（环境工程专业论文）超滤技术应用于自来水厂的中试研究.pdf

中图分类号： u d c ： 学校代码： 1 0 0 5 5 密级：公开 高蕊犬法 硕士学位论文 超滤技术应用于自来水厂的中试研究 王s 0 3 r e s e a r c ho fp i l o t s c a l ee x p e r i m e n to nu s i n gu l t r a f i l t r a t i o n t e c h n o l o g yi nd r i n k i n gw a t e rw o r k s 南开大学研究生院 二。一o 年五月 南开大学学位论文使用授权书 丫1fll芍ll1fllf4ff2f6olfi 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文：( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 屯子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权入签字： 工蒸蒸 2 0 1 0 年0 5 月3 1 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目超滤技术应用于自来水厂的中试研究 姓名丁莎莎学号 21 2 0 0 7 0 4 5 6 答辩日期2 0 1 0 年5 月2 9 日 论文类别博士口学历硕士硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系所环境科学与工程学院 专业 环境工程 联系电话 l3 8 0 3 0 0 8 0 7 3e m a i l l n l l l q 1 6 3 t o m 通信地址( 邮编) ：天津市南开大学蒙民伟楼3 0 8 备注：是否批准为非公开论文否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：工蒸蒸2 0 1 0 年0 5 月3 1 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号批准e t 期 2 0 年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 摘要 随着水资源的短缺，水污染问题日益严重，饮用水标准愈加严格，使 统的饮用水处理工艺难以满足要求。与传统工艺相比，超滤技术具有出水 低，占地面积小等优点，在水质安全保障方面具有巨大的优势，在水处理 应用越来越广泛。本试验针对滦河水水质状况，从处理效果、运行稳定性 行成本三个方面考察采用混凝沉淀超滤和混凝沉淀一砂滤超滤两个组合 在水厂中应用的可行性，并进行对比分析。 混凝沉淀一超滤组合工艺：该工艺对浊度的去除效果稳定，超滤膜出水 始终保持在0 1 n t u 以下。同时，膜出水c o d m n 的平均值为1 5 4 m g l ；膜 u v 2 5 4 的平均值为0 0 3 1 c m 。超滤膜对微生物有良好的去除作用，出水不经 即可满足生活饮用水卫生标准。该工艺平均产水率为9 2 1 5 ，平均综合运 用约为0 2 6 3 元m 3 ，可用通量为5 0 5 2 l m 2 h 。在此工艺中加入预氯化更能保障 超滤膜的运行稳定，预氯化能够提高超滤膜对c o d m n 与u v 2 5 4 的去除率，且有 助于减缓比通量的衰减。但是预氯化会增加一定的运行费用。 混凝沉淀砂滤超滤工艺：该工艺对浊度的去除效果稳定，超滤膜出水浊 度始终保持在o 1 n t u 以下。超滤膜出水c o d 平均值为1 3 0 m g l ；膜出水u v 2 5 4 的平均值为0 0 2 3 c m 1 。超滤膜对微生物有稳定的去除作用。该工艺平均产水率 为9 2 2 9 ，平均综合运行费用约为0 2 5 5 元m 3 ，可用通量为5 4 3 2 l m 2 h 。此工 艺中采用预氯化和c e b 联合工况有利于保障超滤膜的稳定运行，低通量运行时， c e b 清洗间隔可采用4 8 h ，对于高通量的运行时，c e b 清洗间隔可采用2 4 h 。 本文考察了三个不同水质期、不同通量、不同过滤时间对超滤膜运行的影 响。得出以下结论。低温不利于超滤膜的运行。随着通量的提高，c o d m n 略有 降低趋势，膜比通量衰减速度加快，产水率增大，且电耗呈下降趋势。过滤时 间基本不影响超滤膜的出水水质，过滤时间越长，膜比通量衰减速度越快，产 水率增大，电耗呈下降趋势。 