李景華¹　陸鈺珠²　董秉直³　曹達(dá)文³　熊毅³　徐強(qiáng)¹　范瑾初³
(1．淮南市公用事業(yè)局，2．淮南市節(jié)水辦，安徽淮南232007；3．同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092)

　　摘 要：本研究采用混凝超濾聯(lián)用處理工藝對(duì)淮河水進(jìn)行了中試試驗(yàn)。結(jié)果表明，膜出水濁度低于0.5NTU，COD_Mn低于3mg/L，色度為5度，氨氮低于0.5mg/L，均低于同期常規(guī)處理出水指標(biāo)。超濾膜運(yùn)行一個(gè)多月，膜壓差增長(zhǎng)緩慢。
　　關(guān)鍵詞：淮河水，超濾，混凝，膜壓差

Ultrafiltration of Huaihe River water source combined with coagulation treatment
LI Jing-hua¹　LU Yu-zhu²　DONG Bing-zhi³　CAO Da-wen³　XIONG Yi³　XU Qiang¹　FUN Jin-chu³
(1.Huainan Public Burear, 2.Huainan Water Save Office, Anhui Huainan 232007; 3.School of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)

　　Abstract:Ultrafiltration of Huaihe River water source combined with coagulation treatment with pilot-scale experiment was conducted. Thw results show that turbidity,COD_Mn, color and ammonia-nitrogen of membrane treated were below 3mg/L,5 and below 0.5mg/L respectively, all of which were below those traditional process treated. The transmembrane pressure increased slowly during more than one month of running.
　　Key words:Huaihe River water source, Ultrafiltration, coagulation, transmembrane pressure

1 前言

　　淮南市的主要飲用水水源的淮河由于水資源量不足，同時(shí)又受到工農(nóng)業(yè)以及生活污水的污染，導(dǎo)致飲用水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，特別是上游開閘排污時(shí)，由于工業(yè)污水的集中排放，飲用水水質(zhì)問(wèn)題尤其突出，給淮南市人民生活造成嚴(yán)重影響。由于目前自來(lái)水廠采用傳統(tǒng)處理工藝無(wú)法有效地去除水中有機(jī)物，因此，必須尋求新的處理飲用水處理方法。
　　膜分離法代表2l世紀(jì)飲用水技術(shù)發(fā)展方向，具有占地面積小，出水水質(zhì)好，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)11l。由于超濾膜截留分子量較大，無(wú)法去除水中的溶解性有機(jī)物，故本研究采用混凝和超濾膜聯(lián)用技術(shù)對(duì)淮河水進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)方法與裝置

2.1 水質(zhì)
　　中試試驗(yàn)期間的淮河水(淮南段)主要水質(zhì)指標(biāo)如下表所示。
2.2　試驗(yàn)裝置
　　選擇混凝＋預(yù)處理＋UF膜作為中試處理工藝。工藝中各處理單元的作用為：
　　·混凝：將水中大部分的懸浮固體和部分有機(jī)物通過(guò)混凝形成微絮凝體；
　　·砂濾：截留混凝形成的絮凝體，去除水中大部分的懸浮固體和大分子有機(jī)物，提高膜通量；
　　·UF膜：截留水中微小絮凝體，去除水中殘留的懸浮固體和有機(jī)物，進(jìn)一步提高水質(zhì)。

表1　淮河水主要水質(zhì)指標(biāo) 水質(zhì)指標(biāo) 變化范圍 平均 水溫（℃） 7～21 13 pH 7.3～7.7 7.5 濁度（ntu） 15～40 24 色度（度） 25～40 27 氨氮（mg/L） 0.3～2.8 0.99 COD_Mn（mg/L） 1.61～7.71 3.12

　　試驗(yàn)用膜采用日本東麗公司提供的中空纖維超濾膜，膜材質(zhì)為聚丙烯腈，孔徑0.01μm。每個(gè)膜組件的過(guò)濾面積為12m^{2,試驗(yàn)采用１個(gè)膜組件。過(guò)濾方式為終端過(guò)濾，透水通量為１m3/m2.d。
　　試驗(yàn)在淮南市第３水廠內(nèi)進(jìn)行。
　　處理工藝流程如圖１所示。}

