超滤污水回用试验研究

第29卷第1期工业水处理Vol.29 No.12009年1月Industrial W ater TreatmentJan. ,2009超滤污水回用试验研究宋吉娜',王晓昌2,裴惠敏},杨晶1(1.河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056002; 2.西安建筑科技大学环境市政工程学院,陕西西安710055; 3.邯郸县城区管理局,河北邯郸056001)[摘要]采用超滤膜在污水处理厂进行了污水回用处理试验。实验结果表明,超滤具有良好的除浊功能和消毒作用,但是对溶解性物质如色度、TOC.UVxu的去除效果不明显,通过混凝和粉末活性炭吸附预处理后可增加去除效率和渗透通量,反冲洗可提高渗透通量。[关键词]超滤;污水回用;粉末活性炭;混凝[中圈分类号]X703.1 [文献标识码]A [文章编号] 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在水资源日益匮乏的今天,推进城市污水深度表1二沉池出水水质指标处理,提高废水的可重复利用率是保持水资源可持项目指标独度/NTU4-20pH7.0-7.9续利用的重要措施。常用的深度处理方法有: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、膜技术等。其中膜UVs/cm10.106-0.163 BOD/(mg+L)6.0-12.0技术是给水和废水处理中最有前途的- -种方法",细菌数/mL+'30 000 NH;-N/(mg+L") 0.7-2.0而且超滤被公认为是最有效的膜分离方法之一。大肠杆菌数/mL:=_600DOC(mg:L) 4.25-9.43_笔者采用超滤膜组件处理城市二级污水，对直电动调节阀接超滤、活性炭吸附和混凝预处理方法进行了实验。着重研究了对二级污水直接用超滤膜处理和提高处德量计置x理效果的方法。压力传感器1实验方法实验原水中国煤化工实验原水为二沉池出水,水质指标如表1。fYHCNMHG_水箱] I1.2 实验装置实验工艺如图1所示。困1超滤实验装置一43-试验研究.工业水处理2009 -01 ,29(1)超滤膜参数如下:材质为聚丙烯腈(PAN);材+过逮20 min+反冲洗3 min料构造为中空纤维组件;截流分子质量为3x10* D; .+无反中有效膜面积为2.76 m';流量为500 Lh;过滤方式w为错流过滤。本实验装置采用可编程控制器(PLC完成过滤、100200300400 50o反冲洗和化学冲洗的自动控制过程。当渗透通量降时间/min到初始通量的1/3 时,自动开始化学冲洗。图2反冲洗对膜渗透通量的影响1.3 分析方法由图2可以看出有反冲洗可以增加渗透通量，1.3.1化学 分析而无反冲洗时膜的渗透通量显著降低。本研究中采色度:采用铂钴比色法利用分光光度计在420 nm用的最佳操作条件是过滤20 min、反冲洗3 min,然处测定;浊度:利用SZD- -2型浊度仪测定;TOC:利用后进行下一个循环。岛津公司TOC-5050A总有机碳分析仪进行测定;图3~图8给出了随着过滤时间不同原水和滤UVzs:利用分光光度计在254 nm处测定。后水水质的变化情况。1.3.2 微生物指标分析细菌总数和大肠杆菌数采用微滤膜渗透法测定。1.4预处理实验1.4.1 混凝君1.0-以聚合氯化铝为混凝剂,通过静态实验确定最0.-▲-出水佳投加质量浓度为80 mg/L。二级出水在加滤之前20406080100120首先加人到混合器中,使混凝剂和水充分混合,停留时间h图3浊度随时间的 变化时间为1 min。121.4.2 粉末活性炭吸附粉末活性炭投加到原水箱中搅拌约30min(投加质量浓度为25 mg/L),然后流人到另一个水箱中.6静沉15 min。-◆-原水1.5 实验数据处理超滤膜的平均半透膜压(TMP)通过Tutujian公式计算:时间/hPm=(P+P,)/2-Pp图4TOC随时间的变化0.20式中:P一半透 膜压;P:一膜组件进口处的压力;0.16/Mg 0.13P。-一膜组件 出口处的压力;P一渗透液压力。20.00.04在压力保持恒定的情况下，滲透通量表示膜的产水量。