叢 鵬，傅金祥,郜玉楠

(沈陽建筑大學 市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

膜前預氯化處理汛后低溫偏高濁度飲用水

叢 鵬，傅金祥,郜玉楠

(沈陽建筑大學 市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

夏季洪水后的自來水廠的原水濁度會變得很高，進入冬季溫度降低而濁度仍然偏高，使得應用傳統(tǒng)工藝的自來水廠很難應對。應用超濾膜過濾可以有效降低高濁度水濁度，使原水耗氧量降低，提高出水質量，UV254下降，在膜前進行預氯化能夠將大量微生物、物質和藻類氧化，提高超濾膜的過濾能力及出水效果，低溫也使超濾膜膜孔收縮，更有助于過濾，而次氯酸鈉在膜前不僅起到氧化作用而且也減輕膜壓力，延長膜裝置壽命。

超濾膜；預氯化；洪水后低溫偏高濁度水

2013-08-16撫順發(fā)生了百年不遇的特大洪水，作為撫順水源地的大伙房水庫水濁度達到700～800 NTU。撫順自來水公司采用傳統(tǒng)工藝，即混凝-沉淀-過濾-消毒。傳統(tǒng)工藝適合處理濁度較低的原水，但對于這種超高濁度水已經(jīng)無法應對，只能通過大量加入PAC來降低濁度，但是大量加入PAC后，濁度的下降仍然達不到國家標準(GB5749-2006)，還會增加水廠出水費用，極大浪費資源。在2013年8月份洪水過后，緊接著進入2013年10月、11月冬季，溫度降低，但是由于洪水的發(fā)生，原水濁度也是在60～100 NTU之間，傳統(tǒng)工藝處理后，處理水濁度仍然在5 NTU左右，達不到國家制定的飲用水標準，即：GB5749-2006規(guī)定的飲用水出水濁度1 NTU以下。膜過濾技術是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用的一種固液分離技術，隨著新型膜材料的開發(fā)和膜成本的逐漸降低，膜過濾技術在水處理領域中的應用也日益廣泛。本文超濾膜采用中國海南立升生產(chǎn)的型號為LH3-1060-V型內壓式超濾膜組件，膜材料以聚氯乙烯(PVC)為核心原料，通過一定的改性，使其具有較強的抗污染能力，在成本和性能方面與同類膜產(chǎn)品相比具有一定的優(yōu)勢。并用膜前預氯化的方式處理撫順洪水過后的低溫偏高濁度水。

1 原水水質和膜工藝特性

1.1 原水特性分析

遼寧省撫順市冬季平均氣溫在零下十幾攝氏度，洪水過后，冬季的水溫平均2 ℃，原水濁度50～60 NTU，經(jīng)過沉淀后的沉淀水平均濁度15 NTU。本工藝結合水廠原有工藝，采用混凝沉淀后的沉淀水作為膜進水(即水廠沉淀后水為本文原水)，這樣不僅使水廠原有設施得以利用，而且減輕了膜負荷。原水平均溫度為2～5 ℃，pH為7.3～7.6，濁度為5.74～14.6 NTU，CODMn為2.1～2.8，UV254為0.067～0.096。

1.2 試驗工藝流程

試驗裝置的工藝流程如圖1所示，本裝置的處理能力2～3 m3/h。原水經(jīng)加藥混合反應后，先經(jīng)過自清洗過濾器去除較大顆粒物，再進入超濾膜組件過濾產(chǎn)水。膜處理單元的過濾周期為30 min,反沖洗歷時1 min,反沖洗水為濾膜產(chǎn)水,整個動作由PLC自動運行控制。本實驗中裝置流量設定為2 m3/h。

1.潛水泵；2.手動球閥；3.流量計；4.原水箱；5.增壓泵；6.壓力表；7.刷式自清洗過濾器；8.氣動球閥；9.壓力傳感器；10.柱式中空纖維膜組件；11.反洗泵；12.產(chǎn)水箱；13.空壓機

1.3 膜工藝參數(shù)

試驗采用海南立升公司生產(chǎn)的LH3-1060-V型內壓式中空纖維膜，膜材料為PVC合金，膜絲內外徑為1.0 mm/1.6 mm，截留分子量50 000 Da，膜面積40 m2。

2 預氯化分析

2.1 預氯化原理

NaClO為強氧化劑，能有效氧化覆蓋在膠體表面的有機涂層，使其易于超濾膜分離去除，同時次氯酸鈉的氧化作用能影響水中溶解性有機物親水性能，從而增加對水中溶解性有機物的去除境地超濾負荷。

投加NaClO能在一定程度上緩解膜污染，有效降低膜的跨膜壓差。

2.2 NaClO最佳量的確定

NaClO最佳量的確定是由燒杯實驗確定，攪拌實驗又稱燒杯實驗，由于它能簡便地模擬凈水廠中混合、絮凝、沉淀等凈水過程，因而廣泛地用于凈水廠的日常運行管理、技術改造和科學研究。