考察两组工艺的运行费用，得出：膜折旧费和电耗是制约运行成本的主要 因素。 从出水水质、超滤膜组件单体运行成本、运行稳定性三个方面考虑，混凝 沉淀一砂滤超滤工艺都要略微优于混凝一沉淀超滤组合工艺工艺。 摘要 关键词：滦河水；超滤；水质；运行成本；预氯化；可用通量； i i s t u d i e da n d c o m p a r e d t w o p r o c e s s e s f r o mt h r e e a s p e c t s o n ep r o c e s sw a s c o a g u l a t i o n - s e d i m e n t a t i o n - u l t r a f i l t r a t i o n a n o t h e rp r o c e s s w a s c o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o n - s a n d f i l t e r - u l t r a f i t r a t i o n t h et h r e ea s p e c t sw e r et r e a t m e n te f f e c t s ， o p e r a t i o ns t a b i l i t ya n dr u n n i n gc o s t c o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o n - u l t r a f i l t r a t i o n ：t h i sp r o c e s sh a dag o o dp e r f o r m a n c e o nt u r b i d i t yr e m o v a l ，t h et u r b i d i t yo ft h et r e a t e dw a t e ra f t e ru l t r a f i t r a t i o nw a sa l w a y s l o w e rt h a n0 1n t u t h ec o d m na n du v 2 5 4o ft h et r e a t e dw a t e ra f t e ru l t r a f i t r a t i o n w a s1 5 4 m g la n d0 0 31c m 1 u l t r a f i t r a t i o nc o u l de n s u r et h em i c r o b i l o g i c a ls a f e t yo f t h e t r e a t e dw a t e r , w h i c hc o u l dm e e tt h ed r i n k i n gw a t e rs t a n d a r d sw i t h o u tt h e d i s i n f e c t i o n t h ew a t e rp r o d u c t i o nr a t eo ft h i sp r o c e s sw a s9 2 15 ，a n dt h ea v e r a g e c o s tw a s0 2 6 4y u a n m 3 t h eu s a b l ef l u xw a s5 0 5 2l m 2 h i nt h i sp r o c e s s ， p r e c h l o r i n a t i o nc o u l dh e l p e dt h eo p e r a t i o ns t e a d i l ya n dc o n t r i b u t e dt ot h eq u a l i t yo f t h ep e r m e a t e ，e s p e c i a l l yi nt h er e m o v a lo fc o d m a n du v 2 5 4 ，i tw a sf a v o r a b l et o r e l i e v em e m b r a n ef o u l i n gb u ta l s o b u tp r e c h l o r i n a t i o nr a i s e dt h er t m n i n gc o s t c o a g u l a t i o n - s e d i m e n t a t i o n s a n d f i l t e r - u l t r a f