沉淀-超濾工藝膜反洗水回收的有效處理

趙 剛

（津水環(huán)保設備工程（天津）有限公司，天津 300000）

飲用水的水質質量，是人們長期以來關注的重點，而隨著水源被污染，水體中的“兩蟲”“藻毒素”“消毒物”問題的出現(xiàn)，為飲用水的安全使用帶來了嚴重隱患。由于傳統(tǒng)水處理技術無法有效地消除飲用水水質隱患問題，超濾膜技術已逐漸開始取代傳統(tǒng)工藝成為給水處理中的一種重要工藝。為了進一步提高超濾技術的總產水率，本文提出了一種沉淀-超濾反洗水回收技術，對超濾反洗水進行回收處理，并使出水達到飲用水標準。為了驗證這一技術的可靠性，本文將對沉淀-超濾工藝膜反洗水回收技術進行重點分析。

1 沉淀-超濾工藝膜反洗水回收的有效處理

1.1 實驗數(shù)據(jù)

對表1進行分析，對有機物的濃度進行對比，可以得出膜反洗水比正常的河水高，膜反洗水的水質受到了嚴重的污染，因此，要對膜反洗水進行回收處理，將水質中的有機物除掉[1]。

表1 膜反洗水水質與河水水質對比

1.2 實驗設備

對膜反洗水回收采取沉淀-超濾工藝，使用外壓式膜組件，三氯化鐵混凝劑。當膜反洗水過濾30 min后，對膜表面中的有機物進行45 s的反沖洗處理，將有機物進行反沖洗收集之后進行沉淀，時間30 min，然后將反洗水流入預處理反應器中進行反應，然后再將膜反洗水與河水以1：9的比例進行混合，將混配水倒入混凝-微濾系統(tǒng)中，對混配水進行處理，然后將河水也倒入混凝-微濾系統(tǒng)中，與混配水進行對比。

1.3 實驗方法

使用TOC-Vcph測定儀對反洗水水質中的DOC進行測試；用T6光度計測定UV254；用高錳酸鉀對CODMn進行測定，用HACH濁度儀對濁度進行測定[2]。

2 實驗結果分析

分析濁度的去除效果，膜反洗水對濁度的影響并不大，但是NTU值比國家飲用水衛(wèi)生標準低，因此，使用沉淀-超濾工藝對去濁度有很好的效果；分析有機物的去除效果，回收前膜反洗水中的CODMn含量較低，回收后有機物含量符合飲用水衛(wèi)生標準，隨著膜反洗水中的有機物含量不斷增加，使用沉淀-超濾工藝進行處理的效率也明顯下降，因此，需要不斷添加混凝劑，但是出水中的CODMn含量也無法達到飲用水標準；分析pH值的影響，通過實驗中的pH值結果進行給分析，混凝劑的過量添加會降低原水中的pH值，而使用沉淀-超濾工藝中的膜裝置能夠增加出水pH值，實驗過程中原水和出水的pH值范圍在7.12～8.24之間，平均值為7.88，因此實驗后的飲用水的pH值符合國家要求[3]；分析微生物的去除效果，在沒有使用沉淀-過濾工藝對水處理前檢測到的細菌較多，處理后大腸菌群已經去除，并且細菌總數(shù)也符合國家衛(wèi)生標準，所以，沉淀-超濾工藝膜去除微生物的效果較好；分析產水率，當沉淀-超濾工藝這能夠的過濾時間為20 min，系統(tǒng)產水率為95%，30 min后，產水率為98%。從產水率的結果進行分析，使用沉淀-超濾工藝對膜反洗水進行處理會使系統(tǒng)的產水率得到較大的提升。

3 膜系統(tǒng)污染情況分析

3.1 膜比通量的衰減速率

在超濾膜運行時，膜污染是必然存在的問題，原水中的懸浮顆粒、有機物質會在膜的表面形成濃差，一些較小的小分子量的有機物會沉淀在膜孔中形成污染。因此，控制膜污染是膜工藝中的關鍵。采用膜比通量的方式分析不同條件下膜的透水性，計算膜比通量的公式為：

