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        超濾技術(shù)在純水深度處理中的應用

        2021-07-20 07:59:16郭自發(fā)
        智能城市 2021年12期
        關鍵詞:水質(zhì)設備檢測

        郭自發(fā)

        (紅河縣水利水電勘測設計隊,云南紅河州 654400)

        1 超濾技術(shù)概述

        超濾實質(zhì)是介于微濾與納濾之間的一種膜過濾過程,其平均孔徑約為3~100 nm。超濾技術(shù)歸屬于膜分離技術(shù)的范疇,是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、濃縮以及分離的技術(shù)。

        目前,超濾技術(shù)已經(jīng)成為替代多介質(zhì)過濾器的新一代預處理技術(shù),該技術(shù)的截留機理為通過篩分作用對水中的顆粒物質(zhì)進行截留,即在膜兩側(cè)一定壓力差的作用下,當從膜的表面流過時,只有一些低分子溶質(zhì)能夠從膜中透過,如水、無機鹽、礦物質(zhì)等,并成為滲透液被收集,所有超過膜孔的高分子物質(zhì)會被截留并形成濃縮液后被外排,這些高分子物質(zhì)包括膠體、懸浮物、細菌、蛋白質(zhì)、病毒等。

        1.1 超濾膜分類

        根據(jù)制作材料的不同,大體上可將超濾膜分為以下兩大類,一類是有機超濾膜,另一類是無機超濾膜。

        (1)有機超濾膜。

        這類超濾膜主要包括聚丙烯、聚酰胺、醋酸纖維素、聚砜、PES、PTEE、PVDF等。其中應用較多的聚砜是一種新型的工程塑料,由雙酚A和二氯二苯砜縮合而成,具有非常優(yōu)良的機械性能、化學穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性;PES和PVDF分別以狹窄的孔徑分布譜圖和溶劑相容性獲得了廣泛應用。

        (2)無機超濾膜。

        此類超濾膜的種類比較繁多,比較常見的有玻璃、碳纖維、金屬、陶瓷、硅酸鹽等。陶瓷膜具有的耐高溫、抗腐蝕性強等優(yōu)點,獲得了業(yè)界的一致好評,并成為最常用的無機超濾膜材料。大多數(shù)無機超濾膜都具有使用壽命長、抗酸堿、耐高溫、抗氧化等特點,缺點也比較明顯,即不易加工成型、脆性大、彈性小、使用不方便等,制約了無機超濾膜的應用與發(fā)展。

        1.2 超濾技術(shù)在水處理中的應用優(yōu)勢分析

        (1)特點。

        ①處理效率較高、篩分孔徑小,可以截留溶液當中大部分的大分子有機物。

        ②由于整個分離過程是以低壓作為推動力,使得該技術(shù)的能耗較低,設備及操作工藝簡單,易于管理。

        ③操作過程可在常溫條件下進行,運行無相際間變化。

        ④應用范圍十分廣泛,采用不同截留分子量的超濾膜,可以將不同分子量溶質(zhì)的混合液中各組分實現(xiàn)分子量分級。

        ⑤設備結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、便于操作、易于維修,前期投資成本較小,經(jīng)濟效益高。

        (2)優(yōu)勢。

        ①通過超濾能夠?qū)⑺w中的各種致病菌完全截留,如隱孢子蟲、紅蟲、賈第蟲、細菌等,使得出水微生物的安全性極高。

        ②該出水濁度滿足相關要求,出水的水質(zhì)非常穩(wěn)定,不會受到原水水質(zhì)的影響。

        ③該技術(shù)對混凝劑的加入量要求較低,在具體運行過程中,只需要加入少量的混凝劑便可維持正常運行,并且產(chǎn)水的化學物具有較高的安全性。

        2 超濾技術(shù)在水處理中的應用現(xiàn)狀分析

        超濾技術(shù)在水處理中的應用主要體現(xiàn)在兩個方面,即作為反滲透的預處理和作為膜生物反應器。在超濾技術(shù)作為反滲透的預處理過程中,需要選擇良好的預處理工藝,確保進入RO膜元件的水質(zhì)符合相關要求,保證RO膜避免出現(xiàn)污堵現(xiàn)象。

        現(xiàn)階段,超濾與反滲透相結(jié)合的雙模法技術(shù)在回用水處理中具有廣泛應用,經(jīng)過處理后的出水可用于生產(chǎn)工藝用水或循環(huán)冷卻水的補充水。將超濾技術(shù)應用在預處理中,能夠有效縮短反滲透膜的清洗周期,延長其使用壽命,降低殺菌劑和阻垢劑的用量,在保證出水通量的同時,大幅度減少反滲透處理工藝的費用,超濾技術(shù)在水處理中有著良好的應用效果。在超濾技術(shù)作為膜生物反應器的過程中,實現(xiàn)了膜分離單元與生化處理工藝的有效結(jié)合,該處理工藝將傳統(tǒng)的二沉池更新?lián)Q代為膜分離裝置,極大地提升了固液分離和水處理效果[1]。