i t r a t i o n ：t h i sp r o c e s s h a dag o o d p e r f o r m a n c eo ft u r b i d i t yr e m o v e l ，t h et u r b i d i t yo ft h et r e a t e dw a t e ra f t e ru l t r a f i t r a t i o n w a sa l w a y si o w e rt h a n0 1 n t u t h ec o d m na n du v 2 5 4o ft h et r e a t e dw a t e ra f t e r u l t r a f i t r a t i o nw a s 1 3 0 m g l a n d0 0 2 3 c m u l t r a f i t r a t i o nc o u l de n s u r et h e m i c r o b i l o g i c a ls a f e t yo ft h et r e a t e dw a t e r t h ew a t e rp r o d u c t i o nr a t eo ft h i sp r o c e s s w a s9 2 2 9 ，a n dt h ea v e r a g ec o s tw a s0 2 5 5y u a n m 3 t h eu s a b l ef l u xw a s5 4 3 2 i i i a b s t r a c t l m ：h i nt h i sp r o c e s s ，p r e c h l o r i n a t i o nc o m b i n e dw i t hc e bc o u l dh e l p e dt h e o p e r a t i o ns t a b i l i t y t h ei n t e r v a lo fc e b c o u l du s e d4 8 hw h e no p e r a t e di nl o wf l u x ， 2 4 hi n h i 曲f l u x t h i st e s ts t u d i e ds o m ei m p a c tf a c t o r so fu l t r a f i l t r a t i o no p e r a t i o n ，w h i c ha r e d i f f e r e n tr a ww a t e r q u a l i t yt i m e ，d i f f e r e n tf l u xa n dd i f f e r e n tf l t e rt i m e w ed r e ws o m e c o n c l u s i o n st h e r e i n a f t e r l o wt e m p e r a t u r ew a sad i s a d v a n t a g eo fo p e r a t i o n w i t ht h e i n c r e a s eo ft h ef l u x ，c o d m o ft h et r e a t e dw a t e rw a so nd e c r e a s i n gt r e n d ，t h ew a t e r p r o d u c t i o nr a t ew a si n c r e a s e d ，a n dt h er u n n i n gc o s tw a sr e d u c e d t h ef i l t e rt i m eh a d n oi m p a c to nq u a l i t yo ft h et r e a t e dw a t e rb a s i c a l l y w i t ht h ee x t e n do ft h ef i l t e rt i m e ， t h ew a t e rp r o d u c t i o nr a t ew a si n c r e a s e d ，a n dt h er u n n i n gc o s tw a sr e d u c e d m e m b r a n ed e p r e c i a t i o na n dp o w e rc o n s u m p t i o nw e r et w o m a i nf a c t o rt o c o n s t