汪彩文 張純 鄧潔 周俊

（湖南城市學(xué)院 市政與測繪工程學(xué)院，湖南 益陽 413000）

近年來，我國城市地表水收到了不同程度的污染，水中的典型污染指標(biāo)均有不同程度的增加，傳統(tǒng)凈水技術(shù)與工藝流程已經(jīng)不能滿足城市供水水質(zhì)要求。在以微濾（MF）和超濾（UF）為代表低壓膜分離技術(shù)運(yùn)用越來越廣泛。微濾主要截留0.1-1μm之間的顆粒，主要去除水中的懸浮物、細(xì)菌、部分病毒及大尺度的膠體，但對于大分子有機(jī)物和無機(jī)鹽則無法截留。粉末活性炭因具有很大的比表面積和特殊的多孔結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的吸附作用，能夠彌補(bǔ)微濾工藝對有機(jī)物去除效果差的不足，使小分子的污染物和粉末活性炭以顆粒物的形態(tài)通過微濾膜工藝完成固液分離，同時(shí)緩解了水中的污染物對膜通量的影響。本試驗(yàn)主要研究了粉末活性炭和微濾組合工藝對微污染地表水中典型污染物的去除效果。

1 試驗(yàn)裝置與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置如圖1所示，試驗(yàn)所用的粉末活性炭和微濾膜性能見表1。

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖

表1 粉末活性炭與微濾膜性能

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)原水為南方某地區(qū)微污染地表水，PAC采用濕式投加，在完全混合反應(yīng)池與原水進(jìn)行充分反應(yīng)，吸附反應(yīng)時(shí)間為30min?；旌弦河呻x心泵以0.07MPa的恒定壓力送至膜組件，微濾膜采用錯(cuò)流操作方式運(yùn)行，滲濾液進(jìn)入儲(chǔ)水箱，濃縮液則直接排放。反沖洗采用儲(chǔ)水箱中的滲濾液，反向定期沖洗。

1.3 原水水質(zhì)及分析方法

試驗(yàn)原水為南方某地區(qū)微污染地表水，典型水質(zhì)參數(shù)見表2。

表2 原水水質(zhì)

濁度采用HACH2100P型散射光濁度儀檢測，CODMn采用酸性高錳酸鉀法測定，UV254采用UV2300型紫外分光光度計(jì)，原水水樣在檢測前通過0.45μm微濾膜過濾，濾后水則直接測定其吸光度值，比色皿采用1cm石英玻璃，pH值采用pHs-3c型pH計(jì)測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAC投量對膜通量的影響

由圖2發(fā)現(xiàn)，PAC-MF工藝膜通量的下降速率比單純膜處理時(shí)要小?？梢哉J(rèn)為是PAC吸附的有機(jī)物轉(zhuǎn)移至固相，減輕了影響膜通量的污染物濃度，同時(shí)在組合工藝運(yùn)行過程中PAC在膜上生成一層松軟的多孔膜，吸附水中的有機(jī)物避免膜污染，同時(shí)，PAC膜本身比較松軟，反沖洗時(shí)很容易去除。因此，通過PAC吸附作用能夠降低水中有機(jī)物對膜通量的影響。

圖2 PAC投加對微濾膜通量的影響

2.2 組合工藝對污染物的去除效果

以濁度、CODMn和UV254為代表物分別對PAC-MF組合工藝和單獨(dú)MF過濾對微污染水體凈化進(jìn)行了對比試驗(yàn)。試驗(yàn)PAC投量為40mg/L，吸附接觸時(shí)間30min，水溫為20-24℃。

2.2.1 濁度的去除效果

單獨(dú)MF工藝和PAC-MF組合工藝對濁度的去除效果見圖2。

圖2 PAC-MF組合工藝與MF工藝濁度去除效果

從圖2可見，兩個(gè)工藝能非常好的控制出水濁度，濁度的去除率均在97%以上，出水濁度穩(wěn)定，基本在0.3NTU以下，且隨進(jìn)水濁度的變化影響小，表明對于微濾工藝而言，濁度的去除效果基本與原水進(jìn)水水質(zhì)無關(guān)且效果十分優(yōu)良。對于PAC-MF工藝而言，粉末活性炭在微濾除濁效能十分有限。主要原因是活性炭吸附水中的有機(jī)物，微濾膜本身能夠截留去除水中大部分0.1-1μm之間的顆粒，這部分顆粒正是對應(yīng)HACH2100P濁度計(jì)的檢測特性。

2.2.2 有機(jī)物的去除效果

水中有機(jī)物含量用兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)，一個(gè)是表示水中有機(jī)物綜合污染程度的高錳酸鹽指數(shù) （CODMn），另外一個(gè)是紫外吸光度值（UV254），它表征的是一類含有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)和苯環(huán)結(jié)構(gòu)類的有機(jī)物在紫外光254nm處的吸光度值，以其作為水中腐殖質(zhì)含量的替代參數(shù)。

圖3 PAC-MF組合工藝與MF工藝UV254去除效果

圖4 PAC-MF組合工藝與MF工藝CODMn去除效果

由圖3可知，單純的微濾工藝對UV254的去除效果不明顯，去除率在9.3%-23.5%之間，去除效率還與水中本底物的含量相關(guān)，在UV254指標(biāo)值高時(shí)，去除率明顯下降。投加粉末活性炭吸附再進(jìn)行微濾處理，能明顯的降低出水UV254值，平均去除率為51.2%，且手水中本底濃度的影響甚小。在大投量條件下，粉末活性炭在30min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)能充分發(fā)揮其吸附效率，使出水UV254值穩(wěn)定。

由圖4可以看出，投加PAC能夠顯著提高微濾工藝對CODMn的去除效率，去除效率平均提高了41.5%。微濾膜能夠截留去除的溶解性有機(jī)物主要為大分子有機(jī)物，而粉末活性炭具有吸附的有機(jī)物主要集中于分子量小的有機(jī)物，PAC吸附與膜截留過濾兩者對有機(jī)物的去除重疊性小，故可以較好的發(fā)揮兩者各自的去除作用。

3 結(jié)論

3.1 對于微污染水，粉末活性炭能夠降低水中污染物向膜孔中的遷移，通過粉末活性炭的吸附作用使水中的有機(jī)污染物遷移至固相，降低了污染物對膜的阻塞，提高了膜通量和單位產(chǎn)水率。

3.2 對于水中的濁度物質(zhì)而言，單純微濾膜過濾工藝和PAC-MF工藝處理差別不大，能夠保證優(yōu)良的出水水質(zhì)，且受進(jìn)水濁度的影響小。

3.3 粉末活性炭與微濾組合工藝對微污染水的處理效能好，對以CODMn和UV254為代表的污染物的平均去除率為62.4%和51.2%。PAC吸附與膜截留過濾兩者對有機(jī)物的去除重疊性小，可以較好的發(fā)揮兩者各自的去除作用。

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