短流程超滤工艺在沙河市水厂的应用研究

以浸入式超滤膜为核心的短流程净水工艺,是将混凝预处理、超滤、污泥浓缩和排泥等工序整合在一个构筑物中运行的一项新技术。结合该工艺在河北省沙河市城区水厂的运行,分析了其净化效能及膜污染情况。短流程超滤工艺的出水浊度保持在0.1 NTU以下,对浊度、CODMn和DOC的平均去除率分别为95.3%、60.5%和26.2%,同时对微生物的去除效果显著,出水水质完全符合饮用水标准。通过扫描电镜和三维荧光对膜污染的形貌和组分进行分析,考察了不同清洗药剂的清洗效果。超滤膜经化学清洗之后跨膜压差明显降低,膜性能的恢复效果十分理想。     

碳泥回流对于超滤组合工艺的影响

南郊水厂二期采用"气动絮凝—短程沉淀(碳泥回流)—超滤—二氧化氯消毒"短流程超滤组合工艺,该组合工艺用超滤膜池取代滤池,将沉淀池长度缩短2/3,减少了水厂建设成本,同时通过回流高浓度含炭污泥节省了活性炭投加量,降低了水厂的运行成本。二期短流程组合工艺通过碳泥回流提高了整体的净水效能,可以稳定高效地去除浊度、微生物和藻类,对COD_(Mn)、氨氮、UV_(254)的平均去除率分别为39.48%,51.23%和48.6%,出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的要求。但是在水量较大时,短程沉淀池的沉淀效果不理想,超滤膜池进水浊度较大,导致超滤膜跨膜压差上升较快,物理清洗以及维护性清洗频繁。因此,有必要进一步提高短流程沉淀池的沉淀效果,控制超滤膜的进水浊度。     

浸没式超滤膜中试装置直接处理北江水的研究

为了探讨短流程绿色水处理工艺的适用性,开展了浸没式超滤膜中试装置直接处理北江水的研究。考察了超滤膜通量和连续过滤时间两种工况条件对中试装置去除COD_(Mn)、UV_(254)、浊度、氨氮和亚硝酸盐氮的影响,并分析了它们对膜污染(跨膜压差和荧光性有机物)的影响。结果表明:浸没式超滤膜中试装置处理北江水连续运行69 d过程中,出水COD_(Mn)和浊度指标均满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),但对原水中的氨氮和亚硝酸盐氮基本没有去除效果;增加超滤膜通量和延长连续过滤时间都会显著削弱COD_(Mn)和UV_(254)去除效果,但对浊度的去除率始终保持在99%以上,这归因于超滤膜强大的筛滤作用。中试装置的跨膜压差随着超滤膜通量的增加和连续过滤时间的延长呈现恶化趋势,表明超滤膜污染程度加剧。     

水厂超滤膜组合工艺处理效能研究

当前，水厂净水使用的膜分离技术净水效果较差，文中对不同的超滤膜组合工艺净水效能进行对比分析，设计试验装置，选择原材料参数，确定工艺流程和对比指标。试验选择了三种工艺进行对比，结果表明，跌水曝气/机械鼓风曝气+锰砂预过滤+超滤膜组合工艺下得到的水体浊度为0.03～0.56NTU，残留细菌含量为0.26～2.37CFU/mL，与其他两种工艺相比，水体的浊度和微生物含量去除性良好，净水性能稳定，在实际应用中具有一定参考和推广意义。     

低温期PVC合金超滤膜净化滦河水的中试研究

研究了在低温条件下PVC合金超滤膜处理北方地区微污染水的净水效能。试验结果表明,传统预处理工艺与超滤技术结合使用,能有效改善出水水质。试验期间,膜出水平均浊度为0.047 NTU,超滤膜系统对CODMn的平均去除率为33.1%,对TOC的平均去除率为23.9%。同时,超滤膜出水细菌总数基本未检出,大肠杆菌从未检出,有效提高了饮用水的微生物安全性。针对该试验水质条件,当通量为40 L/(m2·h),过滤周期为30~35 min,维护性清洗周期为3 d时,能保证超滤膜系统的良好运行。     

三种净水工艺对加标污染物净化效果的中试研究

为比较常规工艺、臭氧—生物活性炭工艺和膜处理工艺的净水效果,进行了有关重金属、农药和典型有机物的加标净水中试研究。结果表明,臭氧—生物活性炭工艺对有机物、农药、氨氮和嗅味物质的去除效果明显高于其他两种工艺;超滤膜对浊度、微生物和藻类的去除能力明显高于其他两种工艺;三种工艺对氯化物、硫酸盐、硝酸盐、溶解性总固体、氟化物和总硬度等指标均无明显去除效果。     