式中：SF—膜比通量；J′—溫度校正后的膜通量；T—混合液溫度。

膜比通量的變化能夠反映出膜阻力與膜污染的情況，為了能夠反映出不同預處理方式對膜污染造成的影響，需要對產水量的膜比通量變化進行定義，用公式進行表示：

式中：σ—膜比通量衰減的速率；SF0與SF1—膜初始運行與運行過程時的膜比通量。

不同預處理方式對混配水的膜污染影響不同，需要通過相對比通量進行表示。不同的預處理方案對混配水膜污染的改善效果也有所不同，主要是因為小分子量有機物會沉淀在膜表面，從而形成一層的凝膠，這就是膜污染的物質。在膜反洗水預處理匯總添加PAC能夠降低反洗水中的有機物，讓微濾系統(tǒng)的膜污染情況能夠得到緩解[4]。

3.2 化學清洗

當膜通量受到污染后速率會下降，需要通過化學清洗的方式進行恢復，通過水力清洗混配水系統(tǒng)進行化學清洗，使用0.1%的次氯酸鈉與鹽酸，對膜通量進行浸泡，時間大概20 h為宜，膜比通量的恢復效果良好，能夠恢復到最初的速率狀態(tài)，取少量的洗脫液，分析沉淀在膜表面的污染物，與其他研究進行對比，公式為：污染物濃度×化學清洗液體積/膜面積=污染物質量。次氯酸鈉洗液中的DOC占據(jù)了清洗液總濃度的74.1%，UV254占據(jù)了清洗液總濃度的97.3%，無機離子的濃度比次氯酸鈉濃度高，使用次氯酸鈉去除的是微生物與有機污染物，使用鹽酸溶液外對無機物污染的去除效果顯著。鐵離子是污染物最嚴重的無機物，污染物中的鈣離子與鎂離子的產生與河水的硬度有極大的關系。

3.3 可能性分析

傳統(tǒng)高的超濾系統(tǒng)工藝設計為濃水排放與反洗水排放設，是一種單獨式的排放系統(tǒng)。當超濾設備運行一點時間后，超濾膜這能夠會有很多雜質聚集在其中，膜兩側壓差增加、出水品質降低，這種情況下需要啟動超濾反洗系統(tǒng)，對雜質進行大范圍的沖洗。反吸水中含有超濾膜進水側的污垢，通過改造，可以將原有的污水配方系統(tǒng)保留，將反洗水排水口引導原水池中，讓超濾反洗水能夠與原水混合。超濾制水的過程中，水質中的污染如果超出負荷會在膜表面形成一層污垢，從而產生堵塞，造成平均透膜壓差（TMP）增加，從而造成膜通量衰減，因此，需要對膜進行徹底的反洗才能避免這種情況的發(fā)生。

超濾膜由過濾層與支撐層構成，不管是外壓式的超濾系統(tǒng)，還是內壓式的超濾系統(tǒng)，制水與反水的水流方向都是逆流而行的。制水時水流從功能層進入到支撐層，而反洗時則是相反。功能層的孔徑要在0.002～0.1 μm之間，如果反洗時有顆粒物雜質進入支撐層中，就會造成堵塞，如果孔徑被堵塞，將會難以洗脫。因此，進行反洗用水時使用超濾產水，能夠通過反沖洗的方式將膜表面的雜質沖洗掉，回到原水池中，然后經過沉淀通過盤式過濾器對水進行反復使用。為了避免反洗水回收后雜質積聚過快，需要將周期縮短，通過設定周期時間保證原水的品質。實驗證明，采用沉淀-超濾工藝相結合的方法不會造成膜污染堵塞，更好地保證了水質的衛(wèi)生標準。

4 結語

對沉淀-超濾工藝技術對膜反洗水處理后的水質進行研究后可以得出，使用沉淀-超濾工藝能夠將膜反洗水的有機物、微生物等去除，且有效地降低了膜反洗水的渾濁度，處理之后的出水pH值檢測也符合國家飲用水的衛(wèi)生標準。因此，使用沉淀-超濾工藝膜反洗水回收技術能夠有效提高系統(tǒng)的產水率，實現(xiàn)水資環(huán)的循環(huán)使用。