絮凝劑在超濾膜飲用水處理中的應用

孫瑋(大慶油田水務公司東風水廠， 黑龍江 大慶 163000)

絮凝劑在超濾膜飲用水處理中的應用

孫瑋(大慶油田水務公司東風水廠， 黑龍江 大慶 163000)

通過超濾膜處理工藝對生活飲用水進行深度處理，對水質以及環境保護均有深遠影響。超濾膜組件水處理過程中，向其中科學適量的投加絮凝劑輔助處理，即可降低成本，延長超濾膜使用壽命，減緩維修保養次數,亦可對水質起到改善提升的作用。

水處理；超濾膜；絮凝劑；提升水質

0 引言

隨著《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)中106項水質標準的全面推廣與要求，生活飲用水給水處理廠也隨之面臨更高的工藝要求與設備提升改進必然性。超濾膜飲用水處理工藝是當前較為先進的深度水處理工藝，其處理效果在嚴格符合水質標準的前提下，對化學需氧量(COD)，消毒副產物(三氯甲烷)以及水中的細菌，病毒等都有較好的消殺降低效果。

1 超濾膜技術通過對溶液進行濃縮，分離后通過膜組件進行篩濾，從而實現對水質的處理與提升

(1)簡單說超濾是一種篩孔分離過程，其中溶劑和小分子溶質在跨膜壓差作用下透過膜被收集，而大分子溶質被膜截留成為濃縮液。該項工藝介于微濾與納濾之間，可截留分子范圍寬，能夠有效濾除水中細菌、病毒、藻類物質以及兩蟲，超濾膜截留分子量的定義域為500-500000左右，表面孔徑約為20～50 nm，操作靜壓差通常為0．1-0．5MPa。超濾膜深渡水處理技術與常規水處理工藝流程相比，該技術具有能耗低、操作壓力要求低、分離效率高、通量大及可回收有用物質等優勢。

(2)一套完整的超濾膜水處理系統通常包括膜前處理，膜組件主體處理部分，膜組件清洗部分以及絮凝劑等輔助藥劑投加系統。為延長超濾膜使用壽命，減少反洗及化學清洗次數，處理水進入超濾膜組件之前，應簡單完成常規水處理工藝流程，即混凝、沉淀、過濾及消毒過程后，進而進入膜組件進行深度處理。日常應用膜組件進行水處理工作時，通過對膜壓差、透過率等參數進行判斷，適時的對膜進行物理反沖洗與化學清洗，從而達到對膜的保養與維護。通常超濾膜應用中，以期延長超濾膜使用時間，減小膜運行負荷，常在水中適量投加絮凝劑以輔助超濾膜處理。

(3)絮凝劑在水處理中，主要使水中膠體顆粒和細小懸浮物脫穩，凝聚，通過互相吸引與碰撞形成沉淀性能良好的絮狀顆粒，俗稱“礬花”，使其在后續處理工藝中能夠有效的從水中去除。絮凝劑的種類主要按其化學成分分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩大類。無機絮凝劑種類較少，但目前應用較為廣泛，其成分主要是鐵鹽及鋁鹽。如硫酸亞鐵、氯化鐵和硫酸鋁、聚合氯化鋁。有機絮凝劑主要為高分子物質，其種類多樣，但目前應用較少。超濾膜系統中投加絮凝劑輔助處理時，要遵守飲用水處理絮凝劑使用要求，即符合混凝效果好、對人身體健康無害，使用方便，貨源充足，價格低廉等基本要求。水中投加絮凝劑，絮凝效果受一些因素影響較大，通常這些因素表現為水溫影響，水溫低時，水的黏度增大，水中雜質顆粒布朗運動強度減弱，碰撞機會減少，不利于已經脫穩的膠體顆粒異向絮凝。同時，水的黏度大時，水流剪力增大，影響膠體顆粒間的有效碰撞和絮凝。膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體絮凝。而且水化膜內的水由于黏度和重度增大，影響了顆粒之間的黏附強度。研究發現，水中pH值，水中濁質顆粒濃度，水的堿度對絮凝劑投加效果均有影響。同時，水中有機污染物，絮凝劑的投加方式，以及投加絮凝劑時的水力條件都能夠對絮凝效果產生影響。投加絮凝劑時，應根據既能達到預期水質目標，又能最大程度減小投藥量的原則，確定絮凝劑的最佳投加量。

2 根據超濾膜中空纖維膜的特性，對膜前進水有著一定的要求

水中的懸浮物、膠體、微生物和其他雜質會附于膜表面，而使膜受到污染。由于超濾膜水通量比較大，被截留雜質在膜表面上的濃度迅速增大發生所謂濃度極化現象，更為嚴重的有一些很細小的微粒會進入膜孔內而堵塞水通道。另外，水中微生物及其新陳代謝產物生成粘性物質也會附著在膜表面。這些因素都會導致超濾膜透水率的下降以及分離性能的變化。超濾工藝中，必需進行預處理，即采用石英砂、活性炭或裝有多種濾料的過濾器進行初級過濾。雖然超濾對0．35μ m～5μ m間的微細微粒和膠體有絕對的去除作用，但對中空纖維超濾膜也存在極為嚴重的危害，特別是物質分子和離子的聚合體使得膠體粒子帶有電荷，膠體所以能在水中穩定存在主要是同性電荷的膠體粒子相互排斥的結果。向原水中加入與膠體粒子電性相反的荷電物質即絮凝劑，從而以打破膠體粒子的穩定性，使帶荷電的膠體粒子中和成電中性而使分散的膠體粒子凝聚成大的團塊，而后利用過濾或沉降便可以比較容易去除。超濾膜組件造價較高，工藝需求大，為保障超濾膜的穩定運行，需要及時根據膜體運行參數對膜進行清洗。超濾膜物理清洗即不投加化學藥劑，直接運用反洗水泵，反向改變膜兩端進出水，從而達到對膜的簡單清洗與恢復。物理清洗對于防止大顆粒對反滲透形式膜組件的堵塞是有效的，但有些污染無法通過簡單的反沖洗清除掉，還需要有周期的化學清洗。化學清洗系統通常包括化學藥劑混合箱、投加泵、藥水混合器及加熱器等。化學清洗需向水中投加化學藥劑，常見鹽酸、氫氧化鈉。亞硫酸氫鈉等，并對清洗廢水進行嚴格回收處理，防止對環境水體產生污染。化學清洗的頻次越高，對膜件的損傷越大，直接導致嚴重影響膜系統的使用壽命。因此，超濾膜進水預處理越完善，清洗間隔越長；反之，預處理越簡單，清洗頻率越高。這也間接引申出絮凝劑在超濾膜水處理中應用的必然性。