混凝超濾組合工藝處理地表水水質(zhì)試驗研究

混凝超濾組合工藝處理地表水水質(zhì)試驗研究

傳統(tǒng)的水處理方法對抗氯微生物處理效果差，膜技術(shù)的進步使膜水處理技術(shù)具有越來越大的經(jīng)濟競爭力。在水處理中，由于超濾水水質(zhì)良好，超濾水的使用越來越受到重視。為了擴大微過濾和超濾的應(yīng)用，采用復(fù)雜的水源處理，需要用膜技術(shù)和其他水處理技術(shù)組合混凝和粉末活性炭（pac）吸附，作為膜分離預(yù)處理。為了研究混凝超濾組合技術(shù)對水質(zhì)差的原水處理效果，在初始試驗的基礎(chǔ)上，建立了一座1203m/d的超濾水處理廠。主要討論了混凝超濾水對水中懸浮浮浮物、顆粒和膠體的去除過程。1測試1.1膜組件及濾芯安裝以松花江哈爾濱段地表水為原水,試驗期間原水主要水質(zhì)參數(shù)見表1.試驗所用膜組件為深圳立升公司生產(chǎn)的LH3-1060膜組件,膜材料為PVC,切割分子量80000道爾頓,濾芯長度為1200mm,濾芯直徑為250mm,有效膜面積為48m2,中空纖維內(nèi)外孔徑為0.9mm和1.5mm.1.2水泵后,超濾膜組件進入超濾膜組件實驗工藝流程見圖1,水泵2和水泵3分別為膜過濾工作泵和膜反沖洗水泵.水源水進入原水箱后,經(jīng)過水泵2加壓后分2種情況對比試驗:①直接進入超濾膜組件;②先經(jīng)過砂濾再進入膜組件.在膜內(nèi)料液進行分離,凈水從垂直方向流出進入凈水箱,濃水回流到原水箱.膜的反沖洗用反沖洗水泵從凈水箱抽水沖洗,反沖洗水完全排放.圖2是實驗現(xiàn)場照片.1.3顆粒計數(shù)cof技術(shù)水中顆粒通過渾濁度儀和顆粒計數(shù)器表征,渾濁度儀型號Hach2100N,顆粒計數(shù)采用哈希PCX2200顆粒計數(shù)器.近年來,由于對水中賈第蟲和隱孢子蟲等耐氯性微生物的關(guān)注,顆粒計數(shù)器被越來越多地應(yīng)用到水質(zhì)檢測中,通過檢測處理水中與上述耐氯性微生物等大的顆粒物個數(shù)來評價爆發(fā)風(fēng)險.同時,在膜法水處理中,顆粒計數(shù)技術(shù)也被用來檢測膜出水,以監(jiān)測膜的完整性.哈希PCX2200顆粒計數(shù)器是水質(zhì)在線檢測儀器,顆粒粒徑檢測范圍為2~750μm.2結(jié)果與討論2.1混凝劑投加量確定現(xiàn)行常規(guī)給水處理工藝流程主要以去除原水中的渾濁度為主要目的進行設(shè)計、施工和運行,大多數(shù)水廠都采用渾濁度作為主要指標(biāo)來監(jiān)控濾后水質(zhì).渾濁度的產(chǎn)生主要是由于水中存在著懸浮顆粒、膠體及微生物群落等物質(zhì).圖3反映了試驗期間混凝/超濾系統(tǒng)進水和膜出水渾濁度的對比.從圖3中可以看出,不管原水渾濁度怎么變化,膜出水渾濁度總是低于1NTU,并且絕大部分在0.15NTU上下波動,而與原水渾濁度變化無關(guān).對于松花江哈爾濱段,冬季出現(xiàn)低溫低濁水,原水水溫接近零度,渾濁度在10NTU左右,常規(guī)水處理方法就顯得凈水效果不好,水廠一般通過加大投藥量來保證出水水質(zhì),而此時,超濾出水水質(zhì)好,水質(zhì)穩(wěn)定,只是溫度較低,膜通量降低較大.