臭氧预氧化对城市二级处理水中残留_省略_量分布的影响及超滤膜阻力变化分析_王磊

文章编号:1007-8924(2006)02-0027-05臭氧预氧化对城市二级处理水中残留有机物分子量分布的影响及超滤膜阻力变化分析王磊,王旭东,刘莹,段文松(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西安710055)摘要:利用对城市二级处理水进行了臭氧预氧化,测定了水中残留有机物的分子量分布,并采用PVDF超滤膜对不同分子量分布的二级处理水进行了过滤.结果发现,水中有机物的分子量分布对膜的阻力构成影响很大,堵孔阻力和滤饼阻力对膜污染阻力起控制作用,有机物分子量分布与膜阻力之间有如下关系:1)2/151特别是d/>5/3的有机物则是形成膜表面滤饼的主体.关键词:膜阻力;膜污染;分子量分布;超滤膜;二级处理水中图分类号:X703.1;TQ028.8文献标识码:A膜技术已经在给水、污水处理中得到了一定程度的应用,并越来越显示出其优势.然而在膜高度去除水中无机、有机污染物的同时,膜污染引起的透水性能的降低成为膜分离技术普及应用的中心课题之一[1,2].以往研究结果表明[3],有机物质是引起膜污染的主要原因之一,而且高分子有机物是产生膜表面滤饼阻力的主要原因.本试验以西安市某污水厂生物处理二级处理水为原水,利用臭氧预氧化来改变水中有机物的分子量分布,探讨水中有机物分子量分布对超滤膜阻力构成的影响.1试验部分1.1分子量分布试验原水的臭氧预氧化采用静态试验,静态反应器有效容积为500mL.分子量分布采用超滤膜平行过滤法.所用滤膜为0.45μm微孔滤膜、截留分子量分别为5万、3万、1万、0.4万的PES(聚醚砜)系列超滤膜(中国科学院上海应用物理研究所生产).分子量分布试验装置采用中国科学院上海应用物理研究所生产的SCM杯式超滤系统,过滤面积为3.32×10-3m2.压力驱动采用纯氮气,过滤压力为0.1MPa,出水通量采用电子天平测定.每个条件实验进行两次.TOC仪为岛津TOC-5000A.1.2超滤膜阻力构成试验根据达西公式:J=ΔpμR式中,J为膜通量,L/(m2·h);Δp为系统压力,Pa;μ为水的黏性系数,Pa·s;R为膜透水阻力,1/m.本试验将超滤膜过滤阻力分为膜固有阻力Rm、吸附阻力Ra、表面滤饼阻力Rc、内部堵孔阻力Rg和浓差极化阻力Rcp等五部分.各部分阻力确定步骤如下:(1)用纯水做透水试验,得出Rm;(2)将膜浸泡在试样中,经过24h后,用纯水进行透水试验,得出Rm+Ra;(3)将膜浸泡在试样中,再经过24h后,用水样进行透水试验,得出Rm+Ra+Rc收稿日期:2004-07-23;修改稿收到日期:2005-03-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(50308023)作者简介:王磊(1971-),男,陕西铜川人,工学博士,副教授,从事水的膜处理理论与技术、污水的再生利用理论与技术等研究.电话:(029)82202522(H)13509182229,E-mail:wanglei0178@yahoo.co.jp第26卷第2期膜科学与技术Vol.26No.22006年4月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYApr.2006DOI:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2006.02.007+Rg+Rcp;(4)将上述步骤使用过的膜进行纯水透水试验得出Rm+Ra+Rc+Rg;(5)将步骤(4)使用过的膜表面附着物擦洗掉后,进行纯水透水试验,得出Rm+Ra+Rg;(6)综合上述步骤分别得出Rm,Ra,Rc,Rg,Rcp.2结果与讨论2.1臭氧预氧化对原水有机物分子量分布的影响试验采用臭氧对原水进行了氧化预处理,并对预处理前、后水中有机物的分子量分布情况进行了测定,图1～图5分别为原水及不同臭氧预处理时间水中有机物的分子量分布测定结果.图1二级出水分子量分布Fig.1Molecularsizedistributionofsecondaryeffluent图21min臭氧水分子量分布Fig.2Molecularsizedistributionofsecondaryeffluentafter1minozonation在图1中<4kDa的小分子有机物占54.1%,分子量在30k～50kDa的中间分子占18.8%,>0.45μm的颗粒态有机物占8.5%,分子量>50kDa和10k～30kDa的有机物分别占到6.1%和9.5%.图2的分子量分布情况与图1相似,分子量图35min臭氧水分子量分布Fig.3Molecularsizedistributionofsec