浅析超滤膜深度处理技术在自来水厂中的应用

2015-12-01沈春燕

中国科技纵横 2015年7期

关键词：自来水厂超滤膜净水

沈春燕

(上海同盛水务有限公司,上海 201303)

浅析超滤膜深度处理技术在自来水厂中的应用

沈春燕

(上海同盛水务有限公司,上海 201303)

近些年来,由于工业污染,造成了水体破坏。为了给居民提供安全的饮用水,在供水过程中,需要对水体进行处理。而在水体成分处理的环节中,水厂发挥着重要的作用。由于国家政策的扶持,自来水走进了千家万户。自来水厂的供水质量直接影响着居民的生活水平,长期饮用不健康的水,会给人们的身体健康造成重大的伤害。因此,对于自来水厂来说,应该严格保证供水质量。在供水过程中,为了提供清洁的自来水,需要除去水体内的杂物,保证供水的质量。在现代的水厂中,超滤膜深度处理工艺已经广泛应用于自来水处理过程中,发挥着超强的净水功能,能高效除去自来水中的杂质,保障居民生活用水健康。本文将对超滤膜深度处理工艺进行详细的介绍与说明。

超滤膜渗透性滤后水水体质量混浊度粉末活性炭

近些年来，由于工业废水以及居民生活垃圾的随意排放，造成了水体资源的破坏，整个水体质量严重的下降。随着水中有机物的含量增加，造成了水体的富营养化，各个湖泊都出现了水体质量下降的现象。特别是发生在太湖的蓝藻事件，其影响程度更大。由于水中磷化物含量过多，造成了湖中藻类植物大量生长，从而使得水质明显下降，造成了周围居民用水紧张的问题，一时间，周围的城市居民陷入了水荒的困境。为了改善解决蓝藻危害，缓解城市居民用水紧张的问题，政府采取了一系列措施。其中，水厂发挥着重要的作用。为了保证居民用水的质量，自来水厂采取了多种净水处理措施。特别是超滤膜深度处理工艺，在净水中发挥着显著的作用，能够明显改善水质问题，给居民提供安全、健康的生活用水。本文采用超滤膜深度处理工艺净化水质，帮助大家更好地了解此项工艺。

1 水处理工艺

1.1 工艺流程

在自来水厂的供水过程中，为了保证居民的用水质量，通常需要对水体进行处理，除去水体内的杂质，净化水体，从而为居民提供健康安全的生活饮用水。由于水体内所含的杂质成分不同，相应的其大小、体积以及通透性也存在不同的差异。在实际的应用中，根据不同成分的渗透性大小，从而将杂质除去，达到净水功能。超滤膜深度处理工艺就是根据水体杂质的这一特性，而被广泛应用于自来水厂净水环节中。超滤膜深度处理工艺在净水过程中具有明显的优势，能够将水体中的杂质全部除去，保证整个水体的质量。某自来水厂采用超滤膜深度处理工艺对污染的湖水进行处理，初步计划每天的处理水量约为两百立方米。整个装置核心成分采用PVDF型的中空纤维膜作为超滤膜，超滤膜的孔径设置为零点零二纳米。

表1 超滤膜装置进水水质情况

1.2 工艺用水

由于本次主要是采用超滤膜深度处理工艺对湖水水质进行处理，因此所选的用水全部来自被藻类污染的湖水。在整个工艺过程之中，经过超滤膜装置的水为滤后水或者沉后水。为了更好的进行说明，对滤后水和沉后水的水质情况记录如表1所示。

1.3 工艺材料

在超滤膜深度处理工艺中，为了达到预期的净水目的，通常还要采用一定的净水材料。其中使用最多的为粉末活性炭。由于活性炭主要起着吸附杂质的作用，不同成分的活性炭，其吸附能力各有不同。在整个工艺中，为了提高净水功能，对于选用的粉末活性炭的物理和化学参数都有一定的要求。一般情况下，所选用的粉末活性炭应当达到如下要求:其中每克粉末活性的碘含量不得低于九百五十八毫克，每克粉末活性炭的亚基蓝的吸附值不得低于一百八十毫克。PH值为介于六到八之间，水分含量不超过百分之三，石灰含量不超过百分之八。

1.4 分析方法

表2 超滤膜和常规技术净水效能的对比

为了能够准确对超滤膜深度处理工艺的净水能力，需要采用合理的分析方法。通常情况下，主要采用浊度仪检测水体的浊度，用二氮杂菲分光度法和原子吸收法检测水体中的铁元素的总含量，用有机碳分析仪检测碳含量，用管道流量计对超滤膜的膜通量进行检测。

