超滤膜处理工艺在水处理中的中试研究

杨明

（杭州余杭水务有限公司，浙江余杭，311100 ）



超滤膜处理工艺在水处理中的中试研究

杨明

（杭州余杭水务有限公司，浙江余杭，311100 ）

摘要：超滤膜处理工艺具有出水浊度低，占地面积小的优点,在水处理中的应用越来越广泛。本文对余杭区A水厂的超滤膜处理技术中试情况进行研究，并重点分析对水质指标的去除效果，试验数据表明超滤工艺处理效果明显、安全可靠。

关键词：超滤膜；水质；处理效果

引言

1　超滤膜处理技术原理

超滤膜处理是以超滤膜为过滤介质，在膜两侧施加一定压力下作为驱动力，当水流过膜表面时，截留水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质，只准许水、无机盐及小分子物质透过膜，以达到溶液的净化、分离与浓缩的目的[1-3]。

2　超滤膜中试的主要内容

超滤膜中试过程包括膜丝材料的选择、运行方式的选择。这两者有机结合，才能达到净化、分离与浓缩的目的[4]。

2.1膜丝材料的选择

测试的内容为在同一条件(运行条件和组件形式)下对不同厂家膜材料的出水通量和出水水质(浊度、CODMn、PH、铁、锰、氨氮、亚硝酸盐氮等)进行分析，选择出符合水厂水质的膜。

2.2运行方式的选择

测试内容为分别进行内外压的试验(内压采用柱式，外压采用浸没式)，查看膜通量和出水水质(浊度、CODMn、PH、铁、锰、氨氮、亚硝酸盐氮等)，并进行数据分析。

乌云其木格：关于以上11位分组审议过程中推荐的同志都已经询问完毕，我们现在还有一点时间，哪位委员还想利用这点时间来询问？如果没有委员再询问了，那么今天上午的专题询问就进行到这里，会后请办公厅的同志再辛苦一下，把这些询问的问题汇总在一起，报请国务院予以研究处理，或者是作为今后决策的参考。

3　超滤膜处理技术工艺简介

3.1浸没式超滤工艺特点

（1）采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜组件，具有良好的强度和韧性及优异的抗氧化、耐酸碱性能，使用寿命长；

（2）原水适应性强，超滤膜能有效去除水中细菌、病毒和悬浮颗粒，出水水质优良，能达到新的国家自来水标准。

3.2压力（柱式）超滤工艺特点

（1）与传统的预处理工艺相比，系统简单、操作方便、占地小、投资省；

（2）自动化程度高，可自动实现产水及清洗。

总的来说，由于浸没式超滤对预处理的要求较低、耐冲击负荷能力强，因此应用于污染较严重的水质处理和规模较大工程时，更具优势。而柱式的膜通量高于浸没式，单位时间内生产的水量也远大于浸没式。

4　超滤膜工艺处理能力分析

4.1原水数据

原水为滤池滤出水，主要水质指标如表1所示。

表1　原水水质（取水时间：4月、5月）

4.2出水水质数据

采用超滤膜改造传统水厂最大优势就是超滤膜的出水水质优势，可以说新的饮用水106项标准直接催生了超滤工艺用于自来水厂的工艺改革。本次分析就原水中的主要污染物对两种工艺的出水水质优劣及各项目的去除率进行对比分析[5]。

4.2.1浊度处理效果

浊度一直以来都是饮用水生产中关注的主要指标之一，能够反应水中部分颗粒物和胶体物质。浑浊度的去除代表水中泥土、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物质的减少。

图1　进水、出水浊度曲线图

图2　浸没式进、出水浊度曲线图

图1和图2分析了两种工艺系统进出水状况的对比情况，超滤出水水质在浊度指标上明显优于传统工艺，完全能够达到新的饮用水标准，且超滤的产水浊度不随原水浊度的变化而变化。试验中柱式超滤进水浊度从0.1NTU左右逐步提升到0.3左右NTU，产水水质始终恒定在0.1NTU以下。浸没式超滤进水浊度从0.5NTU左右逐步提升到1.1左右NTU，出水浊度出水始终保持在0.1NTU以下，基本维持在0.06NTU，通量的大小对超滤膜除浊效果没有差别。