在研究中,對比了混凝程度對水處理效果的影響.通過燒杯試驗來確定混凝劑投加量.所用混凝劑為硫酸鋁,以沉淀后水的渾濁度來確定優(yōu)化的混凝劑投加量.圖4反映了燒杯試驗的結(jié)果.原水渾濁度為67NTU,堿度68mg/LCaCO3,水溫22℃.從圖4可以看出,去除渾濁度的最優(yōu)混凝劑投加量為16mg/L.圖5反映了中試裝置在不同的混凝劑投加量下對渾濁度去除的影響.系統(tǒng)運行工藝為原水混凝后經(jīng)過砂濾再進行膜過濾.從圖5可以看出,在沒有投加混凝劑時,砂濾出水渾濁度較高,但是膜過濾后渾濁度為0.12NTU,渾濁度很低.投加混凝劑時,混凝后砂濾(微絮凝過濾)出水比不投加混凝劑出水渾濁度有所改善,不同的混凝程度產(chǎn)生了不同的砂濾出水渾濁度,但是在膜濾后出水渾濁度變化不大,圍繞在0.15NTU左右.比較圖4、5可以看出,混凝后砂濾比混凝后燒杯靜沉渾濁度低.2.2顆粒計數(shù)檢測結(jié)果試驗過程中用HACHPCX在線顆粒計數(shù)器對原水、砂濾出水和膜出水的顆粒進行檢測.與渾濁度儀不同,顆粒計數(shù)器的測定結(jié)果直接反映了顆粒物的物理參數(shù),即顆粒物的總量(個/mL)和粒徑分布.實際運用中,可選擇顆粒計數(shù)檢測器檢測的顆粒尺寸范圍,顯示每個粒徑范圍的計數(shù)檢測情況,因而顆粒檢測可以作為一種監(jiān)測和控制水中病原微生物可能數(shù)量的有效方法.該方法已經(jīng)在國外得到廣泛重視和應(yīng)用,而在國內(nèi)則剛開展這方面的研究與應(yīng)用.顆粒計數(shù)器檢測結(jié)果見圖6.隨著季節(jié)的變化,原水顆粒粒徑在2~750μm的總顆粒數(shù)在3000~18000個/mL變化,比較圖3、6可以看出,盡管渾濁度和顆粒計數(shù)是對水中不同粒徑范圍的顆粒的監(jiān)測,但是他們描述同一水樣時有較好的相關(guān)性,渾濁度高時,水中大于2μm粒徑的顆粒數(shù)相應(yīng)多,渾濁度低時,顆粒數(shù)少.圖7是松花江原水和膜出水的不同粒徑顆粒的分布(7月14日).運行工況為原水混凝后直接超濾.原水中超過99.8%的顆粒物集中在2~8μm的范圍.顆粒粒徑大于2μm的顆粒能夠得到很好的去除,從原水的13156個/mL,下降到膜出水的15個/mL.顆粒粒徑大于7μm的顆粒幾乎被完全去除.膜透過的顆粒集中在2~3μm的粒徑范圍.圖8表示了膜過濾兩個工作周期的微粒特性(粒徑大于2μm),超濾膜反沖洗后顆粒數(shù)會升高,可能是反沖洗時產(chǎn)生的擾動所致.不過很快就會降為10~20個/mL,這一數(shù)值也表示膜組件并沒有受到破損.圖9表示了混凝/砂濾/超濾工藝在不同的混凝劑投量時顆粒粒徑變化.混凝反應(yīng)對砂濾出水顆粒數(shù)有所影響,膜出水顆粒數(shù)沒有大的變化,一般在20個/mL以下.3超濾+過濾地表過濾水中顆粒數(shù)粒徑2400m的特征1)超濾膜出水渾濁度受進膜水渾濁度影響不大,主要是膜的篩分效應(yīng),超濾膜出水渾濁度低,在0.15NTU左右