        經(jīng)過膜生物反應器處理的水質(zhì)符合回用水的水質(zhì)要求,可以在不經(jīng)過任何深度處理的情況下回用。將超濾技術(shù)應用于膜生物反應器還能夠彌補二沉池操作不便、排泥周期短的弊端,膜生物反應器中的膜片使用壽命可延長至少3年以上,有效提高了水處理的效果。

        3 超濾技術(shù)在純水深度處理中的具體應用研究

        純水被稱為純凈水,其性質(zhì)為無色透明且不含任何添加劑,能夠直接飲用。從化學的角度分析,純水也可稱為純凈物,常被應用于各種試驗當中,由于制作過程中需要采用蒸餾技術(shù),因此也被稱為蒸餾水。我國的純水一般是指瓶裝的純凈水,其質(zhì)量符合《飲用純凈水衛(wèi)生標準》(GB 17324—2003)標準中的規(guī)定要求。

        純水的理化和微生物指標如表1所示。

        表1 純水的理化與微生物指標

        3.1 生產(chǎn)純水用的原水水質(zhì)檢測結(jié)果

        (1)原水檢測的執(zhí)行標準。

        本次研究所選取的水源為某市的生活飲用水,在應用超濾技術(shù)進行深度處理之前,應按照《飲用純凈水衛(wèi)生標準》(GB 17324—2003)中的規(guī)定要求對水質(zhì)進行全面檢測。

        檢測項目與結(jié)果如表2所示。

        表2 生產(chǎn)純水使用的原水水質(zhì)的檢測結(jié)果

        通過表2中的檢測結(jié)果可知,原水水質(zhì)滿足純水深度處理的要求。

        (2)超濾技術(shù)對純水各項質(zhì)量指標的作用。

        在本次研究中,選用超濾膜分離技術(shù)設備,并輔以相應的純水生產(chǎn)工藝和設備,在純凈水生產(chǎn)車間內(nèi)根據(jù)相關的技術(shù)標準進行生產(chǎn)。該設備具有過濾精度高、可改善原水水質(zhì)、降低水中懸浮物和微生物等特點。生產(chǎn)過程與國家純凈水生產(chǎn)要求完全相符,超濾設備運行過程中并未出現(xiàn)任何影響出水水質(zhì)的意外情況。經(jīng)超濾處理后,對出水的水質(zhì)進行了相關檢測。檢測結(jié)果如表3所示。

        表3 超濾處理后的出水水質(zhì)檢測結(jié)果

        3.2 處理結(jié)果分析

        (1)通過對超濾技術(shù)深度處理純水后的結(jié)果進行分析可知,其可以對純水當中的渾濁懸浮物進行去除,出水濁度符合標準要求,由此獲得的純水從直觀觀察無任何雜質(zhì),水質(zhì)清澈透明且無異味。

        (2)經(jīng)過超濾處理后的純水中的大腸桿菌等微生物被全部去除,去除率為100%,這說明0.03 μm的超濾膜能夠?qū)嬘盟斨?.5 μm以上的微生物全部去除,使純水當中的微生物含量符合國家相關規(guī)范標準的要求。

        (3)超濾技術(shù)對去除純水中的Fe、Mn、Al等金屬微生物的能力相對較弱,必須輔以其他設備。鐵離子在處理前后基本沒有發(fā)生變化,說明該技術(shù)對于溶解態(tài)的鐵離子不具備去除能力。在純水生產(chǎn)中,可將超濾設備作為預處理設備來使用。

        (4)雖然超濾技術(shù)無法對溶解態(tài)的氟離子進行有效去除,但輔以其他技術(shù)將水中的溶解態(tài)氟離子轉(zhuǎn)變?yōu)槟z體,可以利用超濾技術(shù)進行過濾。目前,國內(nèi)大部分純水生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)純水的過程中,一般常用的氟去除技術(shù)為活性氧化鋁吸附過濾、電絮凝等。本文的研究中,采用PAC作為絮凝劑,借此使氟離子形成膠體,再借助超濾設備對膠體進行過濾,達到去除原水中氟離子的目的。試驗結(jié)果表明,PAC的加入量為9 mg/L時,可以去除52%以上的氟化物,與純水規(guī)?;a(chǎn)要求相符。

        4 結(jié)語

        綜上所述,通過超濾技術(shù)對純水進行深度處之后,出水水質(zhì)完全符合《飲用純凈水衛(wèi)生標準》(GB 17324—2003)標準中的規(guī)定要求。超濾技術(shù)操作簡單方便、成本較低,可將該技術(shù)應用于大規(guī)模的純水生產(chǎn)中,對于促進我國純水生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提高具有重要的現(xiàn)實意義。

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