超滤一体化装置处理低温期闽江水的效能研究

针对闽江水质特征,开发了混凝/沉淀/超滤一体化装置,并通过中试考察其在低温水质期对闽江水的净水效能。试验结果显示:在水温为9~15℃的低温水质期,一体化装置运行稳定之后,出水浊度平均为0.085 NTU,远低于水厂传统工艺出水浊度;出水COD_(Mn)平均为1.34 mg/L,对CODMn的平均去除率为58.8%;超滤对细菌的去除率可达99%以上,出水菌落总数最大不超过3 CFU/m L。低温水质时期系统的平均产水率为95.9%;恢复性化学清洗(CIP)能够有效缓解膜污染,提高超滤膜的过滤性能,CIP之后的出水浊度显著改善,膜通量提高了11.9%。水温会影响超滤膜的过滤性能,11.0℃时的膜比通量为14.4℃时的88%左右,水温越低,超滤系统的膜比通量就越小;通过缩短过滤时间或增加反冲洗时间可以提高超滤膜通量,增加系统的反冲洗时间对提高系统通量的效果更好,且耗电量的增加量也相对较小。     

混凝——超滤短流程工艺处理高浊原水的研究

为了研究PVC复合膜对高浊度微污染长江原水的处理效能,并考察不同清洗方式在高浊期对膜污染的控制效果,对LJ水厂的混凝—超滤短流程工艺进行了深入调研,并在不同浊度期进行了相关试验。结果表明,在高浊期,混凝—超滤短流程工艺对浊度的去除率99%,出水平均浊度0.1 NTU,对COD_(Mn)、氨氮、亚硝酸盐的平均去除率分别为37.2%、56.5%、22.4%;膜系统出水水质稳定,处理效果安全可靠,生物安全性好;浸入式超滤膜采用低通量、低跨膜压差运行时,物理清洗可有效延缓膜污染,化学清洗可有效控制膜污染,膜系统接近于零污染运行。     

不同超滤组合工艺对滤池反冲洗废水的处理效能

为了探究超滤对滤池反冲洗废水的处理效果及其组合工艺对膜污染的控制效能,采用直接超滤、在线混凝/超滤、混凝/沉淀/超滤3种不同工艺处理滤池反冲洗废水。结果表明,3种工艺对浊度的去除率都在99.5%以上,出水COD_(Mn)均在1.20 mg/L以下,表明超滤对浊度和COD_(Mn)具有优异的去除效果;直接超滤工艺对UV_(254)的去除率为(26.93±4.14)%,而在线混凝/超滤工艺与混凝/沉淀/超滤工艺对UV_(254)的去除率分别可达到(37.41±3.57)%和(40.87±6.22)%,明显优于直接超滤工艺;3种工艺对原水中荧光类污染物的去除效果均不明显;通过分析3种工艺的出水水质、膜污染情况以及傅里叶红外光谱图和膜表面形貌图发现,直接超滤造成的膜污染最为严重,且不可逆污染占主导,出水水质情况表明预处理能够降低超滤进水污染物负荷,并且改变水中污染物形态,因此预混凝能够有效缓解膜污染,而混凝/沉淀/超滤工艺对膜污染的缓解效果最好;同时,膜污染模型拟合结果表明,滤饼层过滤和临界阻塞是引起直接超滤膜污染的主要原因。     

臭氧-生物活性炭对微絮凝强化过滤的影响研究

嘉兴市某水厂采用臭氧-生物活性炭结合微絮凝强化过滤工艺,实现了出水浊度和2μm以上颗粒数分别稳定在0.1 NTU和30个/m L以下的良好效果。结合该水厂的净水工艺,考察了臭氧-生物活性炭工艺对微絮凝强化过滤工艺的影响。结果表明,臭氧-生物活性炭工艺去除了大量有机物,影响了胶体的稳定性,有利于微絮凝强化过滤工艺对浊度与颗粒物的去除。臭氧-生物活性炭工艺出水Zeta电位处于-5~0 m V范围内,粒径为5~20μm的大颗粒数量减少、粒径为2~5μm的小颗粒数量上升,总颗粒数和浊度上升,经微絮凝和砂滤池处理后,Zeta电位进一步上升直至接近于零,水中颗粒物与浊度被大幅去除。     

