影响超滤膜长期、稳定运行的因素分析

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1、影响超滤膜长期、稳定运行的因素分析　　超滤作为纳滤、反渗透的预处理手段之一，对胶体以及高分子物质有良好的分离能力。根据原水性状选择高效的运行方式，开发有效的反冲洗和化学洗涤方法等成为膜分离技术能否实用化的关键所在。在某给水厂历时近2年的超滤试验中，考察了原水性状、水温、膜表面流速等因素对处理效果的影响。1　试验方法及条件11原水水质　　以日本八户市马渊川河水经过沉砂、过滤(150μm)预处理后作为原水，其水质如表1所示。表1　原水水质项目测定结果最低最高平均值测定次数水温(℃)1.128.512.3516细菌(个/mL)17

2、027000170088大肠杆菌(个/100mL)1014000240088高锰酸盐指数(mg/L)2.629.36.945Cl-(mg/L)5.917.910.345总铁(mg/L)0.053.680.6322总锰(mg/L)0.0070.1270.03722硬度(mg/L)27544114铝(mg/L)0.152.290.89pH7.07.87.491色度(倍)1.3125.0498浊度(NTU)0.9150013.3518电导率(μS/cm)7018713791E2600.0150.1150.03390TOC(mg/L)311

3、606682TOC/E2603116066821.2　设备 　　设备及流程见图1。　　膜的材质为中空管式醋酸纤维素膜(截留分子质量为15×104u)，加压透水方式为内压型十字流式，由循环泵控制流量，反冲洗间隔时间为30min。为防止微生物繁殖，反冲洗时添加5mg/L的次氯酸钠溶液。另外，长期运行将使膜负荷逐渐增大，在物理冲洗不能恢复透水量时使用500mg/L的次氯酸钠和5%的柠檬酸各20L进行20min左右的化学冲洗。1.3　评价方法 　　试验数据由计算机采集，原水流量、透水量、膜入口压力、膜出口压力、透水压力、透水温度等6

4、项指标每10min记录一次；电耗、循环水量、累积流量、反冲洗流量等项目每周记录一次。透水率由下式进行校正：　　校正透水率=(透水量/膜两侧压差)×98.1kPa×μt/μ25　　　　μt=0.0179/(1+0.03702t×0.0001638×t2)×100　　式中t——水温，℃　　　　μ25——水温为25℃时水的粘性系数2　运行结果及讨论2.1　透过水质 　　处理水质如表2所示。表2　透过水质项目测定结果最低最高平均值测定次数水温(℃)2.829.113.7516细菌(个/mL)04082大肠杆菌(个/100m

5、L)00045高锰酸盐指数(mg/L)1.48.62.822Cl-(mg/L)5.7181044总铁(mg/L)00.030.0022总锰(mg/L)00.040.00822硬度(mg/L)27534014铝(mg/L)00.040.019pH7.17.87.591色度(倍)0.26.91.8496浊度(NTU)00.20.0510电导率(S/cm)7019713791E2600.0130.0780.02590TOC(mg/L)0.73.31.586TOC/E260371436782　　由表2可以看出，超滤对浊度、细菌、大肠杆菌的去

6、除率为100%；总铁几乎被完全去除；对总锰的去除率为72%左右；对色度的去除率为60%左右；TOC和E260指标也显示出类似的处理特性。2.2透水率对膜压差的影响　　到试验前期的第392天为止，透水率的设定值一直是1.5m/d，此阶段膜表面流速为0.07m/s，膜两侧压差剧增，化学洗涤的次数明显增多，其原因是由于透水率值设定过高，冬季原水的粘性系数增大，加之流速过小引起的胶体以及高分子物质向膜表面沉降速度增大等原因所造成的。在试验后期对操作参数进行了修正，将膜表面流速设定为0.14m/s，并且在低温季节透水率设定为1.35m/d

7、，得到了相对较稳定的运行效果，膜两侧的压力变化平稳，化学洗涤的次数明显减少。由此可见，在超滤膜的操作过程中根据季节、水温的变化调节透水率和膜表面流速能使膜的处理能力得到最大限度的发挥，从而做到经济、平稳地运行。2.3　原水中高分子有机物的影响 　　①对TOC/E260值的影响　　试验中TOC/E260的变化如图2所示。　　夏季膜原水的TOC/E260值为30～60的数据较多，根据丹保等人［1］的理论可知，该水中以高分子腐殖物质为主，冬季则反之。值得注意的是，透过水的数值高于原水，分析其原因可能是大多数高分子物质被截留，而透过水中

8、主要是含低分子质量的分子。被截留的高分子腐殖物质，一部分附着在膜表面上使负荷逐渐增大，于是进入冬季时造成了膜两侧压差急剧增高。　　②电镜及色谱分析　　试验结束后对膜断面进行电镜观察可清晰地看到膜表面或者表层都有厚实的污染层生成，此