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(yàn)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(shè)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(qū)管理局,河北邯鄲056001)[摘要]采用超濾膜在污水處理廠進(jìn)行了污水回用處理試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)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,通過混凝和粉末活性炭吸附預(yù)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[中圈分類號]X703.1 [文獻(xiàn)標(biāo)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(biāo)處理,提高廢水的可重復(fù)利用率是保持水資源可持項(xiàng)目指標(biāo)獨(dú)度/NTU4-20pH7.0-7.9續(xù)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(xì)菌數(shù)/mL+'30 000 NH;-N/(mg+L") 0.7-2.0而且超濾被公認(rèn)為是最有效的膜分離方法之一。大腸桿菌數(shù)/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(diào)節(jié)閥接超濾、活性炭吸附和混凝預(yù)處理方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。著重研究了對二級污水直接用超濾膜處理和提高處德量計(jì)置x理效果的方法。壓力傳感器1實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)原水中國煤化工實(shí)驗(yàn)原水為二沉池出水,水質(zhì)指標(biāo)如表1。fYHCNMHG_水箱] I1.2 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)工藝如圖1所示。困1超濾實(shí)驗(yàn)裝置一43-試驗(yàn)研究.工業(yè)水處理2009 -01 ,29(1)超濾膜參數(shù)如下:材質(zhì)為聚丙烯腈(PAN);材+過逮20 min+反沖洗3 min料構(gòu)造為中空纖維組件;截流分子質(zhì)量為3x10* D; .+無反中有效膜面積為2.76 m';流量為500 Lh;過濾方式w為錯(cuò)流過濾。本實(shí)驗(yàn)裝置采用可編程控制器(PLC完成過濾、100200300400 50o反沖洗和化學(xué)沖洗的自動(dòng)控制過程。當(dāng)滲透通量降時(shí)間/min到初始通量的1/3 時(shí),自動(dòng)開始化學(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) 分析而無反沖洗時(shí)膜的滲透通量顯著降低。本研究中采色度:采用鉑鈷比色法利用分光光度計(jì)在420 nm用的最佳操作條件是過濾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(jī)碳分析儀進(jìn)行測定;圖3~圖8給出了隨著過濾時(shí)間不同原水和濾UVzs:利用分光光度計(jì)在254 nm處測定。后水水質(zhì)的變化情況。1.3.2 微生物指標(biāo)分析細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌數(shù)采用微濾膜滲透法測定。1.4預(yù)處理實(shí)驗(yàn)1.4.1 混凝君1.0-以聚合氯化鋁為混凝劑,通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)處理超濾膜的平均半透膜壓(TMP)通過Tutujian公式計(jì)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，稱為正規(guī)化比滲60透通量,以百分?jǐn)?shù)形式表示,這種表達(dá)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(yàn)結(jié)果在周期反沖洗與無反沖洗的情況下,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(yàn)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過濾時(shí)間/min困7細(xì) 菌數(shù)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的超濾膜有和沒有預(yù)處理的比滲透通量的變化。100從圖10可看出,增加預(yù)處理可有效地增加膜的比滲透通量，混凝預(yù)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(jī)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圖8大腸桿菌數(shù)隨時(shí)間的 變化機(jī)物9。導(dǎo)致膜孔阻塞的主要是大分子有機(jī)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(xì)菌總數(shù)和少膜污染。大腸桿菌有較高的去除率,說明超濾對懸浮和膠體3結(jié)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,說明超濾不容易去除溶理城市二級污水,對濁度細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌有很解性有機(jī)物質(zhì)。好的去除效果。為了增強(qiáng)超濾對有機(jī)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(yù)處理。如圖9所示。UVxa和TOC,但通過粉末活性炭吸附和混凝預(yù)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:過濾20min,接著反沖洗3min。60[參考文獻(xiàn)]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(xì)菌 大腸桿菌salination, 2000, 129(1);:7-14.圖9不同預(yù)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(yù)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(yù)處理后超濾對UVzs、.TOC和色度的去除率32(11): 3208- 3222達(dá)到最大，分別為33.1%、48.8%和80.0%。但是有無預(yù)處理對濁度和微生物的去除沒有明顯的差別,90%中國煤化工以上的濁度和9.9%以上的細(xì)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: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