胡曉勇,王盼盼

(1.黑龍江省城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院市政二所,黑龍江 哈爾濱　150040;

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超濾膜與常規(guī)飲用水凈化工藝適配性研究進(jìn)展

胡曉勇1,王盼盼2

(1.黑龍江省城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院市政二所,黑龍江 哈爾濱150040;

2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150090)

超濾膜在飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中的應(yīng)用日益增多,超濾膜與常規(guī)飲用水凈化工藝的適配方式成為設(shè)計(jì)人員面臨的首要問(wèn)題?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中的超濾膜組合工藝,分析預(yù)氧化、混凝、沉淀、過(guò)濾等預(yù)處理單元對(duì)超濾膜的影響,并基于超濾膜組合工藝的膜污染減緩機(jī)制對(duì)不同組合工藝進(jìn)行了適配性評(píng)價(jià),旨在為水廠設(shè)計(jì)提供借鑒。

飲用水;超濾膜;適配性;水廠設(shè)計(jì)

2012年,GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》頒布實(shí)施,水質(zhì)指標(biāo)增至106項(xiàng),充分考慮水質(zhì)的感官、化學(xué)與生物安全性。相對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性,我國(guó)大部分飲用水廠存在工藝陳舊、設(shè)施老化、水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的情況,普遍面臨工藝升級(jí)改造的問(wèn)題。低壓超濾膜技術(shù)因其分離效率高、自動(dòng)化程度高、占地面積小、單位能耗低等優(yōu)點(diǎn)而成為傳統(tǒng)飲用水凈化工藝的有益補(bǔ)充。在飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中,超濾膜與預(yù)氧化、混凝、沉淀、過(guò)濾等常規(guī)凈水單元的適配方式成為水廠設(shè)計(jì)人員面臨的首要問(wèn)題。

1　飲用水廠超濾膜設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

飲用水廠常規(guī)工藝采用混凝、沉淀、過(guò)濾、深度凈化、消毒等處理單元,保障出廠水質(zhì)的感官特性、化學(xué)與生物安全性滿足GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。由于工藝陳舊、設(shè)施老化、操作不當(dāng)?shù)纫蛩?現(xiàn)行飲用水廠仍存在以下問(wèn)題:①產(chǎn)水能力不能滿足供水區(qū)域日益增長(zhǎng)的用水需求;②產(chǎn)水水質(zhì)受季節(jié)性影響較大,冬季低溫低濁水、夏季高藻水均難以處理;③突發(fā)性洪水、污染事件頻發(fā),水廠運(yùn)行受原水濁度、污染物的制約,負(fù)荷大,供水安全保障性不高;④臭氧-活性炭深度處理單元難以保障出廠水生物安全性,且存在消毒副產(chǎn)物問(wèn)題。超濾膜孔徑一般為0.001～0.02 μm,可有效截留水中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì),提高產(chǎn)水能力并保障出水水質(zhì),成為“第三代城市飲用水凈化工藝”的核心組成部分。但超濾膜過(guò)濾存在膜污染問(wèn)題,且對(duì)小分子有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子的去除率不高,需將其與常規(guī)凈水工藝進(jìn)行有效組合,以提高膜處理效果。

近年來(lái),超濾膜在飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中的應(yīng)用日益受到青睞。山東省東營(yíng)市南郊凈水廠水質(zhì)改善工程是國(guó)內(nèi)首座日供水10萬(wàn)t級(jí)的浸沒(méi)式超濾膜凈水廠,為行業(yè)內(nèi)超濾膜水廠設(shè)計(jì)提供了借鑒。然而,飲用水廠超濾膜設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試及運(yùn)行缺乏統(tǒng)一規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)驗(yàn)不足,存在諸多問(wèn)題:①飲用水廠原有凈水工藝不完善,部分老水廠設(shè)計(jì)以GB5749—1985《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ),構(gòu)筑物構(gòu)型與超濾膜池的匹配性較差;②老水廠的場(chǎng)地預(yù)留不足,給新增超濾膜處理設(shè)施的布置帶來(lái)困難;③老水廠構(gòu)筑物管道、管閥系統(tǒng)陳舊,影響新增超濾膜系統(tǒng)的自動(dòng)化程度;④老水廠構(gòu)筑物構(gòu)型與尺寸限制了進(jìn)出水方式,給超濾膜系統(tǒng)的優(yōu)化帶來(lái)不便。

