黄河刘家峡库水直接-混凝超滤给水处理效果研究

第36卷第4期2016年8月膜科学与技术ME任}RANESCIENCEANDTECHNoL0GYVo1．36No．4Aug．2016黄河刘家峡库水直接／混凝超滤给水处理效果研究丁昀，岳鹏，杨庆b，张跃端，王少锋，蔡成萍(兰州交通大学a．环境与市政工程学院；b．寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心，兰州730070)摘要：黄河刘家峡库水具有低温低浊、水质优良的特点，十分有利于采用超滤给水处理技术提供高品质生活饮用水．用直接超滤与混凝超滤的平行对比试验研究刘家峡库水的处理效果及其膜污染情况．结果表明：两种处理工艺的浊度处理差异很小且效果优良，都恒低于0．2NTU；当混凝剂三氯化铁的投加量为35mg／L时，混凝超滤对紫外吸光度(UV2)去除率达到了56．259／6～80．O09／6，而直接超滤对UV25的去除率仅为7．84～27．50；运行通量趋于稳定时，混凝超滤膜相对通量是直接超滤的1．86倍；混凝过程能有效地降低超滤膜的滤饼层污染与吸附污染；与直接超滤相比，曝气清洗、水力反洗和超声波清洗对混凝超滤所用超滤膜的清洗效果更好．关键词：超滤；给水处理；刘家峡库水；膜污染中图分类号：TQO28．8文献标志码：A文章编号：1007—8924(2016)04—0119—07doi：10．16159／j．cnki．issnl007—8924．2016．04．018随着材料科学和城市饮水净化技术的发展，超滤工艺被越来越普遍地应用于城市饮用水净化．超滤工艺具有占地面积小、自动化程度高、运行维护简单、处理效果稳定、对水的天然属性影响和干扰小、出水更有利于人体健康的优点[1]．因此，将超滤工艺应用于刘家峡库水处理，能避免传统工艺的缺陷，取得高质量的生活饮用水[2]．刘家峡水库位于甘肃省永靖县，属于北方区的黄河上游中营养高山峡谷湖泊型水库，以大夏河、洮河以及黄河主干道为水源，出口于黄河．水库设计正常蓄水位1735m，最大长度60km，水面最宽处6km，水域面积达130km2，正常水位水深31．16m，最大水深78．O0m，蓄水量约57亿m。．黄河在刘家峡水库上游流经地区青藏高原没有大型工业城市，库水浊度、有机物含量低，水藻少，水质优良接近地表I类水体水质．春季和秋冬季水温低[3](2～1O℃)，是规划建设中的兰州第二水源地．刘家峡库水作为缓流水体，具有低浊度的特点，造成常规净水工艺难以取得良好的除浊效果．采用超滤技术对刘家峡库水进行给水净化(深度)处理具有很好的技术适用性和应用前景，能为兰州及其周边城镇提供高品质生活饮用水．本文以黄河刘家峡库水作为试验原水，研究直接超滤与混凝超滤对刘家峡库水水质的净化效果及其膜污染情况，为以超滤为核心的净水处理工艺在兰州第二水源建设中的应用提供技术可行性参考．1实验方法与仪器1．1原水水质试验原水取自刘家峡库水，试验期其主要水质指标如表1所示．1．2超滤净水处理工艺方法刘家峡库水属于近工类地表水体水质，故膜前无需进行深度净化处理．但因含有一定量的天然有机物和浊度物质，根据国内外超滤水厂运行经验和相关研究，以上物质的种类和浓度对超滤膜污染会收稿El期：2015—09—23；修改稿收到日期：2015—11—25基金项目：兰州市科技攻关项目(2015—3—92)第一作者简介：丁昀(1975一)，女，辽宁辽源市人，副教授，研究方向为水处理技术，E-mail：dingyun@mail．1zjtu．cn第4期丁昀等：黄河刘家峡库水直接／混凝超滤给水处理效果研究·121·由于温度对膜通量的影响很大，因此需要对温度进行校正，将膜通量统一折算到温度为25℃时的通量[引．按式(2)计算：J￡(25)一￡(×一I／wT。(2)式中，为T温度时的膜通量，L／(m2·h)；Jf(25)为25℃时的膜通量，L／(m2·h)；为T温度时水的黏度，Pa·S；5为25℃时水的黏度，Pa·s．为消除实验中不同膜组件的膜片实际面积可能存在微小差异引起的误差，以相对通量J／J。来比较不同膜组件的膜在超滤过程中通量变化情况，同理以相对累积产水量V／J。来反映超滤过程中累积产水量变化．J为膜通量；V为膜累积产水量；J。为膜去离子水通量．．．1．6膜过滤阻力解析由达西定律，膜通量可表示为：J一(3)根据膜污染串联阻力模型，可将膜阻力作如下划分[43：R—R+Rf—R+R+Ri+R(4)式中，R为过滤总阻力，m_。；R为膜固有阻力，m_。；R{为膜污染阻力，m～；Ri为浓差极化阻力，代表由浓差极化现象引起的阻力，m；R为滤饼层阻力，代表由滤饼形成而产生的阻力，m；R为吸附阻力，代表由污染物在膜面及膜孔内的吸附而产生的阻力，m一；其中由膜表面滤饼层和浓差极化所造成的通量下降被认为是可逆的，即用水力清洗可恢复；不可逆膜污染大多是由污染物进入膜孔，并在孔道壁面沉积和吸