 Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2013, 3, 103-106 http://dx.doi.org/10.12677/aep.2013.33017 Published Online August 2013 (http://www.hanspub.org/journal/aep.html) Comparison of Decontamination Performances of Coagulation-Ultrafiltration Process and Traditional Process Ming Qu Fushun City Water Company, Fushun Email: lsw19890107@163.com Received: May 20nd, 2013; revised: Jun. 23th, 2013; accepted: Jun. 30th, 2013 Copyright © 2013 Ming Qu. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: This paper investigated the decontamination performances on the treatment of micropolluted raw water by applying coagulation-ultrafiltration technology and compared this technology with the traditional process. The results showed that under the best combination of process parameters, the removal rates of turbidity, CODMn and UV254 by ul- trafiltration were 95.61%, 40.42%, and 37.12% respectively. Water quality index of ultrafiltration was better than that of the traditional process, except that effluent of membrane UV254 effect was poor under low temperature and low turbid- ity. Keywords: Coagulation; Ultrafiltration; Short Flow 混凝–超滤工艺与传统工艺除污性能的比较 曲 明 抚顺市自来水公司，抚顺 Email: lsw19890107@163.com 收稿日期：2013 年5月20 日；修回日期：2013年6月23日；录用日期：2013年6月30日 摘 要：本文采用混凝–超滤工艺处理微污染原水，考察工艺除污性能，并与传统工艺进行比较。试验表明： 在最佳工艺组合参数条件下，超滤膜对浊度的去除率为 95.61%，对 CODMn 的去除率为40.42%，对 UV254 的去 除率为 37.12%；除在低温低浊期超滤膜出水 UV254 效果较差外，其他水质期超滤膜各出水水质指标效果均优于 传统工艺。 关键词：混凝；超滤；短流程 1. 引言 随着生活水平的日益提高，人们对饮用水水质的 要求也越来越高，传统工艺在水处理中的局限性也显 现出来。超滤膜因其对浊度、细菌、病毒等去除效果 良好，并且占地面积小，自动化程度高等优点，被誉 为第三代水处理工艺[1]。然而，由于超滤膜的孔径相 对加大，直接过滤对有机物的去除效果不好，长时间 运行极易引起膜污染。因此，在超滤处理前，对原水 进行适当预处理，一方面能够提高有机物的去除效 果；另一方面还能减轻膜污染，降低运行费用[2-4]。笔 者针对大伙房水库微污染原水，对混凝–超滤短流程 工艺的除污性能进行研究，并与常规处理工艺进行比 较。 2. 材料和方法 2.1. 工艺流程及运行参数 原水经加药混合反应后，先经过自清洗过滤器去 除较大颗粒物，再进入超滤膜组件过滤产水。膜处理 Copyright © 2013 Hanspub 103  混凝-超滤工艺与传统工艺除污性能的比较 单元的过滤周期为 30 min，反冲洗历时 1 min，反冲 洗水为滤膜产水，整个动作由PLC 自动运行控制。工 艺流程见图 1。 2.2. 膜工艺参数 试验采用海南立升公司生产的LH3-1060-V 型内 压式中空纤维膜，膜材料为PVC 合金，膜丝内外径 为1.0/1.6 mm，截留分子量为 50,000 Da，膜面积为 40 m2。 2.3. 原水水质 试验期间的原水水质见表 1。 2.4. 分析方法 温度：玻璃温度计，浊度：台式浊度仪，CODMn： 酸性高锰酸钾法，UV254：用紫外分光光度计。 3. 结果与讨论 试验中使用的絮凝剂为聚合氯化铝；絮凝剂最佳 投加量为7 mg/L，最佳絮凝时间为15 min，最佳膜清 洗时间为15 min。 3.1. 混凝–超滤工艺的除污性能 3.1.1. 浊度的去除效果 试验期间，在低温低浊期和常温常浊期两个水质 期原水浊度较为稳定，并处于较低水平，在高温高浊 期由于雨季的来临，导致浊度的急剧升高。 由图 2可知，在不同水质期，超滤膜短流程工艺 的出水的浊度都比较稳定，范围在0.039~0.101 NTU 之间，平均值为0.060 NTU，浊度小于 0.1 NTU的保 证率可达99%以上，并且出水浊度不受原水水质的影 响，远低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2 006) 规定的小于 1NTU 的限值。