混凝—粉末炭—超滤技术处理长江原水

谭章荣¹， 李伟英2， 尚亚波¹， 赵冀平¹， 秦祖群¹， 董秉直¹， 范瑾初²
( 1.镇江市自来水公司， 江苏 镇江 212001； 2.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092)

　　摘　要：采用混凝—粉末活性炭(PAC)—超滤技术对长江原水进行了处理，试验结果表明混凝剂和PAC的最佳投量分别为6、40 mg/L，此时对DOC、浊度及UV254的去除率均较高且膜通量最大、膜通量恢复情况最好(膜压差为0.03MPa)。
　　关键词：长江原水；混凝； 粉末活性炭；超滤
　　中图分类号：TU991.2
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)08-0051-02

　　目前膜分离技术正逐渐成为给水领域的研究热点^[1]，在镇江自来水公司金西水厂进行的对长江原水处理试验中即采用了混凝—粉末活性炭—超滤联用技术。

1 试验装置及方法

1.1 原水水质及试验装置
　　原水为长江镇江段地表水，水质见表1。

表1 试验原水水质 项目 水温(℃) 浊度 CODMn(mg/L) UV₂₅₄(cm^-1) DOC(mg/L) pH THMFP(μg/L) 平均值 30.6 88.49 1.76 0.036 2.88 7.29 79.64 最小值 28.5 55.13 1.20 0.025 1.34 6.52 48.49 最大值 32.5 117.31 2.40 0.054 5.84 7.65 114.50

　　小试装置及工艺流程见图1。

　　混凝剂选用聚合硫酸铁，粉末活性炭采用物理炭(13mL)，中空纤维超滤膜的材质为PAN、截留分子质量为100000u、孔径为0.01μm、过滤面积为0.437m²，过滤方式为终端过滤 。
1.2 分析仪器及方法
　　UV_254采用UV751GD型紫外/可见分光光度计测定；CODMn采用标准方法测定；THMFP的含量采用HP6890型气相色谱仪测定；浊度采用HACH-2100N型浊度仪测定。?
　　THMFP含量的测定采用参考文献[2]中的方法；膜通量采用体积法测定。

2 结果与分析

2.1 混凝剂最佳投量
　　将不同剂量的聚合硫酸铁投加到原水中，以300r/min的转速快速搅拌30s后再以150～200r/min搅拌5min，经砂滤后进行超滤(膜压差为0.03MPa)。?
　　因通过烧杯试验确定的直接过滤系统的最佳投药量为8mg/L左右，故本试验将加药量选择在2～12mg/L范围。不同投药量对膜通量及DOC去除效果的影响分别见图2、3。?

　　由图2可知，运行前的膜纯水通量为200.02L/(m²·h)，运行中当系统加药量为6mg/L时膜通量最大[200.0L/(m²·h)]且通过人工清洗后的膜通量恢复率最高(100.4%)。
　　原水中溶解性有机物的分布为：分子质量＞6000u的占31.0%、分子质量＜6000u的占69.0%，说明原水中DOC成分大部分为小分子物质，而这正是产生膜污染的主要原因。由图3可知，当加药量为6mg/L时膜滤对DOC的去除率最高(14.39%)，系统总去除率为34.87%，此时膜滤水的UV₂₅₄为0.015cm^-1。
　　试验结果还显示原水中的浊度大部分在砂滤过程中被去除，经超滤膜处理后水的浊度维持在0.08NTU以下，加药量在8mg/L时膜滤水浊度为0.024NTU左右，对浊度的去除率为99.98%。
　　综合分析各项处理指标后确定聚合硫酸铁的最佳投量为6mg/L，此时水中杂质与混凝剂能有效地结成适当尺寸的矾花絮体并通过砂滤被去除，膜能有效地截留砂滤后残留于水中的絮体且不被污染。
2.2 最佳投量
　　将6mg/L的聚合硫酸铁投加到原水中并快速搅拌30s后加入不同剂量的PAC，再中速搅拌5min、静沉5min并经砂滤后进行超滤，运行期间膜压差为0.03MPa。不同PAC投量对膜通量及DOC去除率的影响分别见图4、5。

　　由图4可知，当PAC投量＞40mg/L后平均膜通量恢复率在102.3%以上，这是因为PAC具有吸附小分子有机物的优势，从而避免了膜污染。
　　由图5可知，当PAC投加量在40mg/L时膜滤对有机物的去除率较高，系统总去除率为49.27%(比不加PAC的工艺高14.4%)。此时膜滤水的UV₂₅₄为0.007cm^-1(总去除率 达72%以上)，当PAC投加量为120mg/L时对UV₂₅₄的总去除率可达100%。
　　综合分析各项处理指标后确定PAC的最佳投量为40mg/L。

3 结语

　　采用混凝—粉末活性炭—超滤技术处理长江原水的试验结果表明，聚合硫酸铁和粉末活性炭的最佳投量分别为6、40mg/L，此时对DOC、浊度及UV₂₅₄的去除率均较高且膜通量最大，膜通量的恢复情况也最好。

参考文献：
[1] Yasumoto Magara.Advanced membrane technology for application to water treatment[J].WatSci Tech，1998,37(10):91-99.
[2]许保玖.给水处理理论[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.

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　　收稿日期：2002-01-08