超濾膜在飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中的應(yīng)用方式較多,與混凝、沉淀、過(guò)濾、臭氧-活性炭等處理單元均可組合,實(shí)現(xiàn)出水保質(zhì)提量的目標(biāo)。但是超濾膜與常規(guī)處理單元的組合設(shè)計(jì)需綜合考慮原水水質(zhì)、處理工藝、構(gòu)筑物構(gòu)型、廠區(qū)面積、出水要求等因素,來(lái)建立不同水廠升級(jí)改造工程的超濾膜與膜工藝選取原則。

2　超濾膜與飲用水凈化工藝的適配模式

2.1超濾膜與深度處理單元的適配模式

楊少偉等[2]采用預(yù)氧化、強(qiáng)化常規(guī)工藝、臭氧-活性炭、超濾膜的組合工藝處理東北寒冷地區(qū)微污染水源水,以達(dá)到提高供水水質(zhì)的目的。該水質(zhì)提升工程在改造混合池、絮凝池、沉淀池、砂濾池的基礎(chǔ)上,構(gòu)建臭氧活性炭濾池,后置壓力式超濾膜單元。綜合考察了6家商用超濾膜的低溫水處理性能,工藝運(yùn)行結(jié)果表明,超濾膜出水濁度一般小于0.05 NTU,色度低于5度,賈第鞭毛蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)均未檢出,粒徑大于3 μm 的顆粒數(shù)小于10 個(gè)/mL,CODMn質(zhì)量濃度小于2 mg/L。該超濾膜深度處理工藝可為高寒地區(qū)微污染地表水水廠的水質(zhì)提升改造提供借鑒。洪猛[3]采用高錳酸鹽預(yù)氧化-混凝沉淀過(guò)濾-粉末活性炭-超濾膜組合工藝對(duì)滄州東水廠進(jìn)行升級(jí)改造。對(duì)比高錳酸鉀預(yù)氧化-氣浮-濾池組合工藝的除藻效果,結(jié)果表明,超濾膜組合工藝對(duì)原水中藻類(lèi)的去除效果明顯優(yōu)于氣浮工藝,去除率接近100%。CODMn預(yù)氧化-混凝沉淀過(guò)濾-粉末活性炭-超濾膜組合工藝解決了超濾膜對(duì)小分子有機(jī)物去除作用相對(duì)較弱的問(wèn)題,有效去除嗅味、有機(jī)物。

2.2超濾膜與常規(guī)處理單元的適配模式

由于納米級(jí)孔徑的截留作用,超濾膜可有效去除水中顆粒性物質(zhì)及其黏附的藻類(lèi)、細(xì)菌、病毒等微生物,降低后續(xù)深度處理的污染負(fù)荷,保障供水生物安全性。超濾膜對(duì)水中溶解性有機(jī)物去除率低且運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生膜污染,導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增大、清洗頻繁。目前,飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中常將超濾與化學(xué)氧化、混凝、沉淀、過(guò)濾、活性炭吸附等預(yù)處理工藝組合使用,其適配模式至關(guān)重要。