粉末活性炭和超滤组合工艺处理低温低浊水试验研究

通过浸没式超滤试验考察了粉末活性炭和超滤组合工艺对低温低浊水的净水效能以及对膜污染的缓解作用,并对其机理进行探讨.试验结果表明,粉末活性炭和超滤组合工艺处理低温低浊水时,能够降低膜表面的负荷,对可逆污染和不可逆污染具有一定的缓解作用;粉末活性炭投加量为10mg/L时,粉末活性炭和超滤组合工艺出水的浊度低于0.06NTU,对CODMn,UV254的平均去除率分别为20.9%,25%,比单纯的超滤工艺的去除率分别提高了10%,15%.     

紫外/次氯酸钠预处理对超滤膜污染的影响

针对污水再生超滤处理过程中的膜污染问题,以某污水处理厂深度处理出水为原水,通过对比紫外/次氯酸钠处理前后有机指标、膜通量及膜污染的变化,对该工艺作为超滤预处理措施的可行性进行研究。结果表明,紫外/次氯酸钠预处理对大分子(>100 kDa)有机物去除率为96.02%,优于其他分子量有机物;对疏水性有机物的去除率为21.32%,优于亲水性有机物及过渡亲水性酸。原水未经预处理直接采用超滤膜过滤时,膜污染阻力快速升高至2.52×10¹¹m^-1,可逆污染阻力占总阻力的69.84%;经过紫外/次氯酸钠预处理后超滤膜的总污染、可逆污染和不可逆污染膜阻力分别降低了50.40%,69.31%,6.58%,膜比通量提高了10.17%。紫外/次氯酸钠预处理措施能够有效去除原水中有机物,降低其对膜单元的污染负荷,从而缓解超滤膜污染。     

集成式单阀重力反洗超滤工艺处理引黄水库原水

通过对单阀重力反洗直接超滤工艺处理引黄水库原水的中试研究,从超滤膜选型、长期稳定运行的膜污染控制、出水水质和运行成本4个方面分析了直接超滤工艺在农村饮用水工程中的应用效能。针对具有引黄水库原水特质的微污染水源,经直接超滤工艺处理后,出水浊度低于0. 1 NTU,水质可稳定达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求,出水微生物安全性可以得到有效保障;采用超滤技术直接过滤引黄水库原水时,可选用截留分子质量较小的内压式PVC合金超滤膜,同时在反冲洗水中添加10 mg/L的NaClO进行化学强化反冲洗,可使跨膜压差增长速率明显降低,延长维护性化学清洗周期,有效缓解膜污染;另外,长期以10 L/(m~2·h)的低通量工况运行有利于延缓膜污染。该工艺流程简单,管理方便,运行成本约为0. 1元/m~3,适宜在农村地区推广应用。     

不同类型超滤工艺处理引黄水库水的效果对比

采用内压式超滤膜工艺中试系统,结合东营南郊水厂的预氧化/粉末活性炭/混凝/沉淀/砂滤/超滤工艺,对比研究了外压式PVC和内压式聚砜超滤膜的净化效能,以及膜通量对膜污染的影响差异.内压式聚砜膜和外压式PVC膜的出水浊度均稳定在0.02 NTU以下,粒径＞2μm的颗粒数平均为10个/mL左右;混凝沉淀、砂滤、超滤单元对CODMn和TOC均有较显著的去除效果,具有多级屏障作用,但砂滤和超滤单元对UV254没有去除作用;对以上各指标的去除效果与膜材质和超滤形式均没有显著的相关性.对于引黄水库水的微污染水质特点,经过预氧化/粉末活性炭/混凝/沉淀工艺处理后,直接进行超滤更有助于缓解膜污染,延缓跨膜压差的增长.     

