沉淀-超滤工艺膜反洗水回收的有效处理

2019-01-26赵刚

智能城市 2019年1期

赵刚

（津水环保设备工程（天津）有限公司，天津 300000）

饮用水的水质质量，是人们长期以来关注的重点，而随着水源被污染，水体中的“两虫”“藻毒素”“消毒物”问题的出现，为饮用水的安全使用带来了严重隐患。由于传统水处理技术无法有效地消除饮用水水质隐患问题，超滤膜技术已逐渐开始取代传统工艺成为给水处理中的一种重要工艺。为了进一步提高超滤技术的总产水率，本文提出了一种沉淀-超滤反洗水回收技术，对超滤反洗水进行回收处理，并使出水达到饮用水标准。为了验证这一技术的可靠性，本文将对沉淀-超滤工艺膜反洗水回收技术进行重点分析。

1 沉淀-超滤工艺膜反洗水回收的有效处理

1.1 实验数据

对表1进行分析，对有机物的浓度进行对比，可以得出膜反洗水比正常的河水高，膜反洗水的水质受到了严重的污染，因此，要对膜反洗水进行回收处理，将水质中的有机物除掉[1]。

表1 膜反洗水水质与河水水质对比

1.2 实验设备

对膜反洗水回收采取沉淀-超滤工艺，使用外压式膜组件，三氯化铁混凝剂。当膜反洗水过滤30 min后，对膜表面中的有机物进行45 s的反冲洗处理，将有机物进行反冲洗收集之后进行沉淀，时间30 min，然后将反洗水流入预处理反应器中进行反应，然后再将膜反洗水与河水以1：9的比例进行混合，将混配水倒入混凝-微滤系统中，对混配水进行处理，然后将河水也倒入混凝-微滤系统中，与混配水进行对比。

1.3 实验方法

使用TOC-Vcph测定仪对反洗水水质中的DOC进行测试；用T6光度计测定UV254；用高锰酸钾对CODMn进行测定，用HACH浊度仪对浊度进行测定[2]。

2 实验结果分析

分析浊度的去除效果，膜反洗水对浊度的影响并不大，但是NTU值比国家饮用水卫生标准低，因此，使用沉淀-超滤工艺对去浊度有很好的效果；分析有机物的去除效果，回收前膜反洗水中的CODMn含量较低，回收后有机物含量符合饮用水卫生标准，随着膜反洗水中的有机物含量不断增加，使用沉淀-超滤工艺进行处理的效率也明显下降，因此，需要不断添加混凝剂，但是出水中的CODMn含量也无法达到饮用水标准；分析pH值的影响，通过实验中的pH值结果进行给分析，混凝剂的过量添加会降低原水中的pH值，而使用沉淀-超滤工艺中的膜装置能够增加出水pH值，实验过程中原水和出水的pH值范围在7.12～8.24之间，平均值为7.88，因此实验后的饮用水的pH值符合国家要求[3]；分析微生物的去除效果，在没有使用沉淀-过滤工艺对水处理前检测到的细菌较多，处理后大肠菌群已经去除，并且细菌总数也符合国家卫生标准，所以，沉淀-超滤工艺膜去除微生物的效果较好；分析产水率，当沉淀-超滤工艺这能够的过滤时间为20 min，系统产水率为95%，30 min后，产水率为98%。从产水率的结果进行分析，使用沉淀-超滤工艺对膜反洗水进行处理会使系统的产水率得到较大的提升。

3 膜系统污染情况分析

3.1 膜比通量的衰减速率

在超滤膜运行时，膜污染是必然存在的问题，原水中的悬浮颗粒、有机物质会在膜的表面形成浓差，一些较小的小分子量的有机物会沉淀在膜孔中形成污染。因此，控制膜污染是膜工艺中的关键。采用膜比通量的方式分析不同条件下膜的透水性，计算膜比通量的公式为：

式中：SF—膜比通量；J′—温度校正后的膜通量；T—混合液温度。

膜比通量的变化能够反映出膜阻力与膜污染的情况，为了能够反映出不同预处理方式对膜污染造成的影响，需要对产水量的膜比通量变化进行定义，用公式进行表示：

式中：σ—膜比通量衰减的速率；SF0与SF1—膜初始运行与运行过程时的膜比通量。

不同预处理方式对混配水的膜污染影响不同，需要通过相对比通量进行表示。不同的预处理方案对混配水膜污染的改善效果也有所不同，主要是因为小分子量有机物会沉淀在膜表面，从而形成一层的凝胶，这就是膜污染的物质。在膜反洗水预处理汇总添加PAC能够降低反洗水中的有机物，让微滤系统的膜污染情况能够得到缓解[4]。

3.2 化学清洗

当膜通量受到污染后速率会下降，需要通过化学清洗的方式进行恢复，通过水力清洗混配水系统进行化学清洗，使用0.1%的次氯酸钠与盐酸，对膜通量进行浸泡，时间大概20 h为宜，膜比通量的恢复效果良好，能够恢复到最初的速率状态，取少量的洗脱液，分析沉淀在膜表面的污染物，与其他研究进行对比，公式为：污染物浓度×化学清洗液体积/膜面积=污染物质量。次氯酸钠洗液中的DOC占据了清洗液总浓度的74.1%，UV254占据了清洗液总浓度的97.3%，无机离子的浓度比次氯酸钠浓度高，使用次氯酸钠去除的是微生物与有机污染物，使用盐酸溶液外对无机物污染的去除效果显著。铁离子是污染物最严重的无机物，污染物中的钙离子与镁离子的产生与河水的硬度有极大的关系。

3.3 可能性分析

传统高的超滤系统工艺设计为浓水排放与反洗水排放设，是一种单独式的排放系统。当超滤设备运行一点时间后，超滤膜这能够会有很多杂质聚集在其中，膜两侧压差增加、出水品质降低，这种情况下需要启动超滤反洗系统，对杂质进行大范围的冲洗。反吸水中含有超滤膜进水侧的污垢，通过改造，可以将原有的污水配方系统保留，将反洗水排水口引导原水池中，让超滤反洗水能够与原水混合。超滤制水的过程中，水质中的污染如果超出负荷会在膜表面形成一层污垢，从而产生堵塞，造成平均透膜压差（TMP）增加，从而造成膜通量衰减，因此，需要对膜进行彻底的反洗才能避免这种情况的发生。

超滤膜由过滤层与支撑层构成，不管是外压式的超滤系统，还是内压式的超滤系统，制水与反水的水流方向都是逆流而行的。制水时水流从功能层进入到支撑层，而反洗时则是相反。功能层的孔径要在0.002～0.1 μm之间，如果反洗时有颗粒物杂质进入支撑层中，就会造成堵塞，如果孔径被堵塞，将会难以洗脱。因此，进行反洗用水时使用超滤产水，能够通过反冲洗的方式将膜表面的杂质冲洗掉，回到原水池中，然后经过沉淀通过盘式过滤器对水进行反复使用。为了避免反洗水回收后杂质积聚过快，需要将周期缩短，通过设定周期时间保证原水的品质。实验证明，采用沉淀-超滤工艺相结合的方法不会造成膜污染堵塞，更好地保证了水质的卫生标准。