　　原水由原水箱經(jīng)原水泵進(jìn)入砂濾柱，混凝劑由計(jì)量泵注入原水?；炷齽┎捎脡A式氯化鋁，投加量為12mg/L(以Al₂O₃計(jì))。投加了混凝劑的原水進(jìn)入濾池底部，由下往上通過(guò)整個(gè)砂層，出水進(jìn)入中間水箱。再由泵將砂濾水注入膜組件，膜過(guò)濾水進(jìn)入出水箱。為了防止微生物在膜表面繁殖，在過(guò)濾結(jié)束前5min，計(jì)量泵自動(dòng)將次氯酸鈉注入膜組件，加藥量為2～3mg/L。
　　整個(gè)運(yùn)行周期是1hr，實(shí)際過(guò)濾時(shí)間50min，過(guò)濾結(jié)束后，反沖洗立即開始。砂濾柱的反沖洗泵開動(dòng)，將原水由下往上進(jìn)行反沖洗，反沖洗廢水由濾柱上部的溢流管排出。砂濾柱反沖洗時(shí)間7min。膜反沖洗與砂濾柱反沖洗同時(shí)進(jìn)行。首先是水反沖，膜反沖洗泵將膜出水注入膜組件，由膜內(nèi)向外進(jìn)行反沖，時(shí)間為1min。然后是空氣清洗，空氣泵將空氣注入膜組件內(nèi)，搖動(dòng)膜中空纖維，清除附著在膜表面的污物，時(shí)間為2min。最后是排水，排水電磁閥自動(dòng)開啟，在空氣壓力的作用下，將清洗下的污水排出膜組件；
　　整個(gè)運(yùn)行過(guò)程為全自動(dòng)化控制進(jìn)行。

3．試驗(yàn)結(jié)果與討論

3．1 濁度的去除
　　由圖2可知，膜出水的濁度始終低于0.5NTU，而同期的淮南第3水廠出水的濁度在1～2.5NTU。由此可見(jiàn)，膜處理出水的濁度低于常規(guī)處理工藝出水的濁度。本試驗(yàn)結(jié)果充分證實(shí)了膜過(guò)濾在去除濁度上的優(yōu)越性。

3．2 COD_Mn的去除
　　試驗(yàn)期間淮河水的COD_Mn在2～4mg/L之間波動(dòng)。由圖3可見(jiàn)，膜處理出水的COD_Mn在l～3mg/L之間，而同期常規(guī)處理出水的COD_Mn在2～4mg/L。就COD_Mn去除率而言，常規(guī)處理在13～39％之間，平均為29％；而膜處理在40～87%，平均為60％。膜處理去除COD_Mn的效果比常規(guī)處理的高出近1倍。而且常規(guī)處理的混凝劑投加量一般在30mg/L(以Al₂O₃計(jì))左右，由此可見(jiàn)，混凝-膜處理工藝不僅去除有機(jī)物的效果好，而且混凝使用量也比常規(guī)處理的節(jié)省近三分之一。
　　國(guó)家衛(wèi)生部最新頒布的《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》中規(guī)定飲用水的COD_Mn在3mg/L以下。由于常規(guī)工藝的COD_Mn去除率在30%左右，為了保證飲用水的COD_Mn達(dá)標(biāo)，要求水源的COD_Mn在4mg/L左右。由于受到上游工業(yè)污水排放的影響，淮河水的COD_Mn常常高于4mg/L。因此，常規(guī)處理的飲用水的COD_Mn達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的情況在所難免。而膜處理的較高的COD_Mn去除率可以有效地緩解這一矛盾。

3．3 色度的去除
　　淮河原水的色度在20～30度之間。由圖4可見(jiàn)，膜處理系統(tǒng)出水的色度穩(wěn)定在5度，而同期的常規(guī)處理出水的色度在10度。由此可見(jiàn)，膜處理出水的色度僅為常規(guī)處理的一半。

3．4 氨氮的去除
　　淮河原水的氨氮在0.5—1.4mg/L之間。由圖5可見(jiàn)，膜處理出水的氨氮一般低于O.5mg/L，而同期常規(guī)處理出水的氨氮常常高于0.5mg/L。這表明膜處理去除氨氮的效果也優(yōu)于常規(guī)處理。
3．5 膜壓差變化
　　由于本試驗(yàn)采用固定出水量的方法，因此，隨著膜過(guò)濾的進(jìn)行，水中的有機(jī)物和膠體會(huì)黏附或進(jìn)入膜孔徑內(nèi)，導(dǎo)致膜壓差逐漸上升。膜壓差上升速度的快慢直接關(guān)系到膜處理的實(shí)用化。膜壓差變化如圖6所示，運(yùn)行一個(gè)多月后的膜壓差僅增加0.03MPa，如果扣除溫度變化的影響，膜壓差僅增加0.02MPa。這表明本研究采用混凝仰過(guò)濾作為膜處理的預(yù)處理是成功的，本膜處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在較高通量下的長(zhǎng)期運(yùn)行。

4 結(jié)論

　　本研究采用混凝超濾聯(lián)用處理工藝對(duì)淮河水進(jìn)行了中試試驗(yàn)。結(jié)果表明，膜出水濁度低于0.5NTU，COD_Mn低于3mg/L，色度為5度，氨氮低于0.5mg/L，均低于同期常規(guī)處理出水指標(biāo)。而且混凝劑投加量?jī)H為常規(guī)處理的三分之一。超濾膜運(yùn)行一個(gè)多月，膜壓差增長(zhǎng)緩慢。

參考文獻(xiàn)
　　[1]董秉直，曹達(dá)文，范瑾初．膜技術(shù)應(yīng)用于凈水處理的研究和現(xiàn)狀．給水排水，1999,25(1)：28～3l