浸没式超滤在自来水厂升级改造中的应用

王乐译李文国王新艳

摘要：浸没式超滤作为自来水厂升级改造工艺首选技术，以其高效、安全、节能、操作简单等优势得到了越来越多的应用，浸没式超滤的运行压力一般小于0.05MPa，稳定产水通量在25～30L/m2·h，最高产水通量35～40L/m2˙h，浸没式超滤的产水不随进水水质的变化而变化，产水浊度小于0.1NTU，并可对水中的高锰酸盐指数（CODMn）、总有机碳（TOC）、UV254、氨氮等有一定的去除效果。

关键词：升级改造，浸没式超滤，

中图分类号：O434.19文献标识码：A文章编号：

1概述

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，现有的供水行业面临着前所未有的技术挑战，一方面，我国饮用水源大多受到严重污染，并且在今后一段时期内仍将是进一步恶化的趋势；另一方面，生活饮用水的水质标准大幅提高。2007年7月1日正式实施的《生活饮用水卫生标准》（GB5749--2006）将水质指标项目从先前的35项提高到106项，并且对饮水中的污染物限值作了更为严格的规定。与此同时，我国99%的自来水厂仍然采用混凝—沉淀—过滤—消毒的传统工艺，在新形势下已经不堪重负，难以解决面临的诸多水质问题：致病微生物问题、藻类及藻毒素问题、浊度、消毒副产物问题、出水水质不稳定等等水质安全挑战，迫切需要对传统自来水厂进行技术升级改造。

2浸没式超滤膜在自来水厂中应用

原水为黄河下游某引黄水库水，以浸没式超滤膜为主体，

系统采用间歇抽吸的运行方式，以60分钟为一个过滤周期，抽吸 58 min/停抽 2min，在停止抽吸的2min进行反洗，反洗强度为过滤通量的2倍，在水反冲洗的同时进行曝气，曝气量为40m3/m2h，以膜池底面积计。

2.1 中空纤维超滤膜

浸没式超滤膜采用聚偏氟乙烯（PVDF）的中空纤维超滤膜，其物理参数如表 1 所示。

3 运行结果

3.1 原水水质

原水为典型的微污染地表水，主要水质指标如表2所示。

3.2对浊度的去除效果

浊度一直以来都是饮用水生产中关注的主要指标之一，能够反应水中部分颗粒物和胶体物质。浑浊度的去除代表水中泥土、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物质的减少。不同通量下超滤膜出水浊度见图3-1，可见虽然原水浊度在22.0～24.9NTU之间变化，但是由于超滤膜的筛分截留，出水浊度出水始终保持在0.1NTU以下，基本在维持在0.02NTU（浊度仪最低检出限0.02NTU），通量的大小对超滤膜除浊效果没有差别。

有研究表明，浊度在0.1NTU以下时，水体中颗粒物一般都不超过20个/ml；由于颗粒数与两虫安全性有一定关联性，美国饮用水卫生标准中规定自来水厂出水中颗粒数不大于50个/ml，这意味着此超滤膜直接过滤原水即可有效地提高水体生物安全性。

3.3对高锰酸盐指数的去除

有机物的去除也是给水处理中的难点之一。但是超滤膜本身对溶解性的有机物去除能力极其有限，且有机物的存在能够造成极大的膜污染，会增加运行成本和维护复杂性，因此在用超滤膜处理原水时，必须辅以其它预处理方法。

由图3-2可知，原水CODMn2.89～4.14mg/L，已呈现出微污染的特点，但经超滤膜工艺处理后，出水高锰酸盐指数为2.18～2.71mg/L，去除率14.29%～45.54%之间波动，平均去除率达32.44%。

3.4对UV254的去除效果

图4是超滤膜对UV254指标的控制效果。从图3-3可以看出，原水UV254在0.051～0.063cm-1之间波动，出水则为0.049～0.059cm-1，去除率为1.96～11.48%，平均去除率达6.91%，可见利用单独的超滤膜过滤原水，只能去除约7%左右的UV254，同时随通量的增加，去除率有减小的趋势。

3.5对TOC的去除

图5是超滤膜对TOC指标的控制效果。从图3-4可以看出，原水TOC在2.12～2.79mg/L之间波动，出水则为1.40～2.06mg/L，去除率为22.90～33.96%，平均去除率达27.70%，可见利用单独的浸没式超滤膜过滤原水，不同通量下超滤膜对TOC的去除率基本一致。

3.6对氨氮的去除

微污染原水中的氨氮是饮用水处理中的一个技术难点，通常采用的方法是预氧化，这样不仅仅增加了氧化剂（如：氯）的投加量，同时提高了三卤甲烷及其它消毒副产物的生成势。超滤膜不仅能够截留原水中的悬浮固体，同时能够截留大部分的细菌。由图6可知，原水氨氮浓度为0.200～0.305mg/L，出水氨氮低于0.1mg/L，超滤膜对氨氮达到了78.92%的去除率，表明超滤之间过滤原水能够有效的去除氨氮。

由图7可知，PVDF超滤膜对亚硝酸盐氮也有一定的去除，达到70.66%，随通量的增加，去除率逐渐减少。

3.7膜污染情况

直接过滤原水时，不同通量下PVDF膜的跨膜压差如图8。可见，通量35L/(m2·h)和)时，跨膜压差增长缓慢；超过45 L/(m2·h)时，膜污染较迅速。

4 结论

PVDF浸没式超滤膜在自来水厂的升级改造中有着无可比拟的优势，根据不同通量对引黄水库水的净水效能和膜污染情况来看，超滤膜能够有效去除浊度，对CODMn、UV254、TOC和氨氮的去除率分别为32.44%、6.91%、27.70%和78.92%；通量低于35 L/(m2·h)时，跨膜压差增长缓慢；超过45L/(m2·h)时，膜污染较迅速。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。