超濾污水回用試驗研究

第29卷第1期工業(yè)水處理Vol.29 No.12009年1月Industrial W ater TreatmentJan. ,2009超濾污水回用試驗研究宋吉娜',王曉昌2,裴惠敏},楊晶1(1.河北工程大學(xué)城市建設學(xué)院,河北邯鄲056002; 2.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境市政工程學(xué)院,陜西西安710055; 3.邯鄲縣城區管理局,河北邯鄲056001)[摘要]采用超濾膜在污水處理廠(chǎng)進(jìn)行了污水回用處理試驗。實(shí)驗結果表明,超濾具有良好的除濁功能和消毒作用,但是對溶解性物質(zhì)如色度、TOC.UVxu的去除效果不明顯,通過(guò)混凝和粉末活性炭吸附預處理后可增加去除效率和滲透通量,反沖洗可提高滲透通量。[關(guān)鍵詞]超濾;污水回用;粉末活性炭;混凝[中圈分類(lèi)號]X703.1 [文獻標識碼]A [文章編號] 1005 -829(2009)01-0043-03Pilot study of ultrafiltration for wastewater reuseSong Jina', W ang Xiaochang2 , Pei Huimin', Yang Jing'(1. School of Urban Construction, Hebei University of Engineering, Handan 056002 ,China; 2. School ofEnvironmental and Municipal Engineering, Xi' an University of Architecture and Technology ,Xi' an 710055,China; 3. Town Administration of Handan County, Handan 056001, China)Abstract: The ulrafiltration(UF) membrane unit has been used for treating wastewater at a wasewater treatmentplant. The pilot study shows that UF has very effective performances for removing turbidity and the total bacteriaand coliform bacteria from the secondary efluent to obtain high quality filtrate for wastewater recycle. But UF isnot very effective in the removal of dissolved substances such as chroma, UV254 and TOC. The removal efciencyand permeate flux can be improved by conducting powder active carbon adsorption pretreatment and coagulation.The backwash is essential to obtain a higher permeate flux.Key words: ultrafiltration; watewater recycle; powder active carbon; coagulation在水資源日益匱乏的今天,推進(jìn)城市污水深度表1二沉池出水水質(zhì)指標處理,提高廢水的可重復利用率是保持水資源可持項目指標獨度/NTU4-20pH7.0-7.9續利用的重要措施。常用的深度處理方法有:活性色度/CU25-35 COD/(mg+L1) 10.8- 41.2炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技術(shù)等。其中膜UVs/cm10.106-0.163 BOD/(mg+L)6.0-12.0技術(shù)是給水和廢水處理中最有前途的- -種方法",細菌數/mL+'30 000 NH;-N/(mg+L") 0.7-2.0而且超濾被公認為是最有效的膜分離方法之一。大腸桿菌數/mL:=_600DOC(mg:L) 4.25-9.43_筆者采用超濾膜組件處理城市二級污水，對直電動(dòng)調節閥接超濾、活性炭吸附和混凝預處理方法進(jìn)行了實(shí)驗。著(zhù)重研究了對二級污水直接用超濾膜處理和提高處德量計置x理效果的方法。壓力傳感器1實(shí)驗方法實(shí)驗原水中國煤化工實(shí)驗原水為二沉池出水,水質(zhì)指標如表1。fYHCNMHG_水箱] I1.2 實(shí)驗裝置實(shí)驗工藝如圖1所示。困1超濾實(shí)驗裝置一43-試驗研究.工業(yè)水處理2009 -01 ,29(1)超濾膜參數如下:材質(zhì)為聚丙烯腈(PAN);材+過(guò)逮20 min+反沖洗3 min料構造為中空纖維組件;截流分子質(zhì)量為3x10* D; .+無(wú)反中有效膜面積為2.76 m';流量為500 Lh;過(guò)濾方式w為錯流過(guò)濾。本實(shí)驗裝置采用可編程控制器(PLC完成過(guò)濾、100200300400 50o反沖洗和化學(xué)沖洗的自動(dòng)控制過(guò)程。當滲透通量降時(shí)間/min到初始通量的1/3 時(shí),自動(dòng)開(kāi)始化學(xué)沖洗。圖2反沖洗對膜滲透通量的影響1.3 分析方法由圖2可以看出有反沖洗可以增加滲透通量，1.3.1化學(xué) 分析而無(wú)反沖洗時(shí)膜的滲透通量顯著(zhù)降低。本研究中采色度:采用鉑鈷比色法利用分光光度計在420 nm用的最佳操作條件是過(guò)濾20 min、反沖洗3 min,然處測定;濁度:利用SZD- -2型濁度儀測定;TOC:利用后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。