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”，裴惠敏,楊晶'(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[中團分類(lèi)號]X703.1 [文獻標識碼]A [文章編號] 1005- -829X(2009)01-0043-03Pilot study of ultrafiltration for wastewater reuseSong Jina'，Wang Xiaochang , Pei Huimin', Yang Jing'(1. School of Urban Construction, Hebei University of Engineering, Handan 056002 ,China; 2. School ofEnvironmental and Municipal Engineering, Xi' an Uniwersity 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 teatmentplant. 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 recyecle. But UF isnot very efective in the removal of dissolved substances such as chroma, UVz4 and TOC. The removal efficiencyand 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 C0D/(mgL+) 10.8- 412炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技術(shù)等。其中膜UVxs/em'0.106~0.163 BOD,(mg*L)6.0-12.0技術(shù)是給水和廢水處理中最有前途的一種方法"，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-E1) 4.25-9.43筆者采用超濾膜組件處理城市二級污水，對直接超濾、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流景計盤(pán)工理效果的方法。壓力傳感器1實(shí)驗方法1.1實(shí)驗原水 :實(shí)驗原水為二沉池出水,水質(zhì)指標如表1?；瘜W(xué)藥子，t濃水輸出電磁閥水箱I1.2 實(shí)驗裝置實(shí)驗工藝如圖1所示。圖1超濾實(shí)驗裝置試驗研究工業(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)發(fā)中有效膜面積為2.76 m2;流量為500 Lh;過(guò)濾方式ww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、? 100200 300400 500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UVz24:利用分光光度計在254 nm處測定。后水水質(zhì)的變化情況。13.2 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◆-原水以聚合氯化鋁為混凝劑,通過(guò)靜態(tài)實(shí)驗確定最0.5-▲-出水佳投加質(zhì)量濃度為80mg/L。二級出水在加濾之前20406080100 T20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),然后流入到另一個(gè)水箱中靜沉15 min。-◆-原水1.5 實(shí)驗數據處理-s-出水超濾膜的平均半透膜壓(TMP)通過(guò)Tutujian公20406080100120式計算:時(shí)間/h圖4 TOC隨時(shí)間的 變化Pm=(P+P,)/2-Pp0.20r式中:P一半 透膜壓;P一膜組件進(jìn)口處的壓力;0.1/M pg0.134P。--- 膜組件出口處的壓力;20.0Pp一滲透液壓力。0.04在壓力保持恒定的情況下，滲透通量表示膜2040680 To0的產(chǎn)水量。為了消除TMP對滲透通量的影響,可以用比滲透通量(通量/TMP)來(lái)表示(2);而比滲透圖5 UVs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。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)間的變化工業(yè)水處理2009 -01.29(1)宋吉娜,等:超濾污水回用試驗研究100 00010 00-◆-原水1 000-▲-出水煙40-◆混凝00UF▲粉末活性炭吸附10 405570”80 100時(shí)間/h200 400 600 8001000 1200過(guò)遺時(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PAN的超濾膜有和沒(méi)有預處理的比滲透通量的變化。1000-從圖10可看出,增加預處理可有效地增加膜的100比滲透通量，混凝預處理的比滲透通量比直接超濾10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)圍8大腸桿菌 數隨時(shí)間的變化機物4。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可以看出超濾對獨度、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3x10*D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。UVxsu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。[參考文獻]來(lái)40[1]Tansel B, Bao W Y, Tansel I N. Characterization of fouing kinel-20ics in ulrafilraion syelems by resistances in serie model[J]. De-UVzxTOC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, Faibish R s, Elimelech M. Kinetics of permeatle flux de~cline in crossflow menbrane fltraion of colloidal suspensions[J].由圖9可以看出，粉末活性炭吸附和混凝可提J. Colloid & Interface Science, 1997, 196(2):267-277.高超濾對色度、TOC和UVxu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UVzsv.TOCteatabiliy[J]. JAWWA, 1995, 87(1): 46-63.和色度的去除率分別為13.5%、33.1%和51.4% ,而增[4] Carnel v, Bermond A. The ure of ozone and associated oxidationproceses in drinking water treatment []. Water Research, 1998,加混凝預處理后超濾對UVzx4、TOC和色度的去除率32(11); 3208- 322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%以上的濁度和9.9%以上的細菌和大腸桿菌都可被[作者簡(jiǎn)介]宋吉娜(1980- ),2005 年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué),講直接超濾去除。師。電:392055094.Emai:ongjina@126.com。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)