2.2.1超濾膜與混凝-沉淀-過(guò)濾工藝組合

為滿足高品質(zhì)飲用水的需求,超濾膜被期望代替?zhèn)鹘y(tǒng)砂濾以截留顆粒性物質(zhì)、微生物、部分膠體物質(zhì),保障飲用水深度處理安全?，F(xiàn)階段,飲用水廠升級(jí)改造過(guò)程中常將超濾膜置于傳統(tǒng)砂濾后,起到深度處理作用。楊曉峰等[4]以寒冷地區(qū)傳統(tǒng)砂濾出水(低水溫)為進(jìn)水,考察6種商用超濾膜在保障出水濁度、顆粒數(shù)、膜通量、膜污染等方面的性能。中試結(jié)果表明,混凝-沉淀-砂濾-超濾工藝出水中濁度始終維持在0.1 NTU左右,達(dá)到超濾膜在常溫水處理時(shí)所能達(dá)到的一般水平;出水顆粒物數(shù)受商用超濾膜的性能影響很大,其中大于3 μm的顆粒物數(shù)的中位數(shù)為6 ～ 900個(gè)/mL;低溫產(chǎn)水通量穩(wěn)定性因不同商用超濾膜而異;膜污染與不同商用超濾膜特性關(guān)聯(lián)較大,不同超濾膜產(chǎn)品之間可以相差1個(gè)數(shù)量級(jí)或以上。

2.2.2超濾膜與混凝-沉淀工藝組合

超濾膜存在易產(chǎn)生膜污染、溶解性污染物難去除等問(wèn)題。常規(guī)混凝-沉淀工藝能有效截留顆粒性物質(zhì),但對(duì)膠體狀溶解性污染物去除效果差,易致超濾膜不可逆污染。于海寬等[5]利用粉末活性炭/混凝-沉淀-超濾工藝處理微污染水庫(kù)水,在4級(jí)不同機(jī)械攪拌強(qiáng)度的絮凝池前,分別投加粉末活性炭來(lái)影響工藝去除濁度、有機(jī)物及膜污染。研究結(jié)果表明,投加粉末活性炭不能明顯改善沉后水濁度,但可明顯改善膜出水濁度,始終保持在0.1 NTU以下;有機(jī)物去除率提高,以第二級(jí)機(jī)械攪拌絮凝池處投加粉末活性炭為佳。粉末活性炭/混凝-沉淀-超濾工藝能明顯降低超濾膜跨膜壓差,減輕系統(tǒng)膜污染,主要?dú)w因于粉末活性炭與絮凝池絮體的協(xié)同去除污染機(jī)理。

2.2.3超濾膜與混凝工藝組合

混凝可有效降低有機(jī)物在超濾膜表面形成的膜污染?；炷?超濾膜組合工藝適用于原水濁度不太高、超濾膜能承受混凝后形成較多礬花的環(huán)境,一般采用外壓式超濾膜方式。混凝預(yù)處理具有選擇性,主要使疏水性、帶負(fù)電的大分子有機(jī)物及膠體顆粒脫穩(wěn)并形成絮體,而對(duì)親水性有機(jī)物的去除能力有限。范青如等[9]采用混凝-超濾膜組合工藝對(duì)江蘇蘆涇水廠進(jìn)行水質(zhì)提升改造,從水源水質(zhì)、超濾膜工藝運(yùn)行過(guò)程以及污染膜的清洗等多角度進(jìn)行分析,了解膜污染的組分構(gòu)成,評(píng)價(jià)不同清洗劑的清洗效果,獲取較優(yōu)的清洗順序。該工程采用立升公司浸沒(méi)式PVC合金超濾膜,膜設(shè)計(jì)通量為32 L/(m2·h),過(guò)濾周期為1～3 h,利用膜池與清水池之間的4 m水頭,實(shí)現(xiàn)超濾膜池虹吸出水。該混凝-超濾膜組合工藝出水濁度、DOC質(zhì)量濃度、UV254分別為0.08～0.12 NTU、1.353～1.633 mg/L、0.032～0.038 cm-1,出水水質(zhì)滿足GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。膜污染是由無(wú)機(jī)離子和天然有機(jī)物共同作用導(dǎo)致,其中Ca 和Si 是膜污染的主要無(wú)機(jī)元素,而芳香性蛋白質(zhì)Ⅱ類(lèi)、SMP和富里酸類(lèi)有機(jī)物均是造成膜污染的重要有機(jī)物,采用先酸洗后堿洗的清洗方式可有效清除膜污染。董秉直等[10]采用混凝-超濾膜組合工藝對(duì)黃浦江原水進(jìn)行處理,比較了聚氯化鋁、三氯化鐵、聚硅硫酸鋁3種混凝劑作為預(yù)處理去除有機(jī)物、改善膜污染的效果。研究表明,不同混凝劑對(duì)超濾膜通量改善的效果不同,以聚氯化鋁為最佳。相對(duì)分子質(zhì)量較大的親水性有機(jī)物所占比例較小, 但對(duì)超濾膜通量的下降有較大的影響。超濾膜直接過(guò)濾原水時(shí),通量下降嚴(yán)重,其原因在于所截留的有機(jī)物主要為大分子的親水性有機(jī)物。曲明等[11]采用混凝-超濾膜組合工藝對(duì)撫順大伙房水庫(kù)原水進(jìn)行處理,考察組合工藝的除污染性能和膜污染情況,并進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化。研究結(jié)果表明,當(dāng)聚合氯化鋁投加量為7 mg/L、膜清洗周期為30 min 時(shí),混凝-超濾膜組合工藝對(duì)濁度、CODMn和UV254的去除率分別為95.61%、40.42%和37.12%,出水水質(zhì)能夠滿足GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》?；炷A(yù)處理可有效去除疏水性組分,但對(duì)親水性物質(zhì)的去除效果不佳,膜污染程度依然未能大幅度緩解。因此,應(yīng)針對(duì)緩解膜污染開(kāi)展強(qiáng)化混凝研究。

