自来水厂中超滤膜的应用.docx

自来水厂中超滤膜的应用超滤技术能够有效消除饮用水中的颗粒、浊度、病毒以及病原微生物等,降低自来水COD，并减少水中的消毒副产物。超滤膜具有良好的除浊功能和良好的灭菌作用，试验采用浸没式超滤膜，设计不同膜通量、曝气风量等运行工况，试验比拟膜产水率、膜运行压力、运行能耗、出水水质等，为后续自来水厂升级改造提供技术参数。自来水厂升级改造工程中选用浸没式超滤膜技术，膜系统能耗较低、产水浊度0.1NTU，产水水质稳定，符合生活饮用水卫生标准要求。关键词：自来水;超滤膜;膜通量;产水水质生产与生活排放的污染物越来越多，导致我国水源水质日益恶化，我国地表水源、地下水源普遍存在有机污染、重金属污染，假如水源被重金属离子和有机化合物所污染，传统工艺显得力不从心。随着生活水平的提高，同时生活饮用水水质标准大幅提高，开发适用于我国经济现状、安全可靠、高效的新型饮用水处理技术具有重大的社会和经济意义。超滤工艺能够有效地将原水中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等去除，可降低后续消毒加氯量，减少消毒副产物的生成量1-5。浸没式超滤系统具有占地面积小，施工周期短，产水水质稳定等特点6,7。宏畔自来水厂从属杭州余杭水务有限公司，制水能力13万m3/天，主要负责临平、塘栖和崇贤区域的日常供水。自来水厂原水水质有波动，出水水质不稳定。为了进一步保障饮用水水质安全，拟通过膜出水通量、膜出水水质、跨膜压差大小、膜组件运行能耗等相关技术经济指标来选择性价比适宜的膜组件运行工况。采用浸没式超滤膜中试装置平台，进行自来水处理工艺试验，设计出水水质到达（生活饮用水卫生标准）GB5749-2006要求。1.试验材料与方法1.1试验装置试验采用浸没式中空纤维超滤膜，技术参数如下：组器尺寸：L×B×H=680×154×2407mm膜片数：3片单片膜面积：25m2膜总面积：75m2型式：帘式膜孔径为0.020.04m膜材质：加强多材料改性复合膜自来水厂砂滤出水通过提升泵，进入超滤膜池，经浸没式超滤膜组器处理，采用抽真空系统在产水管内构成负压，利用虹吸原理使膜池清水区的原水透过中空纤维膜丝，收集到产水管中。浸没式超滤附属设备由进水及产水单元、气擦洗、水反洗单元及化学清洗单元组成，每一个子单元由相关的设备、阀门、仪表、管道管件组成。超滤产水进入产水桶，顶端溢流排放，产水用于超滤膜反洗。1.2试验方法通过超滤膜处理自来水试验，对膜出水通量、出水水质、膜运行压力、膜组件运行能耗等相关指标来选择比拟适宜的膜运行工况，为后续自来水厂升级改造提供技术参数。采用浸没式超滤膜技术，设计不同膜通量、曝气风量工况下运行，产水为负压抽吸式，反洗周期1h，维护性清洗周期15。1.3试验水质试验以自来水厂砂滤池出水为原水，超滤进水水质有一定的波动，设计出水水质指标要求符合（生活饮用水卫生标准）GB5749-2006。2结果与讨论2.1超滤膜日产水量与产水率中试试验超滤膜清洗周期为15d，分别设置超滤装置在通量30LMH、40LMH、50LMH不同工况运行。日产水量变化曲线如图2所示，产水率变化如图3所示。通量30LMH时，日产水量为54.057.7m3/d，均值为55.0m3/d，产水率达95.3%；通量40LMH时，日产水量为71.675.5m3/d，均值为72.7m3/d，产水率达96%；通量50LMH条件下，日产水量为8892.3m3/d，均值为90.8m3/d，产水率为96.6%。由运行结果可知，日产水量与膜通量成正比，在不同的设计运行通量下，产水率均能到达95%，膜通量增加，产水率会略增加，通量40LMH、50LMH时膜产水率大于96%。2.2运行能耗不同膜产水通量下，曝气风量如图4所示，对运行经过中的电耗进行比拟如图5，30LMH、40LMH及50LMH，3个运行通量下的产水能耗分别为0.084kWh/m3，0.075kWh/m3和0.073kWh/m3。膜产水通量增加，相应的曝气风量增加，40LMH及50LMH运行通量，产水能耗较接近。自来水厂在系统改造时，超滤膜系统经过设计优化，控制膜池液位，曝气风机、抽吸水泵等采用节能设备，运行能耗比中试阶段吨水能耗低，产水能耗可降低至0.06kwhm3。2.3膜运行压力超滤膜反洗周期15d，比拟清洗周期内不同产水量下膜运行压力的变化情况，由图6可知，产水通量为30LMH时，浸没式超滤膜运行产水压力1520kPa。产水通量为40LMH时，膜运行产水压力2025kPa。产水通量为50LMH时，膜运行产水压力2532kPa。产水通量上升，浸没式超滤膜运行压力明显上升，膜通量过大，导致膜面污染物的积累，膜组件维护清洗周期缩短，控制膜产水压力平缓，有利于超滤的稳定运行。2.4超滤膜处理出水水质情况产水通量为30LMH时，超滤膜产水CODMn约1.7mg/L，浊度约0.05NTU；产水通量为40LMH时，超滤膜产水CODMn约1.3mg/L，浊度0.060.1NTU；产水通量为50LMH时，超滤膜产水CODMn约1.6mg/L，浊度0.10.15NTU。不同运行工况下，出水氨氮含量小于0.05mg/L，总铁、锰低于检测限，亚硝酸盐含量小于0.001mg/L，菌落总数小于1CFU/mL，大肠菌群均未检出，出水pH值77.5。浸没式超滤膜过滤精度高，平均膜孔径：0.020.04m，超滤出水在CODMn、浊度、颗粒物及细菌总数等方面都到达了良好的处理效果。3结论采用浸没式超滤膜应用于自来水处理，通量下，产水率均能到达95%。膜通量40LMH，清洗周期15d，内膜运行压力稳定，膜产水压力为2025kPa，膜性能易于恢复。产水通量上升，浸没式超滤膜运行压力明显上升。浸没式超滤膜膜通量40LMH，产水能耗0.075kWh/m3，通过超滤膜系统经过设计，自来水厂改造运行产水能耗可降低至0.06kwhm3。浸没式超滤膜处理，出水水质稳定，出水浊度基本不受进水水质波动的影响，出水在CODMn、浊度、颗粒物及细菌总数等方面都到达了良好的处理效果，提升了自来水水质。综合分析，采用加强多材料改性浸没式超滤膜组件，设计膜通量40LMH、曝气风量25m3/h，反洗周期1h，维护清洗周期15d，应用于自来水厂技术改造及出水水质升级处理，具有技术经济可行性。