r a i n tr u n n i n gc o s t ，w h i c hw a st h ec o n c l u t i o nb ys t u d i e dt h er u n n i n gc o s to ft h e t w op r o c e s s e s t a k e nq u a l i t yo ft h et r e a t e dw a e r , n m n i n gc o s to fu l t r a f i l t r a t i o na n do p e r a t i o n s t a b i l i t y i n t oa c c o u n t ，t h ep r o c e s so fc o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o n s a n d f i l t e r - u l t r a f i t r a t i o nw a ss l i g h t l yb e t t e rt h a nt h eo t h e rp r o c e s s k e y w o r d s ：l u a nr i v e r ；u l t r a f i t r a t i o n ；w a t e rq u a l i t y ；r u n n i n gc o s t ；p r e c h l o r i n a t i o n ； u s a b l ef l u x ； i v 目录 目录 第一章引言 第一节城市饮用水净化工艺的发展和现状 i 1 1 城市饮用水净化工艺的发展 i 1 2 传统饮用水净化工艺的弊端 1 1 3 一些新工艺的弊端 第二节超滤技术饮用水行业的研究进展4 1 2 1 混凝+ u f 工艺4 1 2 2 粉末活性炭( p a c ) 岍工艺5 i 2 3 其他膜前预处理技术5 第三节超滤技术在水厂中的应用6 1 3 1 超滤技术在水厂中的应用规模6 i 3 1 超滤技术在水厂中的应用实例6 第四节试验的研究目的及意义7 第二章中试试验概述9 第一节试验研究的背景和内容9 2 1 1 试验研究的背景9 2 1 2 试验研究的内容1 0 第二节试验装置及工艺流程1 1 2 2 1 试验装置1 1 2 2 2 工艺流程1 2 2 2 3 膜组件工艺参数1 3 第三节水质检测项目、频率及分析方法1 4 2 3 1 主要检测指标及频率1 4 2 3 2 主要检测指标的分析方法1 5 第三章超滤膜处理沉淀池出水的运行效果研究1 6 第一节运行情况概述1 6 第二节运行稳定性研究1 6 v 目录 3 2 1 高温高藻期膜比通量的变化情况 3 2 2 正常水质期膜比通量的变化情况 3 2 3 低温低浊期膜比通量的变化情况 第三节水质分析评价 3 3 1 超滤膜进出水的整体水质状况 3 3 2 出水浊度的变化 3 3 3 出水c o d h 的变化 3 3 。4 出水鹏副的变化 3 3 5 出水p h 的变化2 4 3 3 6 微生物指标2 5 3 3 7 出水t o c 和氨氮的变化2 6 3 3 8 离子指标2 7 3 3 9 膜进出水的分子量分布2 7 3 3 1 0 有机物消毒副产物前体物的去除2 9 第四节运行费用核算及故障统计3 0 3 4 1 产水率和电耗3 0 3 4 2 药剂费用3 1 3 4 3 故障率统计分析3 3 第五节超滤膜处理沉淀池出水的影响因素分析3 3 3 5 1 预氯化对超滤膜处理沉淀池出水的影响3 3 3 5 2 不同水质期对超滤膜处理沉淀池出水的影响3 7 第六节本章小结4 1 第四章超滤膜处理砂滤池出水的运行效果研究4 3 第一节运行情况概述4 3 第二节运行稳定性研究4 3 4 2 1 低温低浊期膜比通量的变化情况4 3 4 2 2 正常水质期膜比通量的变化情况4 4 4 2 3 高温高藻期膜比通量的变化情况4 5 第三节水质分析评价4 6 4 3 1 超滤膜进出水的整体水质状况4 6 4 3 2 出水浊度的变化4 7 v i 目 4 3 3 出水c o 的变化 4 3 4 出水u v z s t 的变化 4 3 5 出水p h 的变化 4 3 6 微生物指标 4 3 7 出水t o c 和氨氮的变化5 2 4 3 8 离子指标5 2 4 3 9 膜进出水的分子量分布5 3 4 3 1 0 有机物消毒副产物前体物的去除5 4 第四节运行费用核算及故障统计5 5 4 4 1 产水率和电耗5 5 4 4 2 药剂费用5 6 4 4 3 