2.2.4超濾膜一體化工藝

Tian等[13]構(gòu)建了氣浮-浸沒(méi)式超濾膜一體化工藝處理河流原水,考察曝氣模式、曝氣量、氣泡尺寸、原水水質(zhì)等對(duì)膜污染的影響。研究結(jié)果表明,持續(xù)曝氣更有利于減輕膜污染,膜污染程度與曝氣速率、氣泡大小有關(guān),以曝氣量5 m3/(m2·h)、氣泡大小8 mm為最佳。對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理,降低膜池水中污染物負(fù)荷,可進(jìn)一步減輕膜污染。Zhang等[14]進(jìn)一步利用氣浮-浸沒(méi)式超濾膜一體化工藝處理含藻水,發(fā)現(xiàn)不同膜通量、曝氣速率、pH值對(duì)膜污染的影響不同。當(dāng)膜通量低于10 L/(m2·h)時(shí),膜污染較小,跨膜壓差隨含藻水濃度的增大呈現(xiàn)從線性增長(zhǎng)到指數(shù)增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變。最佳曝氣強(qiáng)度為2.5 m3/(m2·h),高速氣泡的剪切力在減輕膜污染的同時(shí),也會(huì)使藻細(xì)胞破裂釋放出胞內(nèi)有機(jī)物,從而加重膜污染。含藻水的pH值可以改變污染物與膜表面之間的物理、化學(xué)作用,pH值為5時(shí),膜污染最為嚴(yán)重,這歸因于藻細(xì)胞間的靜電斥力弱。隨著pH值升高,藻細(xì)胞間靜電斥力作用增強(qiáng),膜污染減輕;pH值降低呈酸性,藻細(xì)胞易破裂釋放胞內(nèi)有機(jī)物,從而導(dǎo)致膜污染加重。

2.3超濾膜與飲用水凈化工藝的適配選擇

3　超濾膜與飲用水凈化工藝組合的膜污染減緩機(jī)制

目前,超濾膜在飲用水領(lǐng)域的研究主要集中在超濾膜與常規(guī)混凝、沉淀、過(guò)濾、深度處理等組合工藝,超濾膜組合工藝的選擇基于對(duì)污染物去除效果的強(qiáng)化程度以及運(yùn)行過(guò)程中膜污染的減緩力度。研究預(yù)處理工藝減緩超濾膜污染的機(jī)制對(duì)于超濾膜與飲用水凈化工藝組合方式具有極大的指導(dǎo)意義。

