影響超濾膜長期、穩(wěn)定運行的因素分析
超濾作為納濾、反滲透的預(yù)處理手段之一，對膠體以及高分子物質(zhì)有良好的分離能力。根據(jù)原水性狀選擇高效的運行方式，開發(fā)有效的反沖洗和化學(xué)洗滌方法等成為膜分離技術(shù)能否實用化的關(guān)鍵所在。在某給水廠歷時近2年的超濾試驗中，考察了原水性狀、水溫、膜表面流速等因素對處理效果的影響。
1 試驗方法及條件?
1?1原水水質(zhì)? 以日本八戶市馬淵川河水經(jīng)過沉砂、過濾(150μm)預(yù)處理后作為原水，其水質(zhì)如表1所示。
| 表1 原水水質(zhì)? | |||||
| 項目 | 測定結(jié)果 | ||||
| 最低 | 最高 | 平均值 | 測定次數(shù) | ||
| 水溫(℃) | 1.1 | 28.5 | 12.3 | 516 | |
| 細(xì)菌(個/mL) | 170 | 27000 | 1700 | 88 | |
| 大腸桿菌(個/100mL) | 10 | 14000 | 2400 | 88 | |
| 高錳酸鹽指數(shù)(mg/L) | 2.6 | 29.3 | 6.9 | 45 | |
| Cl-(mg/L) | 5.9 | 17.9 | 10.3 | 45 | |
| 總鐵(mg/L) | 0.05 | 3.68 | 0.63 | 22 | |
| 總錳(mg/L) | 0.007 | 0.127 | 0.037 | 22 | |
| 硬度(mg/L) | 27 | 54 | 41 | 14 | |
| 鋁(mg/L) | 0.15 | 2.29 | 0.8 | 9 | |
| pH | 7.0 | 7.8 | 7.4 | 91 | |
| 色度(倍) | 1.3 | 12 | 5.0 | 498 | |
| 濁度(NTU) | 0.9 | 1500 | 13.3 | 518 | |
| 電導(dǎo)率(μS/cm) | 70 | 187 | 137 | 91 | |
| E260 | 0.015 | 0.115 | 0.033 | 90 | |
| TOC(mg/L) | 31 | 160 | 66 | 82 | |
| TOC/E260 | 31 | 160 | 66 | 82 |
1.2 設(shè)備? 設(shè)備及流程見圖1。?
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膜的材質(zhì)為中空管式醋酸纖維素膜(截留分子質(zhì)量為15×104u)，加壓透水方式為內(nèi)壓型十字流式，由循環(huán)泵控制流量，反沖洗間隔時間為30min。為防止微生物繁殖，反沖洗時添加5mg/L的次氯酸鈉溶液。另外，長期運行將使膜負(fù)荷逐漸增大，在物理沖洗不能恢復(fù)透水量時使用500mg/L的次氯酸鈉和5%的檸檬酸各
2 運行結(jié)果及討論?
2.1 透過水質(zhì)? 處理水質(zhì)如表2所示。?
| 表2 透過水質(zhì) | |||||
| 項目 | 測定結(jié)果 | ||||
| 最低 | 最高 | 平均值 | 測定次數(shù) | ||
| 水溫(℃) | 2.8 | 29.1 | 13.7 | 516 | |
| 細(xì)菌(個/mL) | 0 | 4 | 0 | 82 | |
| 大腸桿菌(個/100mL) | 0 | 0 | 0 | 45 | |
| 高錳酸鹽指數(shù)(mg/L) | 1.4 | 8.6 | 2.8 | 22 | |
| Cl-(mg/L) | 5.7 | 18 | 10 | 44 < | |
| 總鐵(mg/L) | 0 | 0.03 | 0.00 | 22 | |
| 總錳(mg/L) | 0 | 0.04 | 0.008 | 22 | |
| 硬度(mg/L) | 27 | 53 | 40 | 14 | |
| 鋁(mg/L) | 0 | 0.04 | 0.01 | 9 | |
| pH | 7.1 | 7.8 | 7.5 | 91 | |
| 色度(倍) | 0.2 | 6.9 | 1.8 | 496 | |
| 濁度(NTU) | 0 | 0.2 | 0.0 | 510 | |
| 電導(dǎo)率(S/cm) | 70 | 197 | 137 | 91 | |
| E260 | 0.013 | 0.078 | 0.025 | 90 | |
| TOC(mg/L) | 0.7 | 3.3 | 1.5 | 86 | |
| TOC/E260 | 37 | 143 | 67 | 82 |
由表2可以看出，超濾對濁度、細(xì)菌、大腸桿菌的去除率為100%；總鐵幾乎被完全去除；對總錳的去除率為72%左右；對色度的去除率為60%左右；TOC和E260指標(biāo)也顯示出類似的處理特性。?2.2 透水率對膜壓差的
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夏季膜原水的TOC/E260值為30～60的數(shù)據(jù)較多，根據(jù)丹保等人［1］的理論可知，該水中以高分子腐殖物質(zhì)為主，冬季則反之。值得注意的是，透過水的數(shù)值高于原水，分析其原因可能是大多數(shù)高分子物質(zhì)被截留，而透過水中主要是含低分子質(zhì)量的分子。被截留的高分子腐殖物質(zhì)，一部分附著在膜表面上使負(fù)荷逐漸增大，于是進(jìn)入冬季時造成了膜兩側(cè)壓差急劇增高。? ②電鏡及色譜分析? 試驗結(jié)束后對膜斷面進(jìn)行電鏡觀察可清晰地看到膜表面或者表層都有厚實的污染層生成，此污染層是膜兩側(cè)壓差增大的主要原因，并且是由原水的濁度、有機(jī)物和無機(jī)污染物構(gòu)成的混合體引起的。根據(jù)原水的有機(jī)物分子質(zhì)量分布及高效液相色譜(HPLC)的分析結(jié)果看出，原水中1/3以上是高分子有機(jī)物(分子質(zhì)量為數(shù)萬以上)，而原水和透過水中低分子有機(jī)物的分子質(zhì)量分布基本沒有發(fā)生變化。這說明膜污染只能是由來自高分子有機(jī)物質(zhì)及其與無機(jī)物質(zhì)的混合體附著在膜的表面造成的。2.4 無機(jī)物的影響? 引起膜兩側(cè)壓差增大的原因除了有機(jī)污染物以外，還有無機(jī)污染物的影響，選用能量分散型
3 結(jié)論
①試驗的2年間透過水質(zhì)一直良好、穩(wěn)定。 ②在冬季低溫時，將膜表面流速由原來的
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