氧化预处理延缓超滤膜污染试验研究

第37卷第2期1022011年2月水处理技术TECHNoLOGYOFWATERTREATMENTV0l_37NO．2Feb．，2011氧化预处理延缓超滤膜污染试验研究桂学明，李伟英，赵勇，刘亮，，华伟，陈清5(1．同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092：2．同济大学长江水环境教育部重点实验室，上海200092；3．苏州市水务局，江苏苏州215011；4．苏州市自来水公司，江苏苏州215002；5．苏州立舁膜分离科技有限公司，江苏苏州215152)摘要：分析了膜前氧化对超滤膜污染规律和水中有机组分构成的影响，并对延缓膜污染的机理与方法进行探讨。结果表明，试验所用3种氧化剂KMnO、高锰酸钾复合盐(PPC)、H2O2均能延缓膜污染进程，在投加量为1mg·L-t条件下，预处理效果PPC>KMnO4>HO；KMnO4和PPC对uV的去除效果优于溶解性有机物，表明2种氧化剂优先去除含有双键的疏水性有机物；通过研究氧化剂投加量对比紫外吸光度变化的影响，说明氧化作用使水中腐殖质类成分向非腐殖质类成分转化。关键词：膜污染；预氧化；超滤；有机物中图分类号：TQ028．8文献标识码：A文章编号：1000．3770(2011)02．0102．004超滤(UF)膜可有效去除细菌、病毒和部分大分子有机物，具有占地面积小、分离效率高、自动化程度高、不产生二次污染等优点，越来越受到人们的重视【”。然而，膜滤过程中的膜污染成为其推广应用的主要障碍。膜污染能降低膜的渗透性，引起膜组件频繁化学清洗，进而缩短膜寿命，增加经济成本[2]。水中有机物(NOM)是造成膜不可逆污染的主要物质，虽然常规预处理工艺如混凝一沉淀或活性炭吸附可以去除部分NOM，降低膜有机物含量，但其延缓膜污染的效果目前仍存在争论[3]。因此，研究高效的预处理工艺是维持超滤工艺高效运行和规模化应用的关键所在。氧化剂具有氧化和杀菌双重作用，因而能够降低膜污染潜能】。本试验以太湖水为原水，采用水处理中常用的高锰酸钾(KMnO)、高锰酸钾复合盐(PPC)、双氧水(H20)等3种氧化剂，研究不同氧化预处理降低或减缓膜污染的效果。1材料与方法1．1原水水质试验用水为太湖原水，试验期间水质参数如表1所示。表1试验用水水质Tab．1Qualityparametersoffeedwaterused项目数值项目数值pH7．83p(Na+)／mg‘L44．O5电导率／IxS·cm～434．3p(K+)／mg。L4．925温度／℃l8．5p(Mg~)／mg·L。9．275COD—mg·L-3．6p(Ca2+)／mg·L42．7浊度／NTu23．8p(TDS)／mg·L’289色度17．5p(NO3-)／mg·LO．038UV4／cm～0．067p(SO42-)／mg·77SUVA／L·m·mg。。1．88p(NH4+-N)／mg·L0．35p(DOC)／mg。L3．57p(DO)／mg。L8．44注：DOC为溶解性有机物，TDS为总溶解性固体，SUVA为比紫外吸光度。1．2试验装置试验流程见图1，采用恒通量终端过滤方式。图l试验工艺流程Fig．1Schematicdiagramofbeneh—scaletest收稿日期：2010．04．19基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项课题(2008ZX07421．006)；苏州市重点科技支撑项目(ZS0801)作者简介：桂学明(1987一)，男，硕士研究生，研究方向为水处理理论与膜处理技术联系作者：李伟英，博士，副教授；联系电话：13601895068，E．mail：1231wyktz@tongji．edu．cn104水处理技术第37卷第2期‘从表3可以看出，3种氧化剂ATMP的关系为PPCKMnO4>H202。合理的解释是，PPC对于有机物的去除效果较好，且与辅剂之间的协同作用更能有效的延缓膜污染进程；而KMnO的氧化中间产物为MnO：，其大小为纳米级，易吸附在膜表面，增大UF膜跨膜压差；对于H20而言，其对有机物的去除效果较差，且其较高的氧化性将更多大分子有机物氧化成小分子有机物，堵塞膜孔，使跨膜压差有较大变化。2．2氧化剂对水中有机组分的影响图5所示，以氧化膜滤后水的uV：与原水uV：比(A／A。)表示不同氧化剂投加量对水中uV去除效果的影响。投加量／rag·L图5氧化剂投加量对U、去除效果影响Fig．5EfectofadditionofoxidantonremovalOfUV从图5可以看出，随着氧化剂投加量的增加，A／A。表现出不同的趋势。对KMnO和PPC而言，随着氧化剂投加量的增加，A／A逐渐降低，即去除率随之逐渐增大，且KMnO效果较PPC好，表明更多的有机物被KMnO氧化，