故障率统计分析5 8 第五节对超滤膜处理砂滤池出水的影响因素分析5 9 4 5 1 不同水质期对超滤膜处理砂滤池出水的影响5 9 4 5 2 通量不同对超滤膜处理砂滤池出水的影响6 2 4 5 3 过滤时间不同对超滤膜处理砂滤池出水的影响6 4 第六节本章小结6 6 第五章超滤膜处理沉淀池出水与砂滤池出水的综合分析6 8 第一节日测出水水质数据分析6 8 5 1 1 浊度6 8 5 1 2c o d h 6 9 5 1 3u v 2 酗7 0 第二节运行稳定性及成本分析7 0 5 2 1 运行稳定性7 0 5 2 2 运行成本7 1 第二节本章小结7 2 第六章结论和建议7 3 第一节结论7 3 6 1 1 水质处理效果7 3 6 1 2 运行稳定性7 4 6 1 3 运行成本7 5 v l t 目录 第二节试验的缺陷 参考文献 致谢 个人简历、在学期间发表的学术论文与 v i i i 第一章引言 第一章引言 第一节城市饮用水净化工艺的发展和现状 1 1 1 城市饮用水净化工艺的发展 第一代城市饮用水净化工艺是以“混凝沉淀过滤消毒”为主 体的，针对未受到污染的水源，它能去除浊度并有效控制水介细菌性传染病等， 从而保障了居民的饮用水卫生安全性l l j 。 2 0 世纪7 0 年代，水环境受到污染，使得水源水质变差，原水中污染物浓度 和种类激增。往往此时传统饮用水净化工艺无法满足生活饮用水卫生标准的要 求，针对在饮用水中发现的对人体有毒害的微量有机污染物和氯化消毒副产物， 研发出了第二代城市饮用水净化工艺【l 】 2 1 ，即在第一代传统饮用水净化工艺的基 础上增加一些新工艺，如预氧化、臭氧颗粒活性炭等。 直至2 0 世纪末，随着水环境变得更加恶劣，饮用水中又发现了很多问题。 蓝氏贾第虫和隐孢子虫、藻类大量繁殖、藻毒素等等。严重危害人们的生活饮 用水安全，第二代工艺仅能解决部分问题，如对“两虫的去除，第二代饮用 水净化工艺存在很大的隐患【3 j 。 1 1 2 传统饮用水净化工艺的弊端 国家标准委和卫生部联合发布的强制性国家标准生活饮用水卫生标准 ( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) 和1 3 项生活饮用水卫生检验方法于2 0 0 7 年7 月1 日起实施。这 是2 1 年来首次对1 9 8 5 年发布的生活饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 8 5 ) 进行修订， 规定指标由原标准的3 5 项增至1 0 6 项。新生活饮用水卫生标准增加了7 1 项水质指标。其中微生物学指标由2 项增至6 项，增加了对蓝氏贾第虫、隐孢 子虫等易引起腹痛等肠道疾病、一般消毒方法很难全部杀死的微生物的检测； 毒理学指标中无机化合物由1 0 项增至2 1 项，有机化合物由5 项增至5 3 项，增 加了对净化水质时可能产生二氯乙酸等卤代有机物质、存在于水中藻类植物中 的微囊藻毒素等的检测；感官性状和一般理化指标由1 5 项增加至2 0 项。并且， 还对原标准3 5 项指标中的8 项进行了修订。常规指标中对浊度的标准由原来的 3 n t u 改为 i n t u ，新增对耗氧量的要求c o d m 。，9 m g l ，细菌总数由原来的 寸 产水管路一一化学清洗管路压力表q阀门 反洗管路 气体管路 流量计 水泵 图2 1 立升膜试验装置流程图 图2 2 立升膜试验装置实物图 啻o 1幻：i冉厶：i；：1j 2 2 2 工艺流程 如无特殊情况， 进入膜组件，与污垢一起由上排污和下排污管路排出。污水汇入水厂砂滤池进 水渠。 反洗：系统自动关闭进水阀，开启产水阀、排污阀。产水箱内的产水，通 过反洗管路进入膜组件，反洗水从上排污和下排污管路排走。污水汇入水厂砂 滤池进水渠。 通量维护过程：为了减缓跨膜压力的增长，减少化学清洗频率，采用了 反洗加氯、化学强化维护工序( c h e m i c a le x t r a - b a c k w a s h ，c e b ) 、预氯化三种方 法【4 3 】。 反洗加氯：在反洗时，一定浓度的次氯酸钠溶液随反洗水一同进入超滤 膜； c e b ：当系统运行了一段时间后，配制一定浓度的化学药剂，对膜进行浸泡 ( 方法类似化学清洗的方法) ，浸泡一定时间后正常运行； 预氯化：一定浓度的次氯酸钠溶液随原水混合后进入超滤膜。 化学清洗过程：当超滤膜运行一定时间，膜污染的累积使得膜比通量接 近极限时应该对超滤膜进行化学清洗。在进行化学清洗前，利用产水箱内的超 滤膜出水配置一定浓度的药液。