与此同时，将军水厂传统 工艺砂滤池出水浊度在 0.15~2.76NTU 之间，表明超 滤膜在截留颗粒物方面具有一定的优势，浊度去除方 面效果远好于传统水处理工艺。 3.1.2. CODMn 的去除效果 由图 3可知，在低温低浊期，超滤膜出水的 CODMn 在1.23~2.55 mg/L 之间，平均值为 2.06 mg/L，平均 去 除率为 30.66%；常温常浊期，在1.31~2.51 mg/L 之间， Figure 1. The process chart of ultrafiltration process 图1. 超滤短流程工艺流程图 Table 1. Raw water quality of the Da Huofang reservoir at different period 表1. 大伙房水库不同水质期的主要水质指标 低温低浊期 (2.15~5.10) 常温常浊期 (5.11~6.30) 高温高浊期 (7.1~8.28) 水质指标 范围 均值 范围 均值 范围 均值 温度/℃ 2.0~9.0 3.798.8~20.8 15.4 20.0~26.023.7 浊度/NTU 0.37~1.56 0.70 1.25~1.87 1.45 1.20~20.104.12 PH 7.1~7.5 7.29 7.1~7.4 7.33 7.1~8.0 7.45 CODMn/mg/L2.29~3.842.98 2.29~3.79 3.04 2.54~4.403.32 UV254/cm-1 0.032~0.077 0.055 0.043~0.070 0.052 0.046~0.0820.061 Figure 2. The removal of turbidity of ultrafilt r ation process 图2. 超滤–短流程工艺对浊度的去除情况 Figure 3. The removal of CODMn o f ultrafiltration process 图3. 超滤膜短流程工艺对CODMn 的去除情况 平均值为1.80 mg/L，平均去除率为40.66%；高温高 浊期，在1.38~2.48 mg/L 之间，平均值为1.93 mg/L， 平均去除率为41.60%；可以看出在低温低浊期，处理 效果没有其它两个水质期好，这主要是由于在低温低 Copyright © 2013 Hanspub 104  混凝-超滤工艺与传统工艺除污性能的比较 浊期，由于原水水质较好，相当一部分时间是通过原 水直接超滤，而在其他两个水质期，均在超滤膜前增 加了一些预处理手段。总体来说，不同水质期超滤膜 出水均能满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006) 规定的 3 mg/L的限值。 3.1.3. UV2 5 4的去除效果 试验期间，低温低浊期，原水的UV 254 在0.032~ 0.077 cm−1之间，平均值为 0.055 cm−1；常温常浊期， 在0.043~0.070 cm−1之间，平均值为 0.052 cm−1；高 温 高浊期，在 0.046~0.082 cm−1，平均值为 0.061 cm−1， 如图 4所示为超滤膜短流程工艺对 UV254的去除情况。 由图 4可知，在低温低浊期，超滤膜短流程工艺 出水的 UV254 在0.013~0.068 cm−1之间，平均值为 0.042 cm−1，平均去除率为 23.37%；在 0.025~0.042 cm−1之 间，平均值为 0.033 cm−1，平均去除率为35.18%；高 温高浊期，在0.026~0.051 cm−1之间，平均值为0.039 cm−1，平均去除率为36.2 5%；由于在常温常浊期和高 温高浊期超滤膜前有一些预处理方法，而在低温低浊 期绝大部分时间是原水直接超滤[5-7]，所以对 UV254 的 处理效果没有常温常浊期和高温高浊期好。 3.2. 传统工艺与混凝-超滤工艺出水水质比较 试验所在水厂采用两套工艺进行制水，第一套澄 清工艺混凝采用翼片折板絮凝池，沉淀采用小间距斜 板沉淀池；第二套澄清工艺采用机械加速澄清池。这 两套工艺滤池均采用双层滤料普通快滤池(上层滤料 为无烟煤，下层滤料为石英砂)，消毒均采用液氯消毒 方法。试验期间分别比较了不同水质期水厂传统工艺 出水和混凝-超滤膜工艺出水的水质情况，主要比较的 水质指标为浊度、CODMn、UV254。 3.2.1. 浊度去除效果比较 从表 2可以看出原水的浊度随着温度的升高而增 大，水厂出水的浊度受原水浊度变化的影响较大，当 原水浊度增大时，水厂出水浊度也在增大，而超滤膜 出水浊度不受原水浊度的影响，各个水质期出水浊度 都比较稳定，并且基本能保证在 0.1NTU 以下，可见， 与传统工艺相比，超滤膜在浊度去除方面优势明显。 3.2.2. CODMn 去除效果的比较 从表 3可以看出原水的CODMn 随着温度的升高 Figure 4. The removal of UV254 of ultr afitration process 图4. 超滤膜短流程工艺对UV254 的去除情况 Table 2. The comparision of the turbidity removal effect at differ- ent period 表2. 不同水质期出水浊度指标的比较 低温低浊期 超温常浊期 高温高浊期 范围/NTU 0.37~1.56 1.25~1.87 1.20~20.10 原水 平均值/NTU 0.70 1.45 4.12 范围/NTU 0.15~0.54 0.31~0.44 0.32~2.76 平均值/NTU 0.24 0.38 0.67 水厂 出水 去除率/% 63.64 73.49 76.46 范围/NTU 0.039~0.101 0.044~0.076 0.045~0.082 平均值/NTU 0.059 0.059 0.062 超滤 出水 去除率/% 90.05 95.93 97.36 Table 3. The comparision of the CODMn removal effect at different period 表3. 