EAC_UF系统制备优质饮用水的试验研究_裴亮

治理微污染水和生产优质饮用水是人们的普遍关注的问题，微污染水水质的变化使得传统水处理工艺很难适应。超滤（UF）膜截留物质相对分子质量大、操作压力小、运行成本低等优点，在水处理领域获得广泛应用，实际应用中UF膜对某些有机物或溶解性小分子物质难以有效的去除，需要与其他工艺相结合或联用[1-2]。多孔性物质活性炭具有较大比表面积和较强吸附能力，在化工产品的吸附脱色和废水处理中广泛应用。近期从改变活性炭特性的角度出发而研制的压缩活性炭（EAC），其炭粒之间形成了特定的立体交错网状结构，比表面积高，不但有较强的吸附作用，而且可更好地去除粒径大于孔隙尺寸的物质[3-7]。本研究以聚丙烯腈（PAN）为膜组件，与EAC联用，进行了优质饮用水制备的试验，研究EAC-UF系统对COD、Cl-、浊度和Fe3+等的去除效果。1装置和方法1.1试验装置试验装置如图1所示。膜组件采用的进口内压式中空纤维亲水性PANUF膜，截留相对分子质量为105，膜孔径为0.01μm，有效膜面积为9m2。处理水量为10m3·d-1，膜的冲洗采用水力反洗加空气，每2h冲洗1次。系统为全自动控制运行。1.2试验方法试验采用以自来水为主体，投加微量生活污水组成的模拟微污染水，其水质见表1。UF膜组件采用错流速度为0.2m·s-1的运行方式，原混合液由离心泵以恒定的压力（0.06MPa）输送到UF膜，由调节阀控制系统进水量恒定，pH=6～9。装置每天运行约6～8h，对比UF出水、EAC出水和EAC-UF出水水质，考察对CODMn、Cl-、浊度和Fe3+等的去除效果。2结果与讨论2.1CODMn的去除系统对CODMn的去除情况见图2。EAC－UF系统制备优质饮用水的试验研究裴亮1,2，王理明2（1.中国科学院地理科学与资源研究所，陆地水循环及地表过程重点实验室，北京100101；2.西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048）摘要：采用压缩活性炭-超滤（EAC-UF）组合工艺处理微污染水制备优质饮用水，考察该工艺去除CODMn、Cl-、浊度和Fe3+的效果。结果表明，EAC-UF不仅能有效地去除有机物、浊度，对铁和Cl-也有较好的去除效果，且出水中悬浮物SS、细菌和大肠菌群数未检测出。该工艺运行稳定，出水水质满足GB5749－2001要求。关键词：超滤膜；压缩活性炭；水处理；膜分离；饮用水中图分类号：TU991.27文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)10-0103-003收稿日期：2011-01-20基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（41001131，51009126）；中国科学院西部行动计划项目（KZCX2-XB2-13）；西安理工大学优秀博士学位论文研究基金（602-210805，602-210804）作者简介：裴亮（1982－），男，博士，助理研究员；从事水资源高效利用研究联系电话：18710151743；E-mail：pellys_0311@163.comρ(Cl-)/mg·L-1浊度/NTUρ(Fe-)/mg·L-1表1试验原水的水质Tab.1QualityindexofexperimentalrawwaterCODMn/mg·L-16.1～11.40.56～3.210.63～3.120.71～2.11图1EAC-UF系统工艺流程Fig.1ProcessflowdiagramofEAC-UF第37卷第10期2011年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.10Oct.,2011103DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.10.027从图2可以看出，单独UF对CODMn的去除率在15%～32%左右，EAC对CODMn的去除率为40%～62%；EAC-UF组合系统对CODMn的去除率在55%～82%，出水CODMn在2.3～3.6mg·L-1左右，水质较好，满足GB5749－2001的水质标准[8]。UF对水中有机物的去除效率不高，所以不能单独作为饮用水深度净化的主体工艺。UF膜的除污染机理为筛分截留，故仅能去除相对分子质量较大的污染物。尽管UF膜对小分子亲水性物质的截留率很低，但它会使膜通量明显下降，因此当用UF膜净化饮用水时需加预处理工艺以去除水中的大部分有机物。EAC比较适合做UF膜的预处理是因为EAC是由压缩经烧结后的细炭粉而制成的，比表面积更大，对有更高的吸附有机物的能力；并且炭粒之间具有相当于颗粒炭的过渡孔的几微米的孔隙，水流从孔隙之间流过增加了EAC的吸附能力，从而起到对大分子有机物起到的机械截留作用，而且EAC也具有一定的厚度，可起到多层截留作用[9-12]。2.2Cl-的去除系统对Cl-的去除情况见图3。图3表明，原水中的余氯含量很高，有时超过质