超濾膜處理工藝在水處理中的中試研究

楊明

（杭州余杭水務有限公司，浙江余杭，311100 ）

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超濾膜處理工藝在水處理中的中試研究

楊明

（杭州余杭水務有限公司，浙江余杭，311100 ）

摘要：超濾膜處理工藝具有出水濁度低，占地面積小的優點,在水處理中的應用越來越廣泛。本文對余杭區A水廠的超濾膜處理技術中試情況進行研究，并重點分析對水質指標的去除效果，試驗數據表明超濾工藝處理效果明顯、安全可靠。

關鍵詞：超濾膜；水質；處理效果

引言

1　超濾膜處理技術原理

超濾膜處理是以超濾膜為過濾介質，在膜兩側施加一定壓力下作為驅動力，當水流過膜表面時，截留水中的懸浮物、膠體、蛋白質和微生物等大分子物質，只準許水、無機鹽及小分子物質透過膜，以達到溶液的凈化、分離與濃縮的目的[1-3]。

2　超濾膜中試的主要內容

超濾膜中試過程包括膜絲材料的選擇、運行方式的選擇。這兩者有機結合，才能達到凈化、分離與濃縮的目的[4]。

2.1膜絲材料的選擇

測試的內容為在同一條件(運行條件和組件形式)下對不同廠家膜材料的出水通量和出水水質(濁度、CODMn、PH、鐵、錳、氨氮、亞硝酸鹽氮等)進行分析，選擇出符合水廠水質的膜。

2.2運行方式的選擇

測試內容為分別進行內外壓的試驗(內壓采用柱式，外壓采用浸沒式)，查看膜通量和出水水質(濁度、CODMn、PH、鐵、錳、氨氮、亞硝酸鹽氮等)，并進行數據分析。

烏云其木格：關于以上11位分組審議過程中推薦的同志都已經詢問完畢，我們現在還有一點時間，哪位委員還想利用這點時間來詢問？如果沒有委員再詢問了，那么今天上午的專題詢問就進行到這里，會后請辦公廳的同志再辛苦一下，把這些詢問的問題匯總在一起，報請國務院予以研究處理，或者是作為今后決策的參考。

3　超濾膜處理技術工藝簡介

3.1浸沒式超濾工藝特點

（1）采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜組件，具有良好的強度和韌性及優異的抗氧化、耐酸堿性能，使用壽命長；

（2）原水適應性強，超濾膜能有效去除水中細菌、病毒和懸浮顆粒，出水水質優良，能達到新的國家自來水標準。

3.2壓力（柱式）超濾工藝特點

（1）與傳統的預處理工藝相比，系統簡單、操作方便、占地小、投資省；

（2）自動化程度高，可自動實現產水及清洗。

總的來說，由于浸沒式超濾對預處理的要求較低、耐沖擊負荷能力強，因此應用于污染較嚴重的水質處理和規模較大工程時，更具優勢。而柱式的膜通量高于浸沒式，單位時間內生產的水量也遠大于浸沒式。

4　超濾膜工藝處理能力分析

4.1原水數據

原水為濾池濾出水，主要水質指標如表1所示。

表1　原水水質（取水時間：4月、5月）

4.2出水水質數據

采用超濾膜改造傳統水廠最大優勢就是超濾膜的出水水質優勢，可以說新的飲用水106項標準直接催生了超濾工藝用于自來水廠的工藝改革。本次分析就原水中的主要污染物對兩種工藝的出水水質優劣及各項目的去除率進行對比分析[5]。

4.2.1濁度處理效果

濁度一直以來都是飲用水生產中關注的主要指標之一，能夠反應水中部分顆粒物和膠體物質。渾濁度的去除代表水中泥土、微細有機物、無機物、浮游生物等懸浮物和膠體物質的減少。

圖1　進水、出水濁度曲線圖

圖2　浸沒式進、出水濁度曲線圖

圖1和圖2分析了兩種工藝系統進出水狀況的對比情況，超濾出水水質在濁度指標上明顯優于傳統工藝，完全能夠達到新的飲用水標準，且超濾的產水濁度不隨原水濁度的變化而變化。試驗中柱式超濾進水濁度從0.1NTU左右逐步提升到0.3左右NTU，產水水質始終恒定在0.1NTU以下。浸沒式超濾進水濁度從0.5NTU左右逐步提升到1.1左右NTU，出水濁度出水始終保持在0.1NTU以下，基本維持在0.06NTU，通量的大小對超濾膜除濁效果沒有差別。