3.1混凝控制超濾膜污染

混凝過(guò)程借助混凝劑陽(yáng)離子壓縮雙電層、吸附電中和以及網(wǎng)捕卷掃作用,使水中潛在膜污染物質(zhì)聚集形成絮體,有利于超濾膜過(guò)濾及膜污染減緩。Kerry等[15]研究了不同水體中特定尺寸污染物組分經(jīng)氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁混凝后對(duì)超濾膜的污染機(jī)理。結(jié)果表明,混凝可以改變潛在膜污染物質(zhì)的尺寸,湖庫(kù)水體中截留分子量(MWCO)大于100 kDa(1kDa=1000摩爾質(zhì)量單位)的天然有機(jī)物(NOM)成分對(duì)超濾膜污染貢獻(xiàn)最大;混凝可以明顯減少水體中尺寸介于1μm～100 kDa的NOM組分,從而減緩膜污染。Yu等[16]利用FeSO4與KMnO4原位生成In-situ Fe(III)混凝劑,對(duì)比研究了混凝過(guò)程中Fe(III)與天然有機(jī)物(NOM)形成納米級(jí)絮凝顆粒機(jī)理與超濾膜污染減緩機(jī)制。研究結(jié)果表明,原位生成的In-situ Fe(III)比投加的Fe(III)更能與NOM形成厚度薄、顆粒小、孔隙結(jié)構(gòu)疏松的濾餅層結(jié)構(gòu),膜污染得以減緩;混凝膜池及膜出水中NOM含量明顯降低,歸因于原位生成In-situ Fe(III)混凝劑過(guò)程中KMnO4的氧化作用。Wang等[17]研究了低濃度混凝劑(0.5～1 mg/L Al)投加下水解的無(wú)定型Al(0H)3與腐殖酸(HS)組分生成Al(0H)3(am)-HS膠體顆粒的機(jī)理,并對(duì)比了Al(0H)3(am)-HS膠體顆粒、有機(jī)膠體(OC)組分對(duì)混凝-超濾工藝的膜污染貢獻(xiàn)。研究結(jié)果表明,腐殖酸(HS)與有機(jī)膠體(OC)共存在水體中有利于生成Al(0H)3(am)-HS膠體顆粒,使腐殖酸(HS)去除率提高7%～15%,但有機(jī)膠體(OC)去除率降低3%～20%,膜污染加重;有機(jī)膠體(OC)對(duì)膜污染的貢獻(xiàn)率更大,腐殖酸(HS)、Al(0H)3(am)-HS膠體顆粒均對(duì)膜污染貢獻(xiàn)較小。有機(jī)膠體(OC)尺寸(約50 nm)遠(yuǎn)大于天然有機(jī)物(NOM)其他組分,與超濾膜孔徑相當(dāng),易于堵塞膜孔并形成濾餅層,造成膜污染。Ma等[18]研究了低劑量AlCl3、PACl投加混凝去除水中蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)(BSA)的效果及膜污染行為,由電中和機(jī)理導(dǎo)致的混凝劑水解產(chǎn)物物種比例不同,是膜污染加重的重要誘因。當(dāng)pH值為5.5時(shí),AlCl3的水解產(chǎn)物以單齒較大的聚合鋁物種(Alml)為主,膜污染嚴(yán)重;隨著pH值升高,AlCl3的水解產(chǎn)物以單齒較小的聚合鋁物種(Alms)、固相氫氧化鋁(Alu)為主,膜污染減輕。相較于AlCl3,PACl混凝BSA導(dǎo)致的膜污染更為嚴(yán)重,歸因于其水解產(chǎn)物以單齒較大的聚合鋁物種(Alml)為主。當(dāng)AlCl3、PACl水解產(chǎn)物中單齒較小的聚合鋁物種(Alms)、固相氫氧化鋁(Alu)所占比例分別低于(62.3±5.1)% (pH值為6.0)、(35.4±3.2)% (pH值為6.5)時(shí),容易堵塞膜孔而后形成濾餅層,導(dǎo)致膜污染。Lee等[19]對(duì)混凝-膜濾工藝中水通量、出水水質(zhì)進(jìn)行研究,結(jié)果表明,混凝條件不同可導(dǎo)致卷掃、電中和兩種混凝機(jī)理,電中和混凝條件下形成的濾餅層密實(shí)度低、孔隙率高,有利于減緩膜污染;膜出水中TOC、UV254、余鋁的去除效果較好。