4.2.2氨氮去除效果

微污染原水中的氨氮是饮用水处理中的一个技术难点，超滤膜不仅能够截留原水中的悬浮固体，同时氨氮处理也有有一定效果。

由图3、图4可知，PVDF超滤膜对亚硝酸盐氮的去除效果一般，并随通量的增加，去除率逐渐减少（图中柱式由于膜有起保护作用的甘油，故出亚硝酸盐含量反而增加，随着实验进行，去除率也趋于正常）。

图3　浸没式进出水亚硝酸盐氮曲线图

图4　柱式进出水亚硝酸盐氮曲线图

超滤工艺对氨氮的去除效果十分有限，但试验过程中，通过人为的对超滤前投加一定量的次氯酸钠，这样既保证了超滤出水的余氯要求，又一定程度上降低了超滤的出水氨氮水平，始终能完全达到新的水质指标。

4.2.3锰去除效果

图5　浸没式进出水CODmn曲线图

图6　柱式进出水CODmn曲线图

由图5、图6可知，原水CODMn1.5～2.0mg/L，经超滤膜工艺处理后，出水高锰酸盐指数为1.48～2.71mg/L，去除率5％～15％之间波动，平均去除率达7％。超滤工艺对于CODMn的去除效果有限，两种工艺的出水效果区别不大，基本都能完全达到新标准对水质的要求。

4.2.4对细菌去除

两种工艺出水大肠杆菌指标均无法检测出来，均完全达到水质标准要求，但是超滤工艺中氯的投加量远远小于传统工艺的投加量。因此，在消毒工艺这一部分，超滤工艺的运行费用较低且相应产生的消毒副产物亦远远少于传统工艺。

4.2.5对有机物的去除

有机物的去除也是给水处理中的难点之一。但是超滤膜本身对溶解性的有机物去除能力极其有限，且有机物的存在能够造成极大的膜污染，会增加运行成本和维护复杂性，因此在用超滤膜处理原水时，必须辅以其它预处理方法。

5　结论

本试验考察了不同水质、不同操作条件下膜系统的处理效果，得到以下结论：

（1）混凝-沉淀-超滤工艺出水水质稳定，处理效果安全可靠。超滤膜对浊度平均去除率为93％，膜出水的浊度小于0.1NTU的保证率在100％以上；膜系统对沉淀池出水CODm的平均去除率为7％，膜出水CODMn＜2mg/L的保证率在95％以上。

（2）混凝-沉淀-砂滤-超滤工艺出水水质稳定，处理效果安全可靠。超滤膜对浊度的平均去除率为59％，膜出水浊度小于0.1NTU的保证率为100％；膜系统对砂滤池出水的CODm的平均去除率为7％，工艺能保证出水水质的微生物安全性，膜出水中一直没有检出大肠菌群，膜工艺基本能保证出水水质的微生物安全。

（3）超滤膜处理砂滤池出水时，膜出水水质均优于我国《生活饮用水卫生标准》的要求，且处理砂滤池出水时膜出水水质优于处理沉淀池出水时膜出水水质。

参考文献

[1]董秉直,曹达文,陈艳著.饮用水膜深度处理技术[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2]张捍民,张威,王宝贞.膜技术上处理引用水的研究[J].给水排水.2002,26(3),21-24.

[3]崔淑霞.超滤技术在饮用水深度处理上的应用[J].中国农村水利水电.2009,2:61-62.

[4]许振良.膜法水处理技术[M].北京:化学工业出版社.2001.

[5]王琳,王宝贞.饮用水深度处理技术[M].北京：化学工业出版社.2002.

杨明(1987-)，男，助理工程师，浙江大学宁波理工学院学士学位大学本科，任职：杭州余杭水务有限公司，生产管理。研究方向：水处理工艺优化，出厂水水质提升，治水生产管理。

E-mail:175193250@qq.com

Pilot Study on Ultrafiltration Membrane Treatment Technology in Water Treatment

Ming Yang
(Yuhang water Co.Ltd in Hangzhou,Yuhang,Zhejiang,311100,China)

Abstract:The UFmembrane treatment technology has the advantages of low turbidity,small area,more and more widely used in water treatment.In this paper,the water factories in Yuhang area of ultrafiltration membrane treatment technology in the pilot study.Focus on the removal efficiency of water quality indicators,the test data shows that the ultrafiltration process is effective,safe and reliable.

Key words:Ultrafiltration membrane;Water quality;Treatment effect

作者简介：

DOI:工业技术创新 URL:http//www.china-iti.com10.14103/j.issn.2095-8412.2016.01.015

中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：2095-8412(2016)01-644-04