子量50 000 Da，膜面积40 m2。

2 预氯化分析

2.1 预氯化原理

NaClO为强氧化剂，能有效氧化覆盖在胶体表面的有机涂层，使其易于超滤膜分离去除，同时次氯酸钠的氧化作用能影响水中溶解性有机物亲水性能，从而增加对水中溶解性有机物的去除境地超滤负荷。

投加NaClO能在一定程度上缓解膜污染，有效降低膜的跨膜压差。

2.2 NaClO最佳量的确定

NaClO最佳量的确定是由烧杯实验确定，搅拌实验又称烧杯实验，由于它能简便地模拟净水厂中混合、絮凝、沉淀等净水过程，因而广泛地用于净水厂的日常运行管理、技术改造和科学研究。

本实验采用六联搅拌机，将6个完全相同的烧杯放在搅拌器下，在烧杯中倒入100 mL的原水，然后分别用注射的方法在烧杯中加入1 mg/L、2 mg/L、3 mg/L、4 mg/L、5 mg/L、6 mg/L浓度的NaClO。先以n=300 r/min的搅拌速度进行快速搅拌，0.5 min后，将六联搅拌器转速变为n=100 r/min中速搅拌，进行10 min，再将转速调至n=50 r/min慢速搅拌，进行10 min。最后将搅拌后的水静沉10 min。用注射器在静沉后的烧杯水面下8 cm处去上清液测量浊度和CODMn。

烧杯试验确定NaClO在不同浓度下出水浊度、CODMn和pH的对比，如表1所示。

表1 烧杯试验结果

在投加NaClO为6 mg/L时，所处理的水在浊度和CODMn都达到最小值。在满足最佳经济条件的情况下，确定NaClO为6 mg/L时为最佳投药量。

3 结果与讨论

试验中使用的膜前氧化剂是NaClO,最佳投加量为6 mg/L,最佳絮凝时间为15 min，最佳膜清洗时间为15 min，膜流量设定为2 m3/h。

本试验时间为洪水过后11月份至次年4月份，水温较低，但是浊度偏大。

1)浊度的去除效果。图2为膜前预处理水和原水效果的对比。

图2 膜出水和原水出水浊度对比

由图2可知，在洪水过后的低温偏高浊度期(沉淀水浊度为5.22～10.8 NTU)，沉淀水经预氯化直接过滤时，超滤膜的出水浊度均为0.1 NTU，浊度的平均值仅为0.091 NTU；浊度的去除率为90.1%，预氯化直接膜过滤对原水的浊度去除效果非常好，表现出良好的稳定性，究其原因是膜工艺处理原水时膜对污染物料号的过滤能力以及NaClO对污染物的强氧化作用。

2)CODMn的去除效果。从图3可以看出，洪水过后的沉淀水水质极其不稳定，试验原水CODMn在1.9～3.6 mg/L条件下，预氯化直接超滤出水的CODMn在1.1～1.9 mg/L之间，平均值为1.40 mg/L；CODMn的平均去除率为41.9%，直接超滤对原水中有机污染物的去除效果良好。在试验原水水质条件下，预氧化直接超滤出水的CODMn通常能够满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)CODMn<3.0 mg/L的要求。

图3 膜出水和原水CODMn的对比

3)UV254的去除效果。从图4可以看出，试验的原水水质UV254的范围为0.062～0.135，膜出水的平均值0.033，UV254的去除率为67%。滤膜直接对UV254的去除效果良好，主要原因为NaClO在预氯化过程中将大部分细菌微生物已经氧化去除，使得膜出水效果良好。

图4 膜出水和原水UV254的对比

4)水中有机物的去除。在原水中平均细菌总数为32，大肠菌群数为2个，在膜出水中均未检测得到有细菌和大肠菌群，这与预氯化的帮助有很大关系。

4 结 论

1)膜前预氯化能有效地氧化膜前过滤的有机物和无机物，使膜出水水质提高，减轻了膜的压力，延长膜使用寿命。

2)当采用膜前预氯化过滤原水时,超滤膜出水浊度的去除率为90.1%,对CODMn的去除率为41.9%,对UV254的去除率为67%。而且膜出水水质都比较平稳，不会出现大的波动，这充分说明膜处理饮用水的优越性。

3)超滤膜装置净水效果较传统工艺处理效果优越，当今技术使得膜丝价格越来越低，使用传统工艺的老水厂应结合其原有工艺即混凝-沉淀再和膜工艺配合使用，不仅降低膜污染，而且使得原有工艺不必浪费，并可在今后大范围推广。

[1]刘晓飞,杜茂安，马军，等.低压膜直接过滤处理低温低浊水性能研究[J].哈尔滨工业大学学报，2003，35(8)：982-988.

[2]曲明.混凝-超滤工艺与传统工艺除污性能的比较[J].环境保护前沿,2013,3(3):103-106.

[3]孙丽华,李圭白,李星,等.用混凝-超滤法处理低温低浊水[J].膜科学与技术，2007，27(3):59-67.

[4]严煦世,范瑾初.给水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1995:294-500.

[5]杨勇. UF短流程工艺处理寒冷地区水库水的试验研究[D].沈阳：沈阳建筑大学，2013.

[6]李圭白,杨艳玲.超滤—第三代城市饮用水净化工艺的核心技术[J].供水技术,2007,1(1):1-3.

[7]邱振华.烧杯实验的优化设计及在饮用水生产中的应用[J].净水技术，2003，22(1)：28-31.

[7]李强，张雨，曹婷.低温低浊水处理探究[J].西南给排水，2011，33(3)：13-15.

[8]卢善文.超滤膜工艺处理大伙房水源水试验研究[D]. 沈阳：沈阳建筑大学，2014.

[9]冉琳，吴克宏，张建松.低温水处理中的膜法工艺[J].能源环境保护,2009,23(6):1-3.

[10]李诚，黄廷林，何文杰,等.超滤膜前强化混凝预处理微污染原水的试验研究[J].中国给水排水，2013，29(5)：59-61.

[11]伍海辉.预氯化消毒副产物生成特性和去除机理[D].上海：同济大学，2006.

[12]施玮，蒋颂辉，朱惠刚.中国饮用水源水中藻类卫生标准的研究[J].卫生研究，2003，32(2)：97-100.

[责任编辑：郝丽英]

WatertreatmentforlowtemperatureandhighturbiditybyusingprechlorinationofUFafterflood

CONG Peng,FU Jin-xiang，GAO Yu-nan

(School of Municipal and Environmental Engineering,Shenyang University of Architecture,Liaoning 110168,China)

After a flood in summer，the turbidity in waterworks is high，while in the winter，though the temperature is low，the water work with the tradition ways is hard to deal with the low temperature water. Because of the flood,the turbidity is still high.Using UF is a right way to make the turbidity lower,it can make the oxygen consumption and the UV254lower. In the end,the quality of water is improved. Prechlorination of UF can oxidize a lot of microorganism，and also can improve filtration of UF.The low temperature can help the UF for which it can draw back because of the low temperature.Sodium hypochlorite not only oxidizes the things but also helps the pressure of UF.This way can prolong the life of UF.The ways provide suggestions for the water works.

UF;prechlorination;water of low temperature and a bit higher turbidity after flod

2014-06-12

丛鹏(1989-)，男，硕士研究生，研究方向：饮用水处理.

X703

A

1671-4679(2014)05-0031-04