3.2吸附控制超濾膜污染

膜前預(yù)吸附處理能夠彌補(bǔ)超濾膜對(duì)溶解性有機(jī)物去除效果不佳的不足,同時(shí)能夠吸附潛在的膜污染物質(zhì),減輕過(guò)濾負(fù)荷,減緩膜污染。Cai等[20-21]研究了微顆粒預(yù)吸附對(duì)天然有機(jī)物(NOM)的去除及膜污染減緩機(jī)制,利用尺寸排斥色譜(SEC)將天然有機(jī)物(NOM)分級(jí)成不同的分子量組分,分別將熱化氧化鋁(HAOPs)顆粒、離子交換樹(shù)脂(IX)、粉末活性炭(PACs)預(yù)沉于低壓膜表面,考察不同吸附劑對(duì)NOM不同級(jí)分的去除情況。結(jié)果表明,HAOPs和IX能夠很好地去除不同級(jí)分的NOM,而PACs則不能完全去除NOM。相對(duì)于IX而言,HAOPs和PACs能夠極大地減輕膜污染。多聚糖類(lèi)物質(zhì)是膜污染的主要貢獻(xiàn)者,吸附劑對(duì)其去除強(qiáng)弱順序?yàn)镠AOPs、PACs、IX?；钚蕴咳コ形廴疚锏男室蕾?lài)于活性炭種類(lèi)、投加量、有機(jī)質(zhì)特性、競(jìng)爭(zhēng)吸附性等[22],它常被用來(lái)作為減緩膜污染的預(yù)吸附處理材料。Pramanik等[23]研究發(fā)現(xiàn)生物活性炭預(yù)處理通過(guò)生物降解、吸附作用可以極大去除水中生物大分子、腐殖質(zhì)類(lèi)污染物,減少銅綠微囊藻代謝有機(jī)質(zhì),減輕后續(xù)膜污染。Li等[24]對(duì)比研究了介孔吸附樹(shù)脂、粉末活性炭作為預(yù)吸附劑對(duì)超濾膜污染的影響。結(jié)果表明,介孔吸附樹(shù)脂能夠大幅度減緩腐殖酸、蛋白質(zhì)類(lèi)膜污染,而粉末活性炭存在于超濾進(jìn)水時(shí),會(huì)加重腐殖酸膜污染,反之減輕。膜污染的減輕程度與吸附劑的種類(lèi)、吸附性能有關(guān)。

