微絮凝膜过滤工艺去除地表水中有机污染物的实验研究.docx

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微絮凝膜过滤工艺去除地表水中有机污染物的实验研究

微絮凝-膜过滤工艺去除地表水中有机污染物的实验研究

论文作者：

张彬龚泰石顾平李力

摘要：

对采用微絮凝-膜过滤新工艺处置微污染地表水，专门是对水中有机污染物的去向效果进行了实验研究。

实验结果表明在投加粉末滤料的情形下，该工艺对微污染原水中有机物的去除效果显著。

对野外水源水及被污染的江河湖塘水的处置效果可维持长期的稳固性。

关键词：

水处置有机物去除微絮凝膜过滤微污染水

　　一、概述

　　以加药混凝-沉淀-过滤-消毒为主的传统工艺，主要以去除浊度（悬浮物、胶体等）和杀灭病原微生物为目的，目前已很难适应受有机物污染的水源水处置，存在出水浊度和有机物浓度超标等问题。

　　膜组合工艺指膜分离技术与其它水处置单元的有机组合，因能够利用各个单元工艺的特点、优势及各个单元工艺之间的协同作用，取得满意的处置效果，而备受研究者注视，其研究和应用方兴未艾。

　　膜分离与絮凝沉淀处置相结合的工艺称为膜混凝反映器（MCR），若是在此基础上进一步投加粉末活性炭（PAC），可形成PAC-MCR组合工艺。

该工艺集加药絮凝沉淀、活性炭物理吸附和膜的高效分离作用为一体，可提高对微污染水中污染物的去除效果，保证出水水质的优良和稳固。

　　考虑到当前野外地表水的污染最主要、最普遍的是有机物污染，因此在整个实验阶段把对有机物的去除作为重点来研究。

　　二、实验装置与方式

　　实验装置

　　本实验所采用的工艺流程如图1所示。

　　膜组件内置一中空纤维微滤膜，材质为聚偏氟乙烯，孔径为μm，膜有效面积为。

　　原水经水泵提升进入反映器，与此同时将絮凝剂加入反映器中，同时在膜组件中加入粉末活性炭。

反映器抵达高水位时停止进水，絮凝10min，而后在抽吸泵作用下膜组件开始出水。

在反映器液位降至最低水位时，进水泵从头开始工作，开始下一个周期。

为减缓膜污染，出水方式采用出水数分钟、停水1～2分钟、持续曝气的方式。

　　分析项目、方式

　　所采用的水质分析方式及利用仪器见表1。

表1　水质分析项目、方式及仪器

分析项目

分析方式

仪器

浊度

仪器法

GDS-3B型光电式浊度计

pH值

仪器法

PHS-3C型精密pH计

CODMn

酸性高锰酸钾法

--

UV254

比色法

8500型紫外可见分光光度计

UV410

比色法

8500型紫外可见分光光度计

　　UV254可作为总有机碳（TOC）及总三氯甲烷生成能（T-THMFP）的代用参数，而且还与水中的三致物质（致癌、致畸、致突变）和形成三卤甲烷的前驱物（THMs）有良好的相关性，是考察水中小分子有机物的去除情形的重要参考指标。

UV410主要反映水中具有较大共轭体系的有机化合物，如水中的大分子腐殖酸等，他们是地表水中主要的成色物质，是考察水中大分子有机物的去除情形的重要参考指标。

通过度光光度计对UV254、UV410的观测，可快速了解水质处置情形。

　　原水水质参数

　　原水取自天津某湖水,实验期间主要水质参数见表2。

表2　　原水水质参数表

水质指标

浊度NTU

CODMnmg/L

UV254cm-1

UV410cm-1

pH

范围

平均

~

~

~

~

~

　　3、结果与讨论

　　絮凝剂种类和投加量的肯定

　　无机絮凝剂因无毒或低毒、价廉、原料易患而被普遍应用。

目前由于铝与人体健康的关系存在许多不肯定性，加上铁盐形成的矾花大且沉降性能好，因此本实验选用三氯化铁做絮凝剂。

通过六联搅拌实验及浊度测量结果，得出本实验处置原水所需的最佳投药量的为15～30mg/L。

　　对浊度的去除

　　PAC-MCR由于其膜截留作用，出水透明、无色无味，感官性状良好。

虽然进水波动较大，但出水平均浊度为，对浊度的平均去除率为%，图2为PAC-MCR进出水的浊度转变。

　　对CODMn的去除

　　图3反映了该工艺对天津某水池水CODMn的去除效果，从该图能够看出，进水CODMn在mg/l～mg/l之间波动，而出水CODMn大体上维持在mg/l左右，知足国家《生活饮用水卫规范》（2001）要求所规定CODMn≤５mg/l的要求，CODMn去除率达到％以上。

　　对UV254（TOC、THMS）的去除

　　检测絮凝反映器中混合液的平均值为cm-1，膜组件中混合液的平均值为cm-1，原水和出水的UV254别离为和，可见该工艺对UV254的去除是超级有效的。

从图中还能够看出，由于PAC对腐殖质类物质的吸附作用，使运行初期系统对UV254就具有较高的去除率，以后维持在一个很平稳的水平，在整个运行期间去除率为%。

　　对UV410（色度）的去除

　　图5是原水、出水UV410的转变情形。

运行期间出水平均值及去除率别离为和%。

说明PAC-PCR对水中的大分子有机物质，尤其是形成色度的有机物质，有专门好的去除作用。

　　PAC投加频率与去除效果的关系

　　图6表明了两种投炭频率对处置效果的影响。

第一种为6个周期的投炭总量在第一周开始时按30mg/L一次性投入，第二种为6个周期的一样的投炭总量

　　分两次（即别离在第一、第周围期开始时按30mg/L）投加，ΔCODMn表示某周期出水CODMn相对于原水CODMn的去除量。

ΔCODMn越大，表明CODMn去除效果越好。

从图6可知，当六个周期的PAC一次性投入反映器后，由于絮凝体对它的吸附包裹等作用，PAC吸附能力下降专门快，表现为ΔCODMn专门快减小。

而一样的投炭量分两次投加则效果明显好得多。

　　4、结论

（1）该工艺对水质感观性状指标有显著的改善。

（2）该工艺对于有机物有良好的去除效果。

对CODMn、UV254、UV410的去除率别离为%、%和%，而且运行稳固，无明显波动。

　　（3）加速PAC的投加频率，将能取得更佳的出水水质。