开启进水阀、产水阀。连接管路使得膜设备内 部成循环系统。开启原水泵，使得药液在膜组件内循环。循环一定时间后，停 泵浸泡。浸泡停止后正常运行，并将产水箱的排空阀打开，待测得产水的p h 值 接近中性后关闭排空阀，系统继续正常循环运行。产生的污水排至水厂调节池。 试验中进行化学清洗所用方法的不同根据使用药剂种类和浓度不同而区 1 2 第二章中试试验概述 分，如下所示： 方法一：首先采用n a o h 碱洗，步骤为：循环3 0 m i n - - * 浸泡2 h 。然后采用 盐酸酸洗，步骤为：循环3 0 m i n - - , 浸泡2 h 。最后采用n a c l 0 洗：步骤为：循环 3 0 m i n - - 浸泡2 h 。循环时流量为6 m 3 h 。n a o h 、盐酸和n a c l 0 的浓度分别为1 0 9 l 、 5 9 l 和2 0 0 m g l 。 方法二：首先采用n a o h 碱洗，步骤为：循环3 0 m i n - - * 浸泡2 h 。然后采用 柠檬酸酸洗，步骤为：循环3 0 m i n - - + 浸泡2 h 。最后采用n a c l 0 洗：步骤为：循 环3 0 m i n - - 浸泡2 h 。循环时流量为6 m 3 h 。n a o h 、柠檬酸和n a c l 0 的浓度分别 为1 0 9 l 、3 3 9 l 和2 0 0 m g l 。 方法三：首先采用n a o h 与n a c l o 混合溶液碱洗，步骤为：循环1 h 一浸泡 2 h 。然后采用盐酸酸洗，步骤为：循环1 h - 浸泡2 h 。循环时流量为6 m 3 h 。n a o h 、 n a c l 0 和盐酸的浓度分别为1 0 9 l 、l g l 和5 9 l 。 2 2 3 膜组件工艺参数 试验中所应用的超滤膜组件的具体参数以及特性由海南立升超滤膜厂家提 供，如表2 2 所示。 表2 2 试验用膜组件的特性 项目参数项目参数 膜材料p v c 合金组件形状柱式 膜类型中空纤维式总膜面积 4 0 m 2 公称孔径 0 0 1 9 m出水方式压力式 膜丝内外径 1 0 1 6 m m膜放置方式 立式 整个试验过程中，超滤膜系统运行期间的调节参数范围由厂家工作人员提 供，整理如表2 3 所示。 表2 3 工艺运行调节参数 项目范围项目范围 过滤时间 2 0 4 0 m i n反洗总时间2 0 4 0 s 出水流量 5 0 m 3 h反洗水流量6 9 l n 3 l l 膜通量 5 0 。10 0 l h m 2c e b 浸泡时间3 0 - - - 6 0 m i n 1 3 第二章中试试验概述 续表2 3 工艺运行调节参数 项目范围项目范围 跨膜压力 0 1 m p ac e b 间隔1 2 4 8 h 反洗压力 0 1 5 m p ac e b 药品n a c l o ，h c l 第三节水质检测项目、频率及分析方法 2 3 1 主要检测指标及频率 试验期间，检测的主要指标及频率如表2 4 所示。 表2 4 中试研究中的主要检测指标及频率 类别指标名称分析对象分析频率 温度在线 跨膜压差( t m p )在线 运行参数 出水流量在线 反洗流量在线 p h膜组件的进、出水 1 次天 感观性状指标 浊度膜组件的进、出水2 次天 c o d m n膜组件的进、出水 1 次天 u v 2 5 4膜组件的进、出水 1 次天 t o c膜组件的进、出水 1 次周 氨氮( n i - 1 3 n )膜组件的迸、出水 1 次周 有机物指标和微生物二囟甲烷膜组件的进、出水 1 次周 指标 二氯乙酸膜组件的进、出水1 次月 三氯乙酸膜组件的进、出水1 次月 细菌总数膜组件的进、出水1 次周 总大肠菌群膜组件的进、出水 1 次周 分子量分布膜组件的进、出水1 次月 氟化物、氯化物、溴 化物、硝酸盐、硫酸膜组件的进、出水1 次月 无机离子浓度 盐 铁、铝膜组件的进、出水1 次月 1 4 第二章中试试验概述 2 3 2 主要检测指标的分析方法 表2 5 为超滤膜进出水主要水质指标的分析方法 4 4 1 。 