为了消除TMP对渗透通量的影响,可20-406080Too以用比渗透通量(通量/TMP)来表示(2);而比渗透图5 UVxsx随时间的变化通量与初始比渗透通量的比值，称为正规化比渗60透通量,以百分数形式表示,这种表达方式能够消除不同初始通量值的影响，更清楚地比较渗透通量的下降状况。中国煤化工2实验结果在周期反冲洗与无反冲洗的情况下,超滤渗透FHCNMHGTno通量随时间的变化情况如图2所示。图6色度随时间的变化一44一.工业水处理2009 -01.29(1)宋吉娜,等:超滤污水回用试验研究10100 00010 0001 000-▲-出水趣40+ ◆混凝00UF▲粉末活性炭吸附1040557080100时间/h200 400 600 8001000 1200过滤时间/min困7细 菌数随时间的变化困10粉末活性炭吸附和混凝对膜通量的影响10 00PAN的超滤膜有和没有预处理的比渗透通量的变化。100从图10可看出,增加预处理可有效地增加膜的比渗透通量，混凝预处理的比渗透通量比直接超滤和粉末活性炭吸附超滤都高。通过HPLC对分子质10 40557080100量的分析可知，混凝可去除水中大分子质量的有机时间/1物0),粉末活性炭吸附可去除水中小分子质量的有出水未检测出来图8大肠杆菌数随时间的 变化机物9。导致膜孔阻塞的主要是大分子有机物,而混凝可有效地降低膜阻力,因此可提高膜滲透通量、减从图3~图8可以看出超滤对浊度、细菌总数和少膜污染。大肠杆菌有较高的去除率,说明超滤对悬浮和胶体3结论物质有很好的物理截留作用。但对色度、T0C和使用截留分子质量为3x10D的PAN超滤膜处UVxu的去除效果不是很好,说明超滤不容易去除溶理城市二级污水,对浊度细菌总数和大肠杆菌有很解性有机物质。好的去除效果。为了增强超滤对有机物的去除,在超滤之前分超滤膜不能有效地去除溶解性物质如色度、别进行粉末活性炭吸附和混凝预处理。如图9所示。UVxa和TOC,但通过粉末活性炭吸附和混凝预处理oUF可提高对它们的去除率,同时增加膜的渗透通量。反冲洗可保持较高的渗透通量,最佳的操作条80+ ■粉末活性炭吸附+UF0混凝+UF件为:过滤20min,接着反冲洗3min。60[参考文献]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 浊度细菌 大肠杆菌salination, 2000, 129(1);:7-14.图9不同预处理方法的处理效果比较[2] Hong s, Faibiah R s, Elimelech M. Kinetics of permeate flux de-cline in crossflow menbrane fluration of colloidal suspensions[J].由图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.高超滤对色度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较好。不进行任何预处理的直接超滤对UVsax、TOCteatabiliy[J]. JAWWA, 1995, 87(1): 46-63.[4] Carnel v, Berpond A. The use of ozone and associated oxidation和色度的去除率分别为13.5%、33.1%和51.4% ,而增proceses in drinking water teatment [J]. Water Research, 1998,加混凝预处理后超滤对UVzs、.TOC和色度的去除率32(11): 3208- 3222达到最大，分别为33.1%、48.8%和80.0%。但是有无预处理对浊度和微生物的去除没有明显的差别,90%中国煤化工以上的浊度和9.9%以上的细菌和大肠杆菌都可被MYHC N M H G西安建筑科技大学,讲直接超滤去除。师。电话:13932055094,E mil:ongjina@126.omo图10比较了截留分子质量为3x10*D、材质为[收稿日期] 2008 - 08-05(修改稿)-45一