混凝 超濾組合工藝處理農(nóng)村地表水源研究

王美蓮

摘 要：為了保障農(nóng)村地區(qū)飲用水安全，開展了混凝/超濾工藝處理分散地表水源研究。以常規(guī)混凝對(duì)水源水進(jìn)行預(yù)處理，利用超濾進(jìn)行深度處理，從而強(qiáng)化對(duì)水中污染物的去除，并保持超濾的運(yùn)行穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：超濾能夠高效控制農(nóng)村水源主要存在的微生物和膠體污染，使出水低于0.1NTU；同時(shí)超濾通量可以長(zhǎng)期保持在6.5LMH，膜污染具有很好的可逆性好，總阻力中可逆膜污染占比高達(dá)83.6%。

關(guān)鍵詞：超濾 混凝 農(nóng)村供水水 膜污染

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0122-02

飲用水一直是人類社會(huì)存在和發(fā)展過(guò)程中不可或缺的基礎(chǔ)資源。由于農(nóng)村生活垃圾處理不不當(dāng)和化肥、農(nóng)藥的過(guò)度使用，農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，農(nóng)村居民的飲水安全得不到保障。依靠高效的固液分離能力，超濾技術(shù)已在城市飲用水處理行業(yè)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，由于幅員遼闊和人口分散等特點(diǎn)，農(nóng)村供水存在的顯著特征是分散，難以集中供水。因此，明顯不同于城市水廠，超濾技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用需根據(jù)農(nóng)村供水的顯著特征，進(jìn)行合理的組合工藝遴選。本研究以農(nóng)村供水作為研究對(duì)象，考察混凝/超濾對(duì)典型污染物的去除效能及穩(wěn)定性，為解決農(nóng)村分散供水提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 原水水質(zhì)

原水濁度在50.7～72.8NTU之間；原水存在較為嚴(yán)重有機(jī)污染現(xiàn)象；UV254和溶解性有機(jī)碳濃度分別在0.125～0.197cm-1和5.3～7.6mg/L之間。

1.2 混凝超濾系統(tǒng)

該工藝有機(jī)耦合超濾與混凝兩種技術(shù)，完成了一體化飲用水處理裝置設(shè)備化。研究過(guò)程包括兩個(gè)階段：（1）混凝/沉淀：利用六聯(lián)攪拌器模擬混凝過(guò)程，混凝郭寶成包括快速攪拌1min，再經(jīng)中速攪拌5min、慢速攪拌10min，靜沉30min；考察的投加量范圍包括0、3、6、8和118mg/L硫酸鋁。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行取樣，測(cè)定工藝出水中的UV254濁度。（2）超濾過(guò)程，采用聚氯乙烯材質(zhì)超濾，0.17m2膜面積，組件類型為平板式；按照最佳混凝劑投加量進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行30d，同時(shí)檢測(cè)膜污染累積情況和通量變化情況。

1.3 分析測(cè)試方法

采用馬爾文粒度儀MS2000分析水中顆粒的粒徑分布；采用HACH 2100N濁度儀測(cè)定水樣的濁度；采用北京普析T6的紫外分光光度計(jì)測(cè)定水源的UV254；采用德國(guó)耶拿 （TOC分析儀）測(cè)定水中有機(jī)物含量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 混凝過(guò)程優(yōu)化

如圖1所示，在混凝模擬過(guò)程中，原水中濁度去除效果隨著硫酸鋁投加量的增加而逐漸增強(qiáng)：當(dāng)硫酸鋁投加量在16、19和22mg/L的情況下，混凝出水的濁度下降至1.2、1.2和0.12NTU。如果繼續(xù)增加硫酸鋁投加量，混凝預(yù)處理對(duì)濁度去除效果有所下降。這說(shuō)明在過(guò)量硫酸鋁投加時(shí)水中膠體顆粒可能出現(xiàn)重新穩(wěn)定的過(guò)程，因此過(guò)量投加硫酸鋁不利于混凝處理。所以應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況確定硫酸鋁投加量。

由如圖1所示，在混凝模擬過(guò)程中，原水中有機(jī)物去除效果隨著硫酸鋁投加量的增加而逐漸增強(qiáng)：當(dāng)硫酸鋁投加分別為16、19、22、27mg/L和37mg/L時(shí)，UV254去除率分別達(dá)到：64%、69%、69%、73%和75%。在硫酸鋁投加量接近37mg/L的情況下，混凝預(yù)處理對(duì)有機(jī)物去除率最大。由以上數(shù)據(jù)分析可以知道，混凝預(yù)處理該地表水源的最適宜硫酸鋁投加量為22mg/L。

2.2 混凝對(duì)超濾膜污染的影響

超濾膜處理混凝預(yù)處理的地表水的過(guò)程中通量和阻力分布情況：在超濾系統(tǒng)運(yùn)行初期，膜通量由30LMH下降到5.5LMH，這說(shuō)明盡管混凝過(guò)程能減少原水中的顆粒污染物，但水中殘留的溶解性有機(jī)物仍然會(huì)導(dǎo)致膜孔堵塞，引起膜污染；然而到了第10天以后，超濾膜比通量通量有所上升，這可能是因?yàn)槌瑸V膜表面截留了大量微生物，這些微生物會(huì)降解部分污染，使得濾餅層呢個(gè)變得疏松。超濾后期，膜通量逐漸變穩(wěn)定，通量穩(wěn)定在6.5LMH，膜污染接近臨界值。

通過(guò)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中膜污染現(xiàn)象分析可知，濾餅層阻力占總阻力的84%，這說(shuō)明不可逆阻力以及膜本身的阻力對(duì)整體膜污染的影響較小，占總阻力比例分別為9%和7%；物理清洗難以消除的可逆不可逆膜污染僅僅占總阻力的2%。所以超濾過(guò)程中主要的膜污染是膜表面疏松結(jié)構(gòu)濾餅層。研究過(guò)程中測(cè)定了濾餅層的生物量為74±3.9mmol ATP/m2，多糖是濾餅層中EPS的主要組成部分，占到EPS總量的86.7%。這是由于進(jìn)水中的溶解性有機(jī)物被微生物降解，從而轉(zhuǎn)化為多糖、蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)物被超濾膜截留。因此，系統(tǒng)中微生物可以起到強(qiáng)化溶解性有機(jī)物去除，但受限于微生物量的條件，去除效果不明顯，仍以混凝起主導(dǎo)。

3 結(jié)論

（1）混凝/超濾組合工藝應(yīng)用于處理農(nóng)村水源可實(shí)現(xiàn)低通量（6.5LMH）穩(wěn)定運(yùn)行；除污染效能較好，有機(jī)物和濁度去除分別達(dá)到41%、99%以上，混凝預(yù)處理具有重要作用。

（2）膜表面污染物中存在的微生物可以講解部分有機(jī)物，從而強(qiáng)化了超濾膜去除有機(jī)污染物的能力。

（3）超濾處理混凝出水過(guò)程中，水力不可逆阻力占總阻力比例低于2%，可逆的濾餅層污染占比超過(guò)85%。

參考文獻(xiàn)

[1] 裴亮，董波，姚秉華，等.超濾與粉末活性炭組合工藝處理飲用水[J].工業(yè)用水與廢水，2007（4）：24-27.

[2] 孫麗華，呂謀，李圭白.混凝/砂濾/超濾組合工藝對(duì)水中顆粒物質(zhì)的去除[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（5）：74-77.endprint