高藻期超滤膜制水中试研究:超滤膜

　　摘 要：针对太湖水高藻期水质特征，以超滤膜为终端处理技术，前端有混凝沉淀技术、预氧化技术或吸附技术，形成组合工艺进行中试研究。研究结果表明：混凝沉淀超滤膜、高锰酸钾混凝沉淀超滤膜和高锰酸钾混凝沉淀粉末活性碳超滤膜3组组合工艺出水水质良好，出水浑浊度均低于0.1 NTU，藻类数量控制在2.5×104 个/L左右，其它检测指标达到生活饮用水卫生标准（GB 5749—2006）。高藻水中有机物以疏水性有机物为主，疏水性有机物是造成膜污染的主要因素，有效的超滤膜前段处理技术降低进入膜组件的疏水性有机物，缓解高藻期超滤膜污染。
　　关键词：超滤膜；组合工艺；高藻期；膜污染
　　中图分类号：TU99.24
　　文献标志码：A
　　文章编号：1674-4764（2012）04-0099-06
　　Pilot Investigation of Water Production by Ultrafiltration Process during High Algal Period
　　XU Hanga,b, CHEN Weia,b,YANG Jinhub, PAN Shaolinb，ZHAO Leib
　　(a. Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development on Shallow Lakes, Ministry of Education;
　　b. Environmental Science College, Hohai University, Nanjing 210098, P. R. China)
　　Abstract:On account of the characteristics of water in Taihu during high algal period, the pilot investigation was conducted with the combination of ultrafiltration membrane with coagulation, pre-oxidation technology or adsorption technology. The results show that the quality of influent water from the three combination processes: coagulation precipitation-ultrafiltration membrane, potassium permanganate-coagulation precipitation-ultrafiltration membrane, potassium permanganate-coagulation precipitation-power activated carbon-ultrafiltration membrane are preferred, with turbidity lower than 0.1 NTU, algae control in the number of 2.5 × 104/L, and other measured targets meet the drinking water standards (GB 5749—2006). The organic matter of high algal water mainly includes hydrophobic organic compounds which are major factors leading to membrane fouling. The effective pre-treatment before ultrafiltration membrane can prevent hydrophobic organic compounding into the membrane pore, which will effectively ease the membrane fouling during the high algal period.
　　Key words:ultrafiltration membrane; combination process; high algal water; membrane fouling
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　　水体富营养化会导致一定时期内藻类疯长，高藻水给饮用水处理带来了一系列的难题。高藻水影响混凝沉淀工艺的处理效能，堵塞和穿透滤池［1-3］；水中含有大量毒性很强的藻毒素，常规工艺对其处理能力有限；藻类新陈代谢和腐烂产生的恶臭物质易导致出厂水感官指标下降。目前，针对高藻水的研究还是以藻数量去除，保障常规工艺正常运行为主，相应的研究也集中在增加化学预氧化、投加粉末活性炭和改善混凝条件等强化藻数量去除的措施［4-8］。
　　随着膜技术的快速发展、膜性能的提高和价格的降低，以超滤膜为核心技术的组合工艺将成为第3代城市饮用水净化工艺的主要特征［9］。该技术能有效去除颗粒状物质，包括藻类、隐饱子虫、贾第鞭毛虫、细菌和病毒等微生物，确保饮用水生物安全性。在去除藻类方面，由于膜孔径小于0.1 μm，而藻类的大小在1 μm到几百μm不等，因此超滤膜在理论上可以将藻类完全截留。但在应用超滤膜去除藻类的过程中也存在另一个重要问题：藻类属于胶体类物质，易附着在膜表面造成严重的膜堵塞，即膜污染，这直接或间接的影响了超滤技术的应用，特别是在藻类爆发季节，会出现膜通量明显下降或者跨膜压差迅速升高的现象［10-12］。寻找一种有效的前端处理技术，改善藻类污染对超滤膜的影响，将会大大的扩展超滤膜在饮用水处理领域中的应用。
　　中试针对太湖水的水质特点，研究以超滤膜为核心的终端处理技术，前端有混凝沉淀技术、预氧化技术或吸附技术形成的组合工艺，考察组合工艺对有机物、藻毒素等污染物的去除效能，结合超滤膜的运行特性，以跨膜压差的变化为主要考察参数，充分利用有机物分级测定有机物表征方法，分析超滤膜污染的主要因素。