膜濾技術(shù)于飲用水處理的實(shí)用性研究

1、膜濾技術(shù)于飲用水處理的實(shí)用性研究    摘要：膜的優(yōu)越的分離特性，使膜濾技術(shù)在飲用水生產(chǎn)時也受到越來越廣的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)采用了日本引進(jìn)的優(yōu)質(zhì)聚乙烯中空纖維濾膜，在周家渡水廠，嵊山水廠和內(nèi)野毛巾廠進(jìn)行實(shí)用性研究。結(jié)果表明：處理砂濾水和混凝沉淀水時，在濾壓損失為02m水柱范圍內(nèi)，膜濾裝置處理能力2030L/m2/h，處理后的水濁度在0.1NTU以下；細(xì)菌指標(biāo)能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。但在直接過濾原水時，膜阻力增加很快，濁度也增大。研究顯示該裝置能有效代替部分凈水工藝生產(chǎn)自來水。 關(guān)鍵詞：聚乙烯中空纖維膜 全量過濾 飲用水 低濁度 病原菌 A PrototyPe Stud

2、y for Membrane Filtration Technology in anattempt to produce potable waterAbstract: The usage of membrane filtration technology is growing very rapidly worldwide to produce potable water. The research have been performed, in: ZhouJiaDu Waterworks, Shenghai Uchino Towel Co., Ltd., in use of high qual

3、ity hollow fiber polyethylene membrane made in Japan. The outcome of the research is summarized as: with pressure drop of 02mH2O, filtration performance is proved as 2030lit/m2/h,turbidity of the respective filtrate is below 0.1NTU; Pathogenic bacteria count is below the national requlation.This uni

4、t can economically replace a major protion of the conventional water purification process in drinking-water production.Key words: polyethylene hollow fiber membrane, dead end filtration, Drinking-water, low turbidity, pathogenic bacteria.1 序論膜濾技術(shù)在飲用水生產(chǎn)時可根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)而選用合適的膜，得到的處理水水質(zhì)容易控制，衛(wèi)生安全性好，所以正受到越來越廣的應(yīng)

5、用。近年來，自來水生飲的一些歐美國家及日本仍有寄生性病原體感染的事例發(fā)生。美國Wiscosin州的Milwaukee在1993年Oregon州的Jackson County在1992年發(fā)生過感染，還出現(xiàn)了死亡病例。英國的Isie of thaunet area在1990年發(fā)生過感染。日本神奈川縣的平口市在1994年琦玉縣的越生町在1996年也發(fā)生過感染。這些國家都在一些地區(qū)建設(shè)采用膜濾技術(shù)的自來水廠，即使水源受到污染時也能保證供水安全。現(xiàn)在，日產(chǎn)1萬噸以上的水廠在美國有42家，歐洲有33家，日本全國的膜濾制水能力達(dá)400多萬噸。在我國用膜濾技術(shù)生產(chǎn)飲用水的還僅限于瓶裝和擁裝水行業(yè)。這次研究中采

6、用了日本引進(jìn)的優(yōu)質(zhì)聚乙烯中空纖維濾膜，在周家渡水廠，嵊山水廠和內(nèi)野毛巾廠結(jié)合部分處理工藝對砂濾后水和混凝沉淀水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時還對一些原水進(jìn)行直接膜濾處理進(jìn)行了嘗試。2 實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容2.1實(shí)驗(yàn)裝置（1）實(shí)驗(yàn)用的膜材料為聚乙烯中空纖維，中空絲內(nèi)徑0.27mm，外徑0.41mm，膜的公稱孔徑0.1m，濾膜表面經(jīng)過了親水性處理，圖2-1是中空纖維的放大圖，圖2-2是濾膜微孔的顯微照片（5000倍）。 （2）組件和裝置 聚乙烯中空絲的兩端是兩根集水管，中空絲懸蕩在中間可以晃動，這樣構(gòu)成一片膜，見示意圖2-3。組件由數(shù)片膜構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)裝置是將組件放在方型的不銹鋼水槽里，由氣洗用鼓風(fēng)機(jī)，抽吸泵，操作盤等組成

