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二次在线混凝对浸没式超滤膜性能的影响

时间:2011-04-23  作者:秩名
二次在线混凝中投加的混凝剂改变了水中部分未混凝的胶体颗粒的表面性质,使其能够脱稳凝聚,从而被超滤膜截留,因此提高了超滤膜对CODMn的去除率;但由于沉后水中未混凝的颗粒含量较少,所需的混凝剂量并不大,因此进一步提高混凝剂投量对CODMn的去除影响很小。

不同混凝剂投量下二次在线混凝对去除UV254的影响见图4。可以看出,无论是否进行二次在线混凝,超滤膜对UV254的去除效果都比较差。超滤膜直接过滤沉后水(即PAC投量为0 mg/L)对UV254的平均去除率为2.8%;PAC投量分别为0.4、0.6、0.8 mg/L 时,二次在线混凝使超滤膜对UV254的平均去除率分别提高到3.9%、5.9%、6.8%,提高幅度很小。

图4 二次在线混凝对去除UV254的影响(0 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L:

二次在线混凝中PAC投量分别为0、0.4、0.6、0.8 mg/L条件下膜出水)

Fig. 4 Effect of secondary in-line coagulation on UV254 removal (0 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L: effluent ofmembrane when PAC dosage were 0、0.4、0.6、0.8 mg/Lrespectively)

2.2 二次在线混凝对膜污染与膜清洗的影响

2.2.1 对膜污染的影响

试验中超滤膜按照恒通量模式运行,因此可以通过TMP的增长情况表征膜污染。试验过程中4种工艺各运行约100 h,其TMP增长情况如图5所示。

图5 二次在线混凝对TMP的影响(0 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L:

二次在线混凝中PAC投量分别为0、0.4、0.6、0.8 mg/L)

Fig. 5 Effect of secondary in-line coagulation on TMP (0 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L: PAC dosage were 0、0.4、0.6、0.8 mg/L respectively)

从图5可以看出,二次在线混凝对膜污染有明显影响,与超滤膜直接过滤沉后水(即PAC投量为0 mg/L)相比,PAC投量为0.4 mg/L、0.6 mg/L和0.8 mg/L均使TMP增长速率减慢;TMP增长速率随PAC投量增加先增加后减小,PAC投量为0.6 mg/L时TMP增长最慢。论文发表,膜污染。

二次在线混凝过程中向沉后水中投加混凝剂,会对超滤膜产生两方面的影响:一方面加入的混凝剂改变了水中颗粒物的尺寸和表面性质,使其不易在膜孔内吸附、沉积[10],而且颗粒与膜表面之间的相互作用力减弱,形成的滤饼层在气水反冲洗时易于从膜表面脱落[11],从而减轻了膜污染;另一方面,加入的混凝剂本身水解生成了铝盐沉淀,会使膜污染加剧,以上两方面作用同时存在。论文发表,膜污染。论文发表,膜污染。本试验中,在PAC投量小于0.6 mg/L时,第一种作用占主导,随着PAC投量增加,TMP增长速率变慢;在PAC投量超过0.6 mg/L时, 第二种作用起主导,随着PAC投量增加,TMP增长速率加快。因此,二次在线混凝过程中混凝剂投量存在一个最优值,在该投量下可以最大程度减缓膜污染,使TMP增长速率最慢。

2.2.2 对膜清洗的影响

试验结束后,对膜组件进行了物理和化学清洗,并通过测定清洗各阶段膜组件过滤纯水TMP的变化来表征清洗效果。

膜组件清洗步骤如下:(1)膜组件进行气水反冲洗后,将膜池内水排空,注入纯水,在30 L/(m2·h)通量下运行5 min,记录TMP,即为清洗前阻力;(2)将膜组件取出,用海绵轻轻擦洗膜丝表明,去除滤饼层后将膜组件放回,注入纯水,在30 L/(m2·h)通量下运行5 min,记录TMP,即为洗除滤饼层后阻力;(3)使用200 mg/L的NaClO溶液(按有效氯计)浸泡10 h后,将浸泡液排出,注入纯水,在30 L/(m2·h)通量下运行5 min,记录TMP,即为化学清洗后阻力。

各阶段膜组件TMP如图6所示。图中初始压力表示新膜在30 L/(m2·h)通量下过滤纯水的TMP。可以看出,洗除滤饼层后,各膜组件TMP均有一定程度下降,但都不能恢复至初始压力,其中PAC投量为0.6 mg/L条件下TMP最低,这也说明在该投量下膜的不可逆污染最小;经化学清洗后,各膜组件TMP基本恢复至初始压力,二次在线混凝对膜的化学清洗没有明显影响。与清洗前相比,PAC投量为0.8 mg/L条件下洗除滤饼层后阻力下降最多,达到12 kPa,这也说明了在该投量下有铝盐沉淀沉积在膜表面使滤饼层阻力最大。

图6 二次在线混凝对膜清洗的影响(0 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L:

二次在线混凝中PAC投量分别为0、0.4、0.6、0.8 mg/L)

Fig. 6 Effect of secondary in-line coagulation on membrane cleaning (0 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L: PAC dosage were 0、0.4、0.6、0.8 mg/L respectively)

3 结论

(1)与浸没式超滤膜直接过滤沉淀池出水相比,二次在线混凝对膜出水水质无明显提升,但在适当的混凝剂投量下,二次在线混凝可以明显减缓膜污染。论文发表,膜污染。

(2)在实验原水水质条件下,二次在线混凝的混凝剂最优投量为 0.6 mg/L(以Al2O3计)。

(3)二次在线混凝不影响膜的化学清洗,污染后的膜经次氯酸钠清洗后压力可完全恢复。

二次在线混凝不需要增加构筑物,只需要消耗较少的混凝剂就可以减缓膜污染,从而减少膜的化学清洗,使整体运行成本下降,因此在膜水厂的运行过程中有一定的应用价值。


参考文献
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