应用纳滤膜去除饮用水水源中的硫酸根

陈 翔 侯晓庆 贾海涛 周英豪 邓 磊

饮用水中硫酸根超标会使饮用水口感变差，严重时还会引起腹泻等症状，因此去除饮用水中超标硫酸根具有重要意义。本文以我国某西部地区硫酸根超标的水源为对象进行实验研究，主体工艺采用纳滤膜技术，对水源中的超标硫酸根进行去除。通过近6个月的实验，结果显示，进水压力为0.3～0.4MPa时，纳滤膜对总溶解性固体的去除率约为50%，对硫酸根的去除率为90%左右。

实验装置与方法

1.实验装置

本实验原水为西部某省的河水，冬季水温在2℃左右，浊度约为40NTU，原水中的硫酸根浓度约为400mg/L。本实验进水压力为0.3～0.4MPa，进水量约4m3/h，产水量约2m3/h，回收率为50%左右。实验装置如图1所示。

图1 实验装置

纳滤膜组：3支膜，单支膜面积为34m2。纳滤进水高压泵：流量为8m3/h，扬程90m。保安过滤器：过滤精度5μm，PP棉材质。

由于原水浊度较高，采用混凝、沉淀、砂滤及超滤作为预处理，保证纳滤系统进水浊度小于1NTU。

2.实验方法

硫酸根采用铬酸钡光度法测量。

效果分析

1.纳滤膜系统对TDS的去除效果

系统运行期间取样44次，每次取样包含进水水样和出水水样，检测其TDS值。进水TDS、产水TDS和脱盐率随时间变化的曲线如图2。

图2 进水TDS、产水TDS和脱盐率随时间变化的曲线

由图2可知，进水TDS与产水TDS及脱除率变化一致。原水水质变化幅度较大，波动在30%左右。产水电导及脱盐率变化幅度较小，说明纳滤膜可耐受一定程度的进水水质波动。系统脱盐率稳定在50%左右。

2.纳滤膜系统对硫酸根的去除效果

系统运行期间取样44次，每次取样包含进水水样和出水水样，检测其硫酸根含量。进水硫酸根、产水硫酸根和硫酸根脱除率随时间变化的曲线如图3。

图3 进水硫酸根、产水硫酸根和硫酸根脱除率随时间变化的曲线

第一阶段，纳滤系统连续运行3个月，不进行清洗，考察膜的耐污染情况，同时监测实验数据，包括总溶解固体浓度、硫酸根浓度。第二阶段，每周对膜进行4次在线清洗，考察膜的耐受性、清洗后的恢复性，系统的脱盐率、硫酸根去除率变化。

总溶解固体TDS采用TDS笔测量，

由图3可知，进水硫酸根浓度范围为220～500 mg/L，波动较大。出水硫酸根浓度范围为20～40mg/L，波动较小，出水水质稳定。硫酸根去除率基本全部高于90%，去除率达到实验要求。

结 论

①纳滤膜系统脱盐率约为50%，可保留大部分低价离子，满足健康饮用水的要求。

②进水压力为0.3～0.4MPa时，经过纳滤膜系统后，硫酸根稳定去除率在90%左右，出水硫酸根浓度控制在安全饮用范围内。

③纳滤膜适用于硫酸根超标的饮用水水源处理，处理出水水质较好，处理效率较高，运行能耗较低。