7、。見圖2-4。過濾方法采用全量過濾，制水時用鼓風(fēng)機(jī)間隙地曝氣，不需要反沖。2.2實(shí)驗(yàn)方法和操作流程： 操作參數(shù)為：每120分鐘進(jìn)水周期里。排污水一次30秒，曝氣2分鐘。流程： 操作參數(shù)為：每60分鐘進(jìn)水周期里。排污水一次1分，曝氣2分鐘。流程： 操作參數(shù)為：每30分鐘進(jìn)水周期里。排污水一次1分，曝氣2分鐘。2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）處理水水質(zhì)從水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出，膜濾后的水比進(jìn)水的水質(zhì)有了很大提高。參見表2-1。砂濾水膜濾后的濁度基本在0.1NTU以下；混凝后的水膜濾后濁度也小于0.16NTU；原水直接膜濾后的濁度也小于0.4NTU，但膜堵塞現(xiàn)象明顯。各種進(jìn)水的大腸菌群數(shù)和細(xì)菌數(shù)參差不一，膜濾后都

8、能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。另外，化學(xué)好氧量的去除率僅有20左右。對色度也沒有明顯的去除效果。表膜濾前后水質(zhì)比較項(xiàng)目單位與測試方法原水混凝沉淀水砂濾水膜濾前膜濾后膜濾前膜濾后膜濾前膜濾后濁度NTU，儀器法23680.10.41.31.80.10.160.30.40.1色度比色管目視法20121615101210510電導(dǎo)率s/cm，儀器法450490450490440460440460410430410430CODMnmg/l，滴定法5108386286細(xì)菌總數(shù)cfu/ml，平板法數(shù)千518數(shù)千3數(shù)百417大腸菌數(shù)MPN 個/l，最多數(shù)法數(shù)萬324數(shù)百3數(shù)十3（2）制水能力和濾壓在濾壓為02m水頭損失的范圍內(nèi)

9、，制水能力達(dá)20-30L/m2/h，出水的水質(zhì)基本穩(wěn)定。圖表2-1表明對于加藥的沉淀前后的水用膜濾時，膜的阻力微小，即使將曝氣周期延長到5、6小時也看不到真空表的數(shù)值變化，而濾膜一旦受到污染后，膜阻力的回復(fù)則受到限制。上圖表2-2表明用原水直接膜濾時，膜的阻力變化很明顯，氣洗后雖有回復(fù)，但濾壓太大導(dǎo)致出水的濁度也增大到0.4NTU，己大于砂濾水的濁度。    3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論和結(jié)論3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論 （1）處理水水質(zhì)的評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該裝置有很好的濁度去除能力，單位面積制水率高。由于實(shí)驗(yàn)用膜的公稱孔徑為0.1m，比目前知道的最小的細(xì)菌Pseudomo

10、nas diwinuta（0.3m）2還要小，比病原菌要小十?dāng)?shù)倍，所以可徹底地篩分去除各種致病菌和細(xì)菌。見圖3-1示意。這比傳統(tǒng)的慢濾法（處理一般病原菌的去除率為99.99，但在表砂刮除時有逸漏的危險(xiǎn)）更確實(shí)有效，而且現(xiàn)在的城市水廠的制水能力來看，有條件采用慢濾的地方很少。比快濾加消毒（快速過濾再加消毒處理一般對病原菌的去除率為99到99.7，用氯消毒時，滅活90的病原菌要用濃度80mg/L的游離氯接觸90分鐘）要優(yōu)很多。同時試驗(yàn)結(jié)果也表明，該裝置對溶解性的COD、色度和電導(dǎo)率等基本無去除能力。（2）處理水量和膜的堵塞經(jīng)過一段時間運(yùn)行以后，濾壓損失會增大，這種現(xiàn)象在原水直接過濾時，更加明顯。這種增加表現(xiàn)為可回復(fù)部分和不可回復(fù)部分。可回復(fù)部分主要是因?yàn)槟け砻娴臑V餅層引起的，曝氣后脫落，參見圖3-2、3-3。不可回復(fù)部分主要是因?yàn)樾∮?.1m的懸浮粒子吸附堵塞在膜的微孔內(nèi)引起的，另外有機(jī)污染物的復(fù)雜的生化作用也會導(dǎo)致膜內(nèi)堵塞，這僅靠物理作用的氣洗是難回復(fù)的。3.2 結(jié) 論該實(shí)驗(yàn)裝置在一定的通量和壓力范圍內(nèi)，處理后水的濁度可達(dá)0.1NTU以下，阻攔細(xì)菌和大腸桿菌數(shù)的效果也很好，氣洗對于膜阻力的回復(fù)有很好的作用?？梢源嫠畯S的部分常規(guī)處理，但該裝置對