不同水质期出水CODMn 指标的比较 低温低浊期 超温常浊期 高温高浊期 范围/mg/L 2.29~3.84 2.29~3.79 2.54~4.40 原水 平均值/mg/L 2.98 3.04 3.32 范围/mg/L 1.52~2.99 1.80~2.95 1.80~2.96 平均值/mg/L 2.16 2.27 2.51 水厂 出水 去除率/% 27.32 25.32 24.16 范围/mg/L 1.23~2.55 1.31~2.51 1.38~2.48 平均值/mg/L 2.06 1.80 1.94 超滤 出水 去除率/% 30.66 40.66 41.30 而增大，水厂出水受原水水质情况影响较大，当原水 的CODMn 较大时，出水的 CODMn 亦较大。总体来说， 超滤膜出水的CODMn 小于将军水厂出水，并且低于 《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的 3 mg/L 的限值。在低温低浊期，大多数情况下原水直接 Copyright © 2013 Hanspub 105  混凝-超滤工艺与传统工艺除污性能的比较 Copyright © 2013 Hanspub 106 超滤，所以此时对 CODMn 的去除率不高，而在其它 两个水质期，超滤膜前都对原水采取一定的预处理措 施，所以得到了较高的去除率[8]。总而言之，超滤膜 对CODMn 的去除效果不仅受原水水质变化情况的影 响，而且还和膜前预处理方法关系密切。 3.2.3. UV2 5 4去除效果的比较 表4分别列出了不同水质期原水、水厂出水和超 滤膜短流程工艺出水 UV254 的情况，可以看出原水 UV254 在前两个水质期较低，在高温高浊期较高，主 要受到雨季降雨影响较大，总体来看将军水厂出水 UV254 较为稳定，平均值在 0.04 cm−1左右，平均去除 率都在 30%左右。在常温常浊期和高温高浊期超滤膜 短流程工艺出水的 UV254 小于水厂出水，主要是由于 在这两个水质期，超滤膜前都采取了一些预处理措 施，而在低温低浊期，大多数情况下由于原水直接超 滤，所以此时对UV254 的去除率不高，仅为23.37%， 效果差于将军水厂出水。所以通过超滤膜直接过滤原 水时，对 UV254 去除效果不好，要想达到更好的处理 效果，必须在超滤膜前增加有效的预处理措施来弥补 这种不足[9-11]。 4. 小结 1) 当混凝–超滤短流程工艺采用最佳参数时，超 滤膜出水浊度小于0.1 NTU 的保证率为 100% ，对 CODMn 的去除率为 40.42%，对 UV254 的去除率为 37.12%。 2) 通过比较超滤膜短流程系统出水和水厂出水 发现，除在低温低浊期超滤膜出水 UV254 效果较差外， 其他水质期超滤膜各出水水质指标效果均优于传统 Table 4. The comparision of the UV254 removal effect at different period 表4. 不同水质期出水UV254 指标的比较 低温低浊期 超温常浊期 高温高浊期 范围/cm−1 0.032~0.077 0.043~0.070 0.046~0.082 原水 平均值/cm−10.055 0.052 0.061 范围/cm−10.016~0.064 0.023~0.045 0.033~0.059 平均值/cm−10.039 0.038 0.044 水厂出水 去除率/% 30.21 26.62 26.69 范围/cm−10.029~0.068 0.025~0.042 0.026~0.048 平均值/cm−10.042 0.033 0.037 超滤出水 去除率/% 23.37 35.18 38.83 工艺。 参考文献 (References) [1] 李圭白, 杨艳玲. 超滤——第三代城市饮用水净化工艺的核 心技术[J]. 供水技术, 2007, 1(1): 1-3. [2] 王捷, 张宏伟, 贾辉等. 预处理技术在膜饮用水处理中的研 究进展[J]. 天津工业大学学报, 2005, 24(5): 98-104. [3] 董秉直, 陈艳. 混凝对膜污染的防止作用[J]. 环境科学, 2005, 26(1): 90-93. [4] 芮旻, 曹德意等. 微/超滤膜组合饮用水处理技术及工程应用 [J]. 中国给水排水, 2010, 26(8): 15-19. [5] 张丽华, 李圭白, 李星等. 用混凝-超滤法处理低温低浊水[J]. 膜科学与技术, 2007, 27(6): 59-62. [6] 郭伟峰, 白小东. 强化混凝工艺处理滦河低温低浊水的试验 研究[J]. 山西建筑, 2010, 36(12): 187-188. [7] 史惠婷, 杨艳玲, 李星等. 混凝-超滤处理低温低浊污染水试 验研究[J]. 哈尔滨商业大学学报, 2010, 27(2): 144-148. [8] 何文杰, 顾金辉等. 混凝–超滤工艺处理滦河水的中试研究 [J]. 中国给水排水, 2007, 23(9): 73-76. [9] 何文杰, 康华等. 莫混凝反应器处理滦河水中试研究[J]. 中 国给水排水, 2007, 23(7): 23-27. [10] 孙丽华, 李星等. 五种预处理方式对超滤膜处理松花江水的 能效比较[J]. 给水排水, 2007, 33(5): 133-136. [11] 董秉直, 刘凤仙, 桂波. 在线混凝处理污染水源水的中试研 究[J]. 工业水处理, 2008, 28(1): 40-43. |