島津公司TOC-5050A總有機碳分析儀進(jìn)行測定;圖3~圖8給出了隨著(zhù)過(guò)濾時(shí)間不同原水和濾UVzs:利用分光光度計在254 nm處測定。后水水質(zhì)的變化情況。1.3.2 微生物指標分析細菌總數和大腸桿菌數采用微濾膜滲透法測定。1.4預處理實(shí)驗1.4.1 混凝君1.0-以聚合氯化鋁為混凝劑,通過(guò)靜態(tài)實(shí)驗確定最0.-▲-出水佳投加質(zhì)量濃度為80 mg/L。二級出水在加濾之前20406080100120首先加人到混合器中,使混凝劑和水充分混合,停留時(shí)間h圖3濁度隨時(shí)間的 變化時(shí)間為1 min。121.4.2 粉末活性炭吸附粉末活性炭投加到原水箱中攪拌約30min(投加質(zhì)量濃度為25 mg/L),然后流人到另一個(gè)水箱中.6靜沉15 min。-◆-原水1.5 實(shí)驗數據處理超濾膜的平均半透膜壓(TMP)通過(guò)Tutujian公式計算:時(shí)間/hPm=(P+P,)/2-Pp圖4TOC隨時(shí)間的變化0.20式中:P一半透 膜壓;P:一膜組件進(jìn)口處的壓力;0.16/Mg 0.13P。-一膜組件 出口處的壓力;P一滲透液壓力。20.00.04在壓力保持恒定的情況下，滲透通量表示膜的產(chǎn)水量。為了消除TMP對滲透通量的影響,可20-406080Too以用比滲透通量(通量/TMP)來(lái)表示(2);而比滲透圖5 UVxsx隨時(shí)間的變化通量與初始比滲透通量的比值，稱(chēng)為正規化比滲60透通量,以百分數形式表示,這種表達方式能夠消除不同初始通量值的影響，更清楚地比較滲透通量的下降狀況。中國煤化工2實(shí)驗結果在周期反沖洗與無(wú)反沖洗的情況下,超濾滲透FHCNMHGTno通量隨時(shí)間的變化情況如圖2所示。圖6色度隨時(shí)間的變化一44一.工業(yè)水處理2009 -01.29(1)宋吉娜,等:超濾污水回用試驗研究10100 00010 0001 000-▲-出水趣40+ ◆混凝00UF▲粉末活性炭吸附1040557080100時(shí)間/h200 400 600 8001000 1200過(guò)濾時(shí)間/min困7細 菌數隨時(shí)間的變化困10粉末活性炭吸附和混凝對膜通量的影響10 00PAN的超濾膜有和沒(méi)有預處理的比滲透通量的變化。100從圖10可看出,增加預處理可有效地增加膜的比滲透通量，混凝預處理的比滲透通量比直接超濾和粉末活性炭吸附超濾都高。通過(guò)HPLC對分子質(zhì)10 40557080100量的分析可知，混凝可去除水中大分子質(zhì)量的有機時(shí)間/1物0),粉末活性炭吸附可去除水中小分子質(zhì)量的有出水未檢測出來(lái)圖8大腸桿菌數隨時(shí)間的 變化機物9。導致膜孔阻塞的主要是大分子有機物,而混凝可有效地降低膜阻力,因此可提高膜滲透通量、減從圖3~圖8可以看出超濾對濁度、細菌總數和少膜污染。大腸桿菌有較高的去除率,說(shuō)明超濾對懸浮和膠體3結論物質(zhì)有很好的物理截留作用。但對色度、T0C和使用截留分子質(zhì)量為3x10D的PAN超濾膜處UVxu的去除效果不是很好,說(shuō)明超濾不容易去除溶理城市二級污水,對濁度細菌總數和大腸桿菌有很解性有機物質(zhì)。好的去除效果。為了增強超濾對有機物的去除,在超濾之前分超濾膜不能有效地去除溶解性物質(zhì)如色度、別進(jìn)行粉末活性炭吸附和混凝預處理。如圖9所示。UVxa和TOC,但通過(guò)粉末活性炭吸附和混凝預處理oUF可提高對它們的去除率,同時(shí)增加膜的滲透通量。反沖洗可保持較高的滲透通量,最佳的操作條80+ ■粉末活性炭吸附+UF0混凝+UF件為:過(guò)濾20min,接著(zhù)反沖洗3min。60[參考文獻]米.40}[1] Tansel B, Bao w Y, Tansel I N. Characteization of fouling kine-20ics in ulrafiltration syelems by resistancas in series model[J]. De-UVz4TOC色度 濁度細菌 大腸桿菌salination, 2000, 129(1);:7-14.圖9不同預處理方法的處理效果比較[2] Hong s, Faibiah R s, Elimelech M. Kinetics of permeate flux de-cline in crossflow menbrane fluration of colloidal suspensions[J].由圖9可以看出，粉末活性炭吸附和混凝可提J Clloid & Inerface Science, 1997,196<2):267-277.高超濾對色度TOC和UVx4的去除率,混凝的效果[3] Owen D M, Amy D L, Chowdhury 2 K. NOM characterization and較好。不進(jìn)行任何預處理的直接超濾對UVsax、TOCteatabiliy[J]. JAWWA, 1995, 87(1): 46-63.[4] Carnel v, Berpond A. The use of ozone and associated oxidation和色度的去除率分別為13.5%、33.1%和51.4% ,而增proceses in drinking water teatment [J]. Water Research, 1998,加混凝預處理后超濾對UVzs、.TOC和色度的去除率32(11): 3208- 3222達到最大，分別為33.1%、48.8%和80.0%。但是有無(wú)預處理對濁度和微生物的去除沒(méi)有明顯的差別,90%中國煤化工以上的濁度和9.9%以上的細菌和大腸桿菌都可被MYHC N M H G西安建筑科技大學(xué),講直接超濾去除。師。電話(huà):13932055094,E mil:ongjina@126.omo圖10比較了截留分子質(zhì)量為3x10*D、材質(zhì)為[收稿日期] 2008 - 08-05(修改稿)-45一