生物活性炭滤池/超滤组合工艺处理华南山区水库水

我国农村供水设施普遍存在分散与运行管理落后的问题,导致广大农村地区的饮用水安全得不到保障。针对华南某山区优质水库水源水开发了生物活性炭耦合超滤(BAC/UF)的短流程工艺,通过考察直接超滤(UF)工艺和BAC/UF工艺的净水效能和膜污染状况,分析了短流程超滤工艺在农村供水工程中应用存在的优势和不足。结果表明,超滤优异的截留性能能够确保产水浊度低于0.1 NTU,但对水中的氨氮去除效果较差(去除率40%),产水的氨氮指标不能满足国标要求,而BAC/UF工艺凭借生物降解作用,可以有效去除氨氮(平均去除率达96.54%),同时还能够提高对有机物的去除效果(平均去除率达35.38%),减缓超滤膜的污染。综上,对于山区水库水等优质水源,可采用BAC/UF工艺保障饮用水水质安全。     

平板超滤膜在微污染水源水处理中的应用研究

为解决微污染水源水处理难题,采用浸没式平板超滤膜进行了超滤直接处理微污染水源水的现场中试研究.结果表明,直接超滤对微污染水源水中浊度的去除率＞99.0%,出水浊度＜0.1 NTU;对CODMn的去除率为25.8%～46.9%,出水CODMn＜2.5 mg/L;对UV254的去除能力相对较低,平均去除率为13.3%;超滤膜跨膜压差的增幅和过滤时间呈较好的线性关系;辅助空气表面冲洗可明显降低跨膜压差的平均增长速率,膜清洗效果明显改善.     

二氧化氯投加点对超滤膜运行效能的影响

通过混凝/沉淀/超滤与二氧化氯氧化的组合工艺中试研究,考察了二氧化氯的混凝前投加和沉淀后投加对组合工艺的净水效能和缓解膜污染的影响,并探讨了二氧化氯投加点对超滤膜污染的影响机制.试验结果表明:二氧化氯投加点对组合工艺去除颗粒物和病原性微生物的效能无明显影响;在混凝前投加二氧化氯时组合工艺对CODMn和UV254的去除率比沉后投加的分别提高了约6.8％和7.2％.混凝前投加二氧化氯对膜污染的缓解作用大于沉后投加的,主要是因为混凝前投加二氧化氯能够强化混凝沉淀预处理,同时延长接触时间,强化对大分子有机物的氧化降解作用.     

中桥水厂超滤膜深度处理工艺中试研究

分别以滤后水和沉后水作为进水,考察了超滤膜深度处理工艺的净水效能、膜通量、渗透性及清洗方式.结果表明,超滤膜深度处理工艺对浊度、总铁及色度具有较好的去除效果;以滤后水和沉后水作为超滤膜进水时,适宜的膜通量范围分别为(70 ～80)和(50～60) L/(m2·h);超滤膜-粉末活性炭组合工艺对浊度的去除效果很好,当PAC投加量为15 mg/L时,浊度去除率大于80.7％,TOC、CODMn 、UV254及氨氮去除率基本小于30％.     

臭氧预氧化/MBR工艺处理微污染原水的研究

采用臭氧预氧化/膜生物反应器(O3/MBR)工艺处理微污染地表水,通过30 d的稳定运行考察了系统的除污效能,并通过观察膜表面的微观形态对膜污染的机理进行了初步探讨。初始阶段向MBR中一次性投加2 g/L的粉末活性炭(PAC)作为生物载体,并控制水力停留时间(HRT)为0.5 h、臭氧投量为1.5 mg/L。结果表明,O3/MBR系统由于超滤膜的截留作用对颗粒物的去除非常有效,对浊度的平均去除率达到99.3%;对CODMn、DOC、UV254也有一定的去除效果,平均去除率分别为32.6%、18.7%和30.1%。尽管臭氧氧化使水中的AOC浓度有所增加,但经MBR工艺处理后,整个系统对AOC的去除率为13.4%,生物稳定性得到了提高。运行结束后的扫描电镜观察显示,超滤膜的膜孔被污泥层覆盖;通过原子力显微镜观察发现污泥层的表面粗糙不平,这两者均表明污泥层造成了膜污染。尽管该污泥层导致了跨膜压差的增加,但同时也起到了预过滤作用。     

混凝/沉淀预处理对超滤运行效能的影响研究

通过比较原水直接超滤和沉后水超滤后的水质,研究膜前混凝/沉淀预处理对超滤运行效能的影响。水质检测结果表明:超滤具有高效截留水中颗粒物和微生物的效能,能将出水中的浊度和细菌总数分别控制在0.1 NTU和3 CFU/mL以下,大肠杆菌未检出;混凝/沉淀预处理使CODMn和TOC的平均去除率分别提高了约22.4%和6.5%,有效降低了出水中有机物的含量。跨膜压力监测结果表明:混凝/沉淀预处理通过降低膜表面的污染负荷,有效缓解了超滤膜的可逆和不可逆污染。