表2 5 主要水质指标的分析的方法 指标分析方法仪器 温度直接读数法水银温度计 t m p直接读数法在线压力传感器 出水流量直接读数法流量计 反洗流量直接读数法流量计 p h复合电极法 s a r t o r i u sp b 2 5 标准型p h 计 浊度浊度仪法h a c h 2 1 0 0 a n 浊度仪 c o d m l i酸性高锰酸钾法电热恒温水浴锅，酸式滴定管 普析通用t 6 新世纪紫外可见分 u v 2 5 4分光光度法 光光度计 t o ct o c 分析仪法岛津t o c v c p h 细菌总数平皿计数法电热恒温培养箱 总大肠菌群平皿计数法电热恒温培养箱 铁火焰原子吸收光谱法日立18 0 8 0 原子吸收光谱仪 铝等离子发射光谱法澳大利亚g b ci n t e g r ax li c p o e s 1 5 第二章超滤膜处理沉淀池出水的运行效果 第三章超滤膜处理沉淀池出水的运行效果研究 第一节运行情况概述 2 0 0 8 年8 月2 6 日至2 0 0 9 年3 月1 6 日，为试验的第一阶段。本阶段超滤膜 以水厂的沉淀池出水为原水，采用了5 种运行工况进行试验，各个工况的具体 参数如表3 1 所示。 表3 1 运行期间工作参数 通量单个周期 加药 药品浓 序 运行日期 l l l m过滤时间 方式药品 间隔 度 号 2 ( m i n )( m g l ) 0 8 0 8 2 5 0 8 i6 03 0反洗加氯n a c l o3 0 m i n2 0 9 1 8 0 8 0 9 19 0 8 i i6 03 0c e bn a c l o4 8 h2 0 0 1 0 1 4 0 8 10 2 4 0 8 6 03 0c e bn a c l o2 4 h2 0 0 1 1 0 6 0 8 1 1 0 7 0 8 连续 6 03 0预氯化n a c l o 1 1 1 2 2加药 0 8 1 1 2 3 0 9 连续 v 0 1 1 4 0 9 0 2 5 0 2 0 、3 0 、 预氯化 n a c l o 1 2 、2 4 0 加药 1 4 - 0 9 0 3 1 6 下面分别按三个不同的水质期分类，介绍表3 1 中五个工况的运行情况和进 出水水质的变化情况。 第二节运行稳定性研究 膜比通量s f ( s p e c i f i cf l u x ) 为单位操作压力下，单位时间内通过单位膜过 滤面积的水量。膜污染是膜运行过程中不可避免的问题，它直接影响超滤膜运 行的持久性和稳定性h 5 1 。下文通过膜比通量来表征膜过滤过程中污染阻力的变 化。 本试验在天津市进行，天津市属于中国北方城市，冬季气温较低。由于室 1 6 第三章超滤膜处理沉淀池出水的运行效果 外气温变化影响，试验所处理原水的水温变化较大( 2 9 - 2 7 1 ) ，因此计 时采用公式3 1 修正了水温对q 的影响。 q = q o x e 加0 2 3 铷( t - 2 0 ) 式中：q 一经温度修正后的膜组件出水量，l h ：q o 一膜组件出水量实 l h ；t 一水温，。 3 2 1 高温高藻期膜比通量的变化情况 滦河水质的高温高藻期为每年的4 月初6 月上旬、1 0 月中旬1 2 月中旬。 如表3 1 所示，工况i 和工况i i 是在高温高藻期的水质条件下运行的。整个运行 过程中，膜通量为6 0 l h m 2 。过滤流程为：过滤3 0 r a i n - 正冲( 伴气) 1 5 s 反洗 3 0 s 正冲1 5 s 过滤3 0 m i n ，其中正冲流量设为5 m 3 h ，反冲洗流量设为7 m 3 h ，气 冲流量为4 8 m 3 h 。运行阶段的膜比通量变化情况如表3 1 所示。 2 0 0 8 8 2 0 0 8 8 2 0 0 8 9 42 0 0 8 9 92 0 0 8 - 9 - 2 0 0 8 9 2 0 0 8 9 2 0 0 8 - 9 - 2 0 0 8 一1 0 2 0 0 8 - 1 0 - 2 0 0 8 1 0 - 2 53 01 41 92 42 9491 4 运行时间 图3 1 高温高藻期s f 随运行时间的变化 工况i 采用反洗加氯的方式来维护超滤膜的运行稳定，反洗水中有效氯浓 度为2 m g l 。本工况为超滤膜的第一个运行工况，中试系统需要调试适应现场的 安装现状，调试期因安装不当导致系统多次停机，停机与超滤膜本身无关。其 中几次停机时间较长，重新运行后，s f 值会有一定的升高，从图3 1 中反应为 s f 变化曲线不平滑。分析原因是由于设备停运后，覆盖在膜表面的污染物与膜 表面的亲合力减小，开机后即进行的物理冲洗很容易使堵塞超滤膜的污染物脱 离超滤膜，使得过滤性能提高。从整个运行阶段来看，膜比通量衰减速度较平 缓，运行了2 3 天后，膜比通量接近极限值，超滤系统虽然运行稳定但并未得出 能够长期稳定运行的结果。 1 7 _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ r _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 一 。 