浸入式超濾膜處理凈水廠生產(chǎn)廢水的研究.pdf

1、在飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)越加嚴(yán)格的大背景下,常規(guī)工藝對凈水廠生產(chǎn)廢水處理利用的弊端日漸突出,特別是回用中微生物累積造成的健康安全風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。膜技術(shù)作為公認(rèn)的高效除濁、除菌工藝,越來越多的受到人們的關(guān)注,應(yīng)用的領(lǐng)域也越加寬泛,但是對于凈水廠生產(chǎn)廢水處理還處于起步階段,很多的問題還需進(jìn)一步研究。本文采用外壓浸入式超濾處理凈水廠生產(chǎn)廢水,研究了污染物去除效能及超濾運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化,探討了凈水廠生產(chǎn)廢水對系統(tǒng)過濾模式和反沖洗方式的影響,提出了氣水延時(shí)反沖

2、洗方式。結(jié)合生產(chǎn)廢水特點(diǎn),研究了超濾處理生產(chǎn)廢水膜污染構(gòu)成及形成過程,分析了運(yùn)行工況、預(yù)處理和化學(xué)清洗對膜污染防治的影響。對膜絲破損后的出水健康安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià),提出工藝優(yōu)化方案,為外壓浸入式超濾應(yīng)用于凈水廠生產(chǎn)廢水處理提供了理論和技術(shù)支撐。
　　凈水廠生產(chǎn)廢水水質(zhì)波動性較大,但是超濾對濁度、細(xì)菌、顆粒數(shù)以及鐵的去除率幾乎達(dá)到100％,出水濁度低于0.1NTU,大于2μm的顆粒數(shù)小于1個/mL,細(xì)菌多次檢驗(yàn)均未檢出,鐵含量小于0.

3、05mg/L。對UV254以及耗氧量的去除率在35%和40-85%,出水水質(zhì)滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)。由于膜孔徑較小,對濁度的去除效果明顯,生產(chǎn)廢水濁度和運(yùn)行參數(shù)的變化都沒能影響膜出水濁度,對進(jìn)水濁度具有很高的抗沖擊負(fù)荷能力,膜出水濁度在0.11NTU以下,對濁度的去除效能穩(wěn)定。
　　研究了超濾處理凈水廠生產(chǎn)廢水中膜污染構(gòu)成及形成過程,建立了恒通量下的不可逆阻力模型,并根據(jù)此模型對系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明進(jìn)水濁度較低時(shí),當(dāng)過濾時(shí)間超

4、過30min,運(yùn)行初期的不可逆阻力是系統(tǒng)穩(wěn)定后的8.5倍,且在后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行中,會使不可逆阻力增加一倍。當(dāng)過濾周期為27min時(shí),膜污染速率穩(wěn)定且產(chǎn)水率高達(dá)92.3%;當(dāng)進(jìn)水濁度較高時(shí),反沖洗恢復(fù)率的降低使得不可逆阻力升高,當(dāng)反沖洗恢復(fù)率低于80%時(shí),不可逆阻力增加40-85%,總阻力增加48-97%。對高濁度凈水廠生產(chǎn)廢水膜阻力變化率研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)TMP超過0.060MPa時(shí),膜阻力變化率增加5倍,1min內(nèi)膜阻力可增加51.65×10-

5、6m-1。處理高濁度凈水廠生產(chǎn)廢水以恒定末期TMP為0.060MPa的方式運(yùn)行時(shí),膜污染速率最穩(wěn)定。
　　為使系統(tǒng)在不同濁度下獲得高于90%的反沖洗恢復(fù)率,對膜阻力形成機(jī)理進(jìn)行了分析,并對氣水延時(shí)反沖洗方式進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,最佳氣水延時(shí)反沖洗方式為氣洗40s,水洗20s,其中水洗強(qiáng)度為95.2L/(m2.h),氣洗強(qiáng)度由不同濁度形成的膜阻力確定。當(dāng)進(jìn)水濁度小于70NTU時(shí),膜阻力以膜自身阻力為主,最高占總阻力的57%,濾餅層阻

6、力幾乎可以忽略,氣洗強(qiáng)度為65L/(m2.h);當(dāng)進(jìn)水濁度在70-232NTU之間時(shí),膜阻力中濾餅阻力和膜自身阻力并重,兩者合占總阻力的85%,氣洗強(qiáng)度為143L/(m2.h)。當(dāng)進(jìn)水濁度大于232NTU時(shí),膜阻力以濾餅阻力為主,占總阻力的51%,氣洗強(qiáng)度為190L/(m2.h)。
　　考察了不同混凝劑對出水有機(jī)物去除以及減緩膜污染效果的影響。在有機(jī)物去除方面,PAC>鋁鹽>鐵鹽,當(dāng)PAC投加量為30mg/L時(shí),去除率達(dá)84.7%

7、;在減緩膜污染方面,鋁鹽、鐵鹽和PAC對膜通量衰減速度:鐵鹽<鋁鹽　　采用蒙特卡羅法,以系統(tǒng)出水顆粒數(shù)為指標(biāo),對出水健康安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析和評價(jià)。結(jié)果顯示,出水中顆粒數(shù)在五個不同范圍內(nèi)的分布均符合對數(shù)正態(tài)分布函數(shù),參數(shù)分別為(11,6)、(46,9)、(87,16)、(529,91)、(800,85)。出水顆粒數(shù)小于20個/mL

8、時(shí),50%的累積概率風(fēng)險(xiǎn)值在10-6數(shù)量級,低于最大可接受年風(fēng)險(xiǎn)水平一個數(shù)量級,健康安全風(fēng)險(xiǎn)值低;出水顆粒數(shù)在30-60個/mL之間時(shí),與最大可接受年風(fēng)險(xiǎn)水平處于同一數(shù)量級,超過最大可接受年風(fēng)險(xiǎn)的累積概率為17.64%,健康安全風(fēng)險(xiǎn)值適中;當(dāng)出水中顆粒數(shù)量在60-120個/mL時(shí),超過最大可接受年風(fēng)險(xiǎn)的累積概率為89.01%,健康安全風(fēng)險(xiǎn)值高;出水顆粒數(shù)量在300個/mL以上時(shí),終生健康風(fēng)險(xiǎn)值在10-2級,高出最大可接受風(fēng)險(xiǎn)兩個數(shù)量級,