文档介绍：超滤膜组合工艺及其深度处理饮用水的技术分析
我国以地表水为水源地,自来水厂多采用常规净水工艺包括混凝、沉淀、过滤和消毒。对于水质良好的水源,常规水处理工艺可以提供安全合格的饮用水。然而对于有机污染较严重的水体,处理效果却不能满足人们对水质的要求。近年来,随着超滤技术的发展和超滤膜价格的降低,超滤技术已经成为饮用水处理领域的研究热点,应用也越来越广泛。
1 超滤技术的概述
超滤的基本原理
超滤技术是一种以压力差为推动力,利用膜的透过性能,达到分离水中离子、分子以及某种微粒为目的的膜分离技术。~1 微米之间,填补了微滤和纳滤之间空隙。国内外学者提出超滤过程实际上同时存在三方面的情形:①溶质在膜表面以及微孔壁内产生吸附;②溶质的粒径大小与膜孔径相仿,溶质在孔中停留,引起堵塞;③溶质的粒径大于膜孔径,溶质在膜表面被机械截留,实现筛分。
超滤过程一般有两种方式:终端过滤和错流过滤。对浊度较低、水质较好的原水,一般采用终端过滤,这样可以大大降低工艺的能耗;对于浊度较高、污染较为严重的水,就采用错流过滤,这样可以避免大量的污染物累积在膜的表面,造成膜的污染,降低过滤性能。
超滤膜的形态结构和种类
超滤膜的横截面具有不对称结构。它一般是由一层厚度<1 微米,起到筛分作用的致密层和一层厚度较大(通常为125 微米)、具有海绵状或指状多孔结构的支撑层组成。目前,已经在工业生产和生活中常用的膜组件主要有:管式、板框式、卷式和中空纤维式等几种。中空纤维膜又有内压膜(致密层在内)、外压膜(致密层在外)和双向膜(内外都有致密层) 三种结构。总的来说,还是存在膜品种少、膜孔径分布较宽和性能不稳定等缺陷。
超滤膜对有机物的去除效果及影响因素
超滤膜的截留分子量范围一般为5000~10000ODalton,天然水体中有相当大一部分溶解性有机物的分子量低于该范围,导致超滤膜对其拦截效果很差。事实上,天然水中这一类的低分子溶解性有机物所占的比例往往较大。
Schnoor 等人报告lowa 河有90%有机物分子量低于3000Dalton, 75%的三氯甲烷的生成与低分子量的有机物有关;董秉直、曹达文等对我国长江、黄浦江、太湖、淮河的原水进行了分子量测定,发现分子量小于4000Dalton 的溶解性有机物所占的比例分别为66%、52%、62%、 56%。
超滤膜对有机物的去除,不同情况下差异很大。有学者用切割分子量为10 万Dalton 的中空纤维超滤膜对20 种不同的原水进行过滤, TOC 平均去除率为18%,UV25 的平均去除率为28%。同样为去除水中的TOC,Laine 等人用终端过滤的方式处理地表水,超滤膜对TOC 的去除率在42%左右。
所以,寻找合适的方式尽可能地减少这种差异,提高超滤膜的处理效率是关键。从膜方面着手,就是寻找新的膜材料或者对膜进行改性;从处理工艺方面着手,就是寻找合适的处理工艺与超滤膜相组合,从而达到优化处理的效果。
2 预处理对膜过滤性能的影响
水中的悬浮物、胶体杂质、细菌(病毒)等在过滤过程中会附着在膜表面,使膜受到污染,被截留的杂质也会迅速在膜的表面产生浓差极化现象;同时,水中部分细小的颗粒物会进入膜孔内使水通道堵塞,水体中的微生物及其代谢产物也