第三章超滤膜处理沉淀池出水的运行效果 工况i i 更改反洗加氯的方式，采用c e b 维护通量，每次浸泡超滤膜的药液 中有效氯浓度为2 0 0 m g l ，每4 8 h 系统停运，对超滤膜浸泡1 h 后清洗，重新工 作。运行工况i i 前并未对膜进行化学清洗，只是对膜进行了两次c e b ( 每隔2 4 h 采用2 0 0 m g l 的次氯酸钠溶液浸泡超滤膜l h ) ，效果明显，膜比通量值回升至与 膜运行初始阶段相近。在工况i i 运行的2 1 天，膜比通量无明显降低，系统运行 稳定。1 0 月1 3 日、1 0 月1 4 日两天s f 值骤减，因而停机进行化学清洗。分析 原因可能是由于本工况初始阶段未进行化学清洗，一些不能通过c e b 去除的污 染物质滞留在膜表面和膜孔内，使得超滤膜运行能力下降，同时工况i i 运行的 最后几天水温较低，水质接近正常水质期，本工况的运行参数不适应在该水质 期运行引起的。 工况i 从8 月2 6 日计算至9 月1 7 日，累计运行2 3 天。s f 由1 8 1 8 l h m 2 m h 2 0 降低至1 0 5 3 l h m 2 m h 2 0 ，期间处理水量1 1 0 0 6 m 3 ，单位产水s f 的衰减速率为 6 9 5 x 1 0 一l h m s m h 2 0 。工况i i 从9 月2 2 日计算至1 0 月1 4 日，累计运行2 2 天。 s f 由1 1 10l h m 2 m h 2 0 降低至9 2 6 l h m 2 m h 2 0 ，共处理水量116 2 6 m 3 ，计算 单位产水s f 的衰减速率为1 5 8 x 1 0 3l h m 5 m h 2 0 。可以看出工况i i 的衰减速率 较低，同时对于高温高藻期的沉淀池出水而言，采用工况i i 即采用c e b 的运行 条件更能保障超滤膜的运行稳定。 3 2 2 正常水质期膜比通量的变化情况 3；jj - 坻、i k 弋 一 一低温低浊期 。乒口帆， 或i 觋咖舭l 磷 预氯化 通置) _ l一 图3 2 正常水质期s f 随运行时间的变化 滦河水质的正常水质期为每年的4 月初至6 月上旬、l o 月中旬至1 2 月中旬 1 8 第三章超滤膜处理沉淀池出水的运行效果 两个时间段。工况、v 是在正常水质期的条件下运行的。运行期间膜比 通量的变化情况如图3 2 所示。 工况i i i 的过滤流程为：过滤3 0 m i n 正冲( 伴气) 15 s 反洗3 0 s 正冲15 s 过滤 3 0 m i n ，其中正冲流量设为5 m 3 h ，反冲洗流量设为7 m 3 h ，气冲流量为4 8 m 3 i l 。 膜通量为6 0 l h m 2 。系统每2 4 h 进行一次c e b ，使用2 0 0 m g l 的次氯酸钠溶液 浸泡超滤膜0 5 h 。由于一期水厂于1 0 月3 0 日至1 1 月1 5 日停止投加助凝剂，为 能够采集停止助凝剂期间的对比数据，在l o 月3 0 日对超滤膜进行了一次化学 清洗，洗后使用于清洗前相同的参数运行，作为同步对比的依据。从图3 2 中可 以看出，两个阶段膜比通量的衰减速度都比较快，分别运行了不到7 d 的时间后 s f 值都衰减至近极限，说明是否投加助凝剂对超滤膜影响不明显。同时本工况 所设定的参数不适用于处理正常水质期的沉淀池出水。 工况的过滤流程与工况i i i 相同，膜通量不变，为6 0 l h m 2 。鉴于c e b 对 控制膜污染的效果不明显，停止c e b ，采用预氯化。预氯化浓度为l m g l 。运 行期间，超滤膜运行稳定，s f 值衰减缓慢，连续运行1 4 天后进行了化学清洗。 使用预氯化后，虽然s f 衰减趋势变慢，但是系统能够保证连续稳定运行的时间 较短，故仍需继续考察。 工况v 保持其他参数不变，降低通量至5 0 l h m 2 。系统累积运行了3 0 天后 进行了化学清洗。除去运行初期s f 值骤减外，起始时间衰减速率平稳。本工况 前1 9 天在正常水质期运行，运行稳定。 工况i 从l o 月2 5 日计算至1 1 月6 日，共处理水量5 2 6 1 m 3 ，两个阶段s f 的衰减速率的平均值为2 9 9 8 x 1 0 a l h m 2 m h 2 0 。工况从1 1 月7 日计算至1 1 月2 1 日，共处理水量6 5 6 3 m 3 ，s f 从2 3 4 6 l h m 2 m h 2 0 降低至1 2 5 0 l h m 2 m n 2 0 左右，单位产水s f 的衰减速率为1