3.3預(yù)氧化控制超濾膜污染

常規(guī)飲用水凈化工藝將預(yù)氧化技術(shù)用于降解污染物、助凝、混凝、提高污染物可生化性,常用的預(yù)氧化劑有臭氧、高錳酸鉀(KMnO4)、氯等。這些預(yù)氧化劑具有抑制生物生長(zhǎng)、破壞有機(jī)物親水性等作用,可將其用于控制超濾膜污染的預(yù)處理技術(shù)中。Michelle等[25]研究了預(yù)臭氧化減輕二沉池出水的膜污染減緩機(jī)制。二沉池出水中含有大量生物源膠體,以生物脂質(zhì)體(liposome)為代表。生物囊泡(vesicle)組成的脂質(zhì)體是具有磷酸酯質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的柔性生物膠體,對(duì)超濾膜的污染速率要遠(yuǎn)大于多聚糖、脂肪酸、天然腐殖質(zhì)等,污染貢獻(xiàn)率高達(dá)20%～60%。臭氧預(yù)氧化能夠通過(guò)裂解脂肪酸碳碳雙鍵來(lái)破壞脂質(zhì)體結(jié)構(gòu),釋放囊內(nèi)脂肪酸,減輕膜污染。Yu等[26]研究了預(yù)氯化對(duì)混凝-超濾膜工藝過(guò)程中膜污染的減緩作用,對(duì)比了單獨(dú)Al2(SO4)3、NaClO與Al2(SO4)3混凝處理模擬廢水過(guò)程中跨膜壓差的增長(zhǎng)與膜表面濾餅層的生成情況。研究表明,添加NaClO后混凝水解的初生絮體尺寸變化較小,但膜表面的濾餅層變薄且結(jié)構(gòu)疏松,跨膜壓差增長(zhǎng)緩慢。NaClO可將膜池進(jìn)水中細(xì)菌滅活,抑制其進(jìn)一步繁殖,并減少濾餅層中多聚糖、蛋白質(zhì)類(lèi)膜污染物質(zhì)的產(chǎn)生量。低投量的NaClO(1 mg/L)不會(huì)引起消毒副產(chǎn)物問(wèn)題,超濾膜出水的綜合水質(zhì)較好。此外,Laera等[27]嘗試在膜生物反應(yīng)器回流液中加入O3或UV/H2O2化學(xué)預(yù)氧化工藝,結(jié)果能夠有效去除膜池制藥廢水中的難生物降級(jí)藥物及微生物代謝產(chǎn)物。該預(yù)氧化-MBR體系有望實(shí)現(xiàn)污染物降解、膜污染緩解的一體化。Qu等[28]利用KMnO4預(yù)氧化處理水中銅綠微囊藻,發(fā)現(xiàn)原位生成的MnO2可加劇藻細(xì)胞的凝聚、沉積,且能有效吸附藻細(xì)胞代謝物,有利于減輕膜污染。另外,MnO2在膜表面的沉積減少了藻細(xì)胞與膜表面的接觸幾率,并截留藻細(xì)胞代謝物,進(jìn)一步減輕膜污染。

4　結(jié)　語(yǔ)

超濾膜與常規(guī)飲用水凈化工藝組合可強(qiáng)化常規(guī)工藝處理能力,同時(shí)彌補(bǔ)超濾膜污染方面的不足。常規(guī)工藝升級(jí)改造過(guò)程中,應(yīng)用超濾膜處理技術(shù)改造老水廠,可以有效去除濁度、微生物、細(xì)菌、藻類(lèi)、臭味和有機(jī)物,同時(shí)也很好地解決了老水廠改造面積小和改造過(guò)程中需保障正常供水的難題。實(shí)際工程中選取何種超濾膜適配方式由原水水質(zhì)、出水水質(zhì)水廠條件和經(jīng)濟(jì)可行性最終確定,設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量考慮常規(guī)工藝、超濾膜工藝各自特點(diǎn)。為達(dá)到各單元工藝互補(bǔ)促進(jìn)的效果,需基于出水水質(zhì)、超濾膜污染減緩的考量,設(shè)計(jì)優(yōu)化超濾膜技術(shù)與各種常規(guī)處理、深度處理工藝之間的優(yōu)化組合。

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Advances in research on suitability of combination of ultrafiltration membrane and conventional drinking water treatment process

HU Xiaoyong1, WANG Panpan2

(1.SecondMunicipalInstitute,HeilongjiangInstituteofUrbanPlanning,Survey,andDesign,Harbin150040,China;2.SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China)

Use of ultrafiltration membranes in the upgrading process for drinking water plants has become increasingly popular. A primary issue is the suitable combination of ultrafiltration membranes and the conventional drinking water treatment process. This paper provides a summary of combined techniques using ultrafiltration membranes in the upgrading processes for drinking water plants in China. The effects of pretreatments involving pre-oxidation, coagulation, sedimentation, and filtration on the ultrafiltration membrane are analyzed. Based on the mechanisms of ultrafiltration membrane fouling control, the suitability of different combined processes is evaluated, providing

for water plant design.

drinking water; ultrafiltration membrane; suitability; water plant design

10.3880/j.issn.1004-6933.2016.05.014

胡曉勇(1983—),女,工程師,碩士,主要從事市政給水排水設(shè)計(jì)研究。E-mail:hxy_water@126.com

TU991.2

A

1004-6933(2016)05-0067-07

2016-01-30編輯：彭桃英)