自來水廠中超濾膜的應用范文

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摘要：

超濾技術能夠有效消除飲用水中的顆粒、濁度、病毒以及病原微生物等,降低自來水COD，并減少水中的消毒副產物。超濾膜具有良好的除濁功能和良好的滅菌作用，試驗采用浸沒式超濾膜，設計不同膜通量、曝氣風量等運行工況，試驗比較膜產水率、膜運行壓力、運行能耗、出水水質等，為后續自來水廠升級改造提供技術參數。自來水廠升級改造工程中選用浸沒式超濾膜技術，膜系統能耗較低、產水濁度<0.1NTU，產水水質穩定，符合生活飲用水衛生標準要求。

關鍵詞：

自來水;超濾膜;膜通量;產水水質

生產與生活排放的污染物越來越多，導致我國水源水質日益惡化，我國地表水源、地下水源普遍存在有機污染、重金屬污染，如果水源被重金屬離子和有機化合物所污染，傳統工藝顯得力不從心。隨著生活水平的提高，同時生活飲用水水質標準大幅提高，開發適用于我國經濟現狀、安全可靠、高效的新型飲用水處理技術具有重大的社會和經濟意義。超濾工藝可以有效地將原水中的大分子、膠體、蛋白質、微粒等去除，可降低后續消毒加氯量，減少消毒副產物的生成量[1-5]。浸沒式超濾系統具有占地面積小，施工周期短，產水水質穩定等特點[6,7]。宏畔自來水廠隸屬杭州余杭水務有限公司，制水能力13萬m3/天，主要負責臨平、塘棲和崇賢區域的日常供水。自來水廠原水水質有波動，出水水質不穩定。為了進一步保障飲用水水質安全，擬通過膜出水通量、膜出水水質、跨膜壓差大小、膜組件運行能耗等相關技術經濟指標來選擇性價比合適的膜組件運行工況。采用浸沒式超濾膜中試裝置平臺，進行自來水處理工藝試驗，設計出水水質達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）要求。

1.試驗材料與方法

1.1試驗裝置

試驗采用浸沒式中空纖維超濾膜，技術參數如下：組器尺寸：L×B×H=680×154×2407mm膜片數：3片單片膜面積：25m2膜總面積：75m2型式：簾式膜孔徑為0.02～0.04µm膜材質：增強多材料改性復合膜自來水廠砂濾出水通過提升泵，進入超濾膜池，經浸沒式超濾膜組器處理，采用抽真空系統在產水管內形成負壓，利用虹吸原理使膜池清水區的原水透過中空纖維膜絲，收集到產水管中。浸沒式超濾附屬設備由進水及產水單元、氣擦洗、水反洗單元及化學清洗單元組成，每一個子單元由相關的設備、閥門、儀表、管道管件組成。超濾產水進入產水桶，頂端溢流排放，產水用于超濾膜反洗。

1.2試驗方法

通過超濾膜處理自來水試驗，對膜出水通量、出水水質、膜運行壓力、膜組件運行能耗等相關指標來選擇比較合適的膜運行工況，為后續自來水廠升級改造提供技術參數。采用浸沒式超濾膜技術，設計不同膜通量、曝氣風量工況下運行，產水為負壓抽吸式，反洗周期1h，維護性清洗周期15d。1.3試驗水質試驗以自來水廠砂濾池出水為原水，超濾進水水質有一定的波動，設計出水水質指標要求符合《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）。 

2．結果與討論

2.1超濾膜日產水量與產水率

中試試驗超濾膜清洗周期為15d，分別設置超濾裝置在通量30LMH、40LMH、50LMH不同工況運行。日產水量變化曲線如圖2所示，產水率變化如圖3所示。通量30LMH時，日產水量為54.0～57.7m3/d，均值為55.0m3/d，產水率達95.3%；通量40LMH時，日產水量為71.6～75.5m3/d，均值為72.7m3/d，產水率達96%；通量50LMH條件下，日產水量為88～92.3m3/d，均值為90.8m3/d，產水率為96.6%。由運行結果可知，日產水量與膜通量成正比，在不同的設計運行通量下，產水率均能達到95%，膜通量增加，產水率會略增加，通量40LMH、50LMH時膜產水率大于96%。

2.2運行能耗

不同膜產水通量下，曝氣風量如圖4所示，對運行過程中的電耗進行比較如圖5，30LMH、40LMH及50LMH，3個運行通量下的產水能耗分別為0.084kWh/m3，0.075kWh/m3和0.073kWh/m3。膜產水通量增加，相應的曝氣風量增加，40LMH及50LMH運行通量，產水能耗較接近。自來水廠在系統改造時，超濾膜系統經過設計優化，控制膜池液位，曝氣風機、抽吸水泵等采用節能設備，運行能耗比中試階段噸水能耗低，產水能耗可降低至0.06kwh•m3。

2.3膜運行壓力

超濾膜反洗周期15d，比較清洗周期內不同產水量下膜運行壓力的變化情況，由圖6可知，產水通量為30LMH時，浸沒式超濾膜運行產水壓力15～20kPa。產水通量為40LMH時，膜運行產水壓力20～25kPa。產水通量為50LMH時，膜運行產水壓力25～32kPa。產水通量上升，浸沒式超濾膜運行壓力明顯上升，膜通量過大，導致膜面污染物的積累，膜組件維護清洗周期縮短，控制膜產水壓力平緩，有利于超濾的穩定運行。

2.4超濾膜處理出水水質情況

產水通量為30LMH時，超濾膜產水CODMn約1.7mg/L，濁度約0.05NTU；產水通量為40LMH時，超濾膜產水CODMn約1.3mg/L，濁度0.06～0.1NTU；產水通量為50LMH時，超濾膜產水CODMn約1.6mg/L，濁度0.1～0.15NTU。不同運行工況下，出水氨氮含量小于0.05mg/L，總鐵、錳低于檢測限，亞硝酸鹽含量小于0.001mg/L，菌落總數小于1CFU/mL，大腸菌群均未檢出，出水pH值7～7.5。浸沒式超濾膜過濾精度高，平均膜孔徑：0.02～0.04µm，超濾出水在CODMn、濁度、顆粒物及細菌總數等方面都達到了良好的處理效果。

3．結論

采用浸沒式超濾膜應用于自來水處理，通量下，產水率均能達到95%。膜通量40LMH，清洗周期15d，內膜運行壓力穩定，膜產水壓力為20～25kPa，膜性能易于恢復。產水通量上升，浸沒式超濾膜運行壓力明顯上升。浸沒式超濾膜膜通量40LMH，產水能耗0.075kWh/m3，通過超濾膜系統經過設計，自來水廠改造運行產水能耗可降低至0.06kwh•m3。浸沒式超濾膜處理，出水水質穩定，出水濁度基本不受進水水質波動的影響，出水在CODMn、濁度、顆粒物及細菌總數等方面都達到了良好的處理效果，提升了自來水水質。綜合分析，采用增強多材料改性浸沒式超濾膜組件，設計膜通量40LMH、曝氣風量25m3/h，反洗周期1h，維護清洗周期15d，應用于自來水廠技術改造及出水水質升級處理，具有技術經濟可行性。

參考文獻：

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作者:孫賽玉 劉建軍 李波濤 王維新 楊玉娟 單位:江蘇碧水源環境科技有限責任公司