4.2.2氨氮去除效果

微污染原水中的氨氮是飲用水處理中的一個技術難點，超濾膜不僅能夠截留原水中的懸浮固體，同時氨氮處理也有有一定效果。

由圖3、圖4可知，PVDF超濾膜對亞硝酸鹽氮的去除效果一般，并隨通量的增加，去除率逐漸減少（圖中柱式由于膜有起保護作用的甘油，故出亞硝酸鹽含量反而增加，隨著實驗進行，去除率也趨于正常）。

圖3　浸沒式進出水亞硝酸鹽氮曲線圖

圖4　柱式進出水亞硝酸鹽氮曲線圖

超濾工藝對氨氮的去除效果十分有限，但試驗過程中，通過人為的對超濾前投加一定量的次氯酸鈉，這樣既保證了超濾出水的余氯要求，又一定程度上降低了超濾的出水氨氮水平，始終能完全達到新的水質指標。

4.2.3錳去除效果

圖5　浸沒式進出水CODmn曲線圖

圖6　柱式進出水CODmn曲線圖

由圖5、圖6可知，原水CODMn1.5～2.0mg/L，經超濾膜工藝處理后，出水高錳酸鹽指數為1.48～2.71mg/L，去除率5％～15％之間波動，平均去除率達7％。超濾工藝對于CODMn的去除效果有限，兩種工藝的出水效果區別不大，基本都能完全達到新標準對水質的要求。

4.2.4對細菌去除

兩種工藝出水大腸桿菌指標均無法檢測出來，均完全達到水質標準要求，但是超濾工藝中氯的投加量遠遠小于傳統工藝的投加量。因此，在消毒工藝這一部分，超濾工藝的運行費用較低且相應產生的消毒副產物亦遠遠少于傳統工藝。

4.2.5對有機物的去除

有機物的去除也是給水處理中的難點之一。但是超濾膜本身對溶解性的有機物去除能力極其有限，且有機物的存在能夠造成極大的膜污染，會增加運行成本和維護復雜性，因此在用超濾膜處理原水時，必須輔以其它預處理方法。

5　結論

本試驗考察了不同水質、不同操作條件下膜系統的處理效果，得到以下結論：

（1）混凝-沉淀-超濾工藝出水水質穩定，處理效果安全可靠。超濾膜對濁度平均去除率為93％，膜出水的濁度小于0.1NTU的保證率在100％以上；膜系統對沉淀池出水CODm的平均去除率為7％，膜出水CODMn＜2mg/L的保證率在95％以上。

（2）混凝-沉淀-砂濾-超濾工藝出水水質穩定，處理效果安全可靠。超濾膜對濁度的平均去除率為59％，膜出水濁度小于0.1NTU的保證率為100％；膜系統對砂濾池出水的CODm的平均去除率為7％，工藝能保證出水水質的微生物安全性，膜出水中一直沒有檢出大腸菌群，膜工藝基本能保證出水水質的微生物安全。

（3）超濾膜處理砂濾池出水時，膜出水水質均優于我國《生活飲用水衛生標準》的要求，且處理砂濾池出水時膜出水水質優于處理沉淀池出水時膜出水水質。

參考文獻

[1]董秉直,曹達文,陳艷著.飲用水膜深度處理技術[M].北京:化學工業出版社,2006.

[2]張捍民,張威,王寶貞.膜技術上處理引用水的研究[J].給水排水.2002,26(3),21-24.

[3]崔淑霞.超濾技術在飲用水深度處理上的應用[J].中國農村水利水電.2009,2:61-62.

[4]許振良.膜法水處理技術[M].北京:化學工業出版社.2001.

[5]王琳,王寶貞.飲用水深度處理技術[M].北京：化學工業出版社.2002.

楊明(1987-)，男，助理工程師，浙江大學寧波理工學院學士學位大學本科，任職：杭州余杭水務有限公司，生產管理。研究方向：水處理工藝優化，出廠水水質提升，治水生產管理。

E-mail:175193250@qq.com

Pilot Study on Ultrafiltration Membrane Treatment Technology in Water Treatment

Ming Yang
(Yuhang water Co.Ltd in Hangzhou,Yuhang,Zhejiang,311100,China)

Abstract:The UFmembrane treatment technology has the advantages of low turbidity,small area,more and more widely used in water treatment.In this paper,the water factories in Yuhang area of ultrafiltration membrane treatment technology in the pilot study.Focus on the removal efficiency of water quality indicators,the test data shows that the ultrafiltration process is effective,safe and reliable.

Key words:Ultrafiltration membrane;Water quality;Treatment effect

作者簡介：

DOI:工業技術創新 URL:http//www.china-iti.com10.14103/j.issn.2095-8412.2016.01.015

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412(2016)01-644-04