本實驗采用六聯(lián)攪拌機，將6個完全相同的燒杯放在攪拌器下，在燒杯中倒入100 mL的原水，然后分別用注射的方法在燒杯中加入1 mg/L、2 mg/L、3 mg/L、4 mg/L、5 mg/L、6 mg/L濃度的NaClO。先以n=300 r/min的攪拌速度進行快速攪拌，0.5 min后，將六聯(lián)攪拌器轉速變?yōu)閚=100 r/min中速攪拌，進行10 min，再將轉速調至n=50 r/min慢速攪拌，進行10 min。最后將攪拌后的水靜沉10 min。用注射器在靜沉后的燒杯水面下8 cm處去上清液測量濁度和CODMn。

燒杯試驗確定NaClO在不同濃度下出水濁度、CODMn和pH的對比，如表1所示。

表1 燒杯試驗結果

在投加NaClO為6 mg/L時，所處理的水在濁度和CODMn都達到最小值。在滿足最佳經(jīng)濟條件的情況下，確定NaClO為6 mg/L時為最佳投藥量。

3 結果與討論

試驗中使用的膜前氧化劑是NaClO,最佳投加量為6 mg/L,最佳絮凝時間為15 min，最佳膜清洗時間為15 min，膜流量設定為2 m3/h。

本試驗時間為洪水過后11月份至次年4月份，水溫較低，但是濁度偏大。

1)濁度的去除效果。圖2為膜前預處理水和原水效果的對比。

圖2 膜出水和原水出水濁度對比

由圖2可知，在洪水過后的低溫偏高濁度期(沉淀水濁度為5.22～10.8 NTU)，沉淀水經(jīng)預氯化直接過濾時，超濾膜的出水濁度均為0.1 NTU，濁度的平均值僅為0.091 NTU；濁度的去除率為90.1%，預氯化直接膜過濾對原水的濁度去除效果非常好，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，究其原因是膜工藝處理原水時膜對污染物料號的過濾能力以及NaClO對污染物的強氧化作用。

2)CODMn的去除效果。從圖3可以看出，洪水過后的沉淀水水質極其不穩(wěn)定，試驗原水CODMn在1.9～3.6 mg/L條件下，預氯化直接超濾出水的CODMn在1.1～1.9 mg/L之間，平均值為1.40 mg/L；CODMn的平均去除率為41.9%，直接超濾對原水中有機污染物的去除效果良好。在試驗原水水質條件下，預氧化直接超濾出水的CODMn通常能夠滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)CODMn<3.0 mg/L的要求。

圖3 膜出水和原水CODMn的對比

3)UV254的去除效果。從圖4可以看出，試驗的原水水質UV254的范圍為0.062～0.135，膜出水的平均值0.033，UV254的去除率為67%。濾膜直接對UV254的去除效果良好，主要原因為NaClO在預氯化過程中將大部分細菌微生物已經(jīng)氧化去除，使得膜出水效果良好。

圖4 膜出水和原水UV254的對比

4)水中有機物的去除。在原水中平均細菌總數(shù)為32，大腸菌群數(shù)為2個，在膜出水中均未檢測得到有細菌和大腸菌群，這與預氯化的幫助有很大關系。

4 結 論

1)膜前預氯化能有效地氧化膜前過濾的有機物和無機物，使膜出水水質提高，減輕了膜的壓力，延長膜使用壽命。

2)當采用膜前預氯化過濾原水時,超濾膜出水濁度的去除率為90.1%,對CODMn的去除率為41.9%,對UV254的去除率為67%。而且膜出水水質都比較平穩(wěn)，不會出現(xiàn)大的波動，這充分說明膜處理飲用水的優(yōu)越性。

3)超濾膜裝置凈水效果較傳統(tǒng)工藝處理效果優(yōu)越，當今技術使得膜絲價格越來越低，使用傳統(tǒng)工藝的老水廠應結合其原有工藝即混凝-沉淀再和膜工藝配合使用，不僅降低膜污染，而且使得原有工藝不必浪費，并可在今后大范圍推廣。

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[責任編輯：郝麗英]

WatertreatmentforlowtemperatureandhighturbiditybyusingprechlorinationofUFafterflood

CONG Peng,FU Jin-xiang，GAO Yu-nan

(School of Municipal and Environmental Engineering,Shenyang University of Architecture,Liaoning 110168,China)

After a flood in summer，the turbidity in waterworks is high，while in the winter，though the temperature is low，the water work with the tradition ways is hard to deal with the low temperature water. Because of the flood,the turbidity is still high.Using UF is a right way to make the turbidity lower,it can make the oxygen consumption and the UV254lower. In the end,the quality of water is improved. Prechlorination of UF can oxidize a lot of microorganism，and also can improve filtration of UF.The low temperature can help the UF for which it can draw back because of the low temperature.Sodium hypochlorite not only oxidizes the things but also helps the pressure of UF.This way can prolong the life of UF.The ways provide suggestions for the water works.

UF;prechlorination;water of low temperature and a bit higher turbidity after flod

2014-06-12

叢鵬(1989-)，男，碩士研究生，研究方向：飲用水處理.

X703

A

1671-4679(2014)05-0031-04