2 超滤膜深度处理技术的净化效能分析

2.1 超滤膜深度处理技术净化效能

超滤膜是根据物质通透性大小不同而设计的，不同的物质因为其通透性不一样，经过超滤膜时，其表现会存在一定的差距。由于超滤膜的孔径较小，体积较大的杂质难以通过，这就使得污染的水体初步达到净水能力。为了保证水体的质量，需要经过多次反复的过滤，最终才能将水体内的杂质全部除净。由于滤后水和沉后水中所含的杂质不一样，其浊度、总铁含量各有不同。当分别使用滤后水和沉后水作为进水时，经过超滤膜装置后，其检测结果会有明显的区别。当进水为滤后水时，单位时间和单位面积内经过超滤膜的膜通量为四十四点三二升，水中浑浊度净化能力可以达到百分之百，并且能够将水中百分之五十五点四的铁元素除去，此外，铁元素的通透性较小，铁含量越多，除去的越多;当进水为沉后水时，单位时间和单位面积内经过超滤膜的膜通量为六十一升，水中浑浊度净化能力可以达到百分之九十八，能够除去的铁含量为百分之六十八点九。

由于超滤膜装置的通透性可能会受到许多外来因素的影响，为了保证超滤膜发挥最大的功能，应当尽量减少无关因素的干扰。对于膜两侧的物质，要想使得发挥渗透作用，膜两侧必须存在一定的浓度差和压力差，只要膜的两侧存在一定的压力差和浓度差，才能推动膜两侧物质的运动，进而达到滤过、净化的作用。在超滤膜装置中，最重要的是对膜通量进行合理的设置，不同的膜通量，其检测结果往往不同，相应地净水能力就存在一定的差异。通常情况下，要想提高超滤膜的净水能力，一般当以滤过水为进水时，单位时间和单位面积内其膜通量最低不得低于七十升，最高不得高于八十升;当超滤膜的进水为沉后水时，单位时间和单位面积内膜通量的最低值不得低于五十升，最高值不得高于六十升。

图1 超滤膜—粉末活性炭组合工艺净化效能(以滤后水作为进水)

图2 超滤膜—粉末活性炭组合工艺净化效能(以沉后水作为进水)

2.2 运行过程中膜通量的变化

在超滤膜深度处理工艺中，随着跨膜压的变化，其膜通量也会发生一定的变化。随着超滤膜发生渗透作用，当两侧的压力相等时，跨膜压就会减小。此外，进水的成分不同，其跨膜压差也不一样。当进水为滤后水时，跨膜压在十六千帕和五十五千帕之间变动时，单位时间内的膜通量能够达到一百零六升。由于超滤膜的通过性和膜通量有关，当膜通量过大时，反而会降低超滤膜的通透性。只有将膜通量控制在一定的范围内，才能发挥超滤膜最大活性。进水为滤后水时，当单位时间和单位体积内的膜通量达到一百零六时，再增加膜通量，反而会影响超滤膜净水能力的发挥。同样，当进水为沉后水时，跨膜压在二十八千帕和四十八千帕范围内变动时，单位时间和单位面积内的膜通量的最大值为七十六升。此时，不能再增加膜通量，否则会导致超滤膜净化能力的降低。

2.3 超滤膜的清洗

由于超滤膜的孔径较小，长时间的用于净水处理时，当水体中的杂质孔径和超滤膜孔径相同时，就可能阻塞超滤膜。因此，对于超滤膜装置，应当定期清洗，清除超滤膜孔内的阻塞物。在超滤膜的清洗过程中，也要掌握正确的方法。不恰当的清洗方法不仅不会出去超滤膜上的杂质，相反还会缩短超滤膜的使用寿命，造成一定的经济损失。在超滤膜清洗过程中，通常采用反清洗的清洗方式。反冲洗方式主要利用跨膜压的原理对超滤膜进行清洗。

2.4 超滤膜—粉末活性炭组合工艺净化效能

在超滤膜深度处理工艺中，另外一个重要的成分为活性炭成分。由于活性炭具有很好的吸附能力，能够吸附水体中的杂质，因此在净水处理中得到广泛的使用。超滤膜和活性炭组合起来，能够将水体中的有机物清除干净，达到净水的作用。其除去效果见图1、图2。

3 超滤膜和常规技术净水效能的对比分析

和常规工艺净水效能相比，超滤膜深度处理工艺具有明显的优势，能够除去水体内的杂物，改善水体的浊度。此外，当进水的水质不同时，其精华能力也不同。而对于常规的净水工艺，无论进水的水质是否有差距，其净化效果的差距都不大。因此，在实际生产中，为了根据满足需要，应当采用超滤膜深度处理工艺，从而提高净水能力，保证供水质量，为居民提供健康安全的生活用水。超滤膜和常规工艺净水效能的比较如表2所示。