微污染水源水深度处理中超滤技术的应用探析_李东升.pdf

202312环境工程70Modern Chemical Research当代化工研究微污染水源水深度处理中超滤技术的应用探析李东升（酒钢集团榆中钢铁有限责任公司 甘肃 730100）摘要：超滤技术是目前微污染水源水深度处理的常见方法，在本次研究中，本文介绍了几种常见的超滤技术，分别为粉末活性炭/超滤组合工艺、混凝/超滤组合工艺；介绍了一种新的超滤技术，详细总结了该技术在微污染水源水深度处理中的效果；分析了采用超滤技术时的相关注意事项。根据本次研究结果可知，采用超滤技术可显著改善污水的浊度、COD以及氨氮水平，具有技术可行性，值得做进一步推广。关键词：超滤技术；微污染水源；浊度；COD中图分类号：X 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.12.023Application of Ultrafiltration Technology in Deep Treatment of Micropolluted Source WaterLi Dongsheng(Yuzhong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jiugang Group,Gansu,730100)Abstract：Ultrafiltration technology is currently a common method for deep treatment of slightly polluted source water.In this study,several common ultrafiltration technologies were introduced,including powder activated carbon/ultrafiltration combination process and coagulation/ultrafiltration combination process;Afterwards,a new ultrafiltration technology was introduced,and its effectiveness in the deep treatment of micro polluted source water was summarized in detail;Finally,the relevant precautions when using ultrafiltration technology were analyzed.According to the results of this study,the use of ultrafiltration technology can significantly improve the turbidity,COD,and ammonia nitrogen levels of wastewater,which is technically feasible and worthy of further promotion.Key words：ultrafiltration technology；micro polluted water sources；turbidity；COD水资源污染已经成为制约社会经济发展的重要因素，随着最新饮用水国家标准的完善，污水处理方法已经无法满足广大居民生产的生活要求，为解决上述问题，则需要寻找一种更加科学、有效的污水处理技术。与传统技术相比，超滤技术具有自动化程度高、产水水质稳定等优点，可最大限度上满足未来水资源处理要求，值得关注。1.几种常见的超滤技术(1)基础超滤技术常规的超滤技术在实际上属于膜分离技术的一种，在污水处理中以0.050.2MPa的压力为推动力，利用过滤膜的拦截能力将污水中的污染物截留在膜的表面，该技术可清除水中的杂质颗粒，完成水资源净化。目前超滤技术主要被应用在大分子化合物、胶体分散液与乳液等液体处理中，可满足可溶性小分子物质和高分子物质等溶液的分离与提纯等。(2)超滤的融合发展粉末活性炭/超滤组合工艺该工艺利用粉末活性炭特殊的物理结构（比表面积大、多孔隙）吸附水体中的污染物，并与超滤膜之间形成深度处理膜工艺，可大量吸附小分子有机物以及细菌、病原体等，弥补了传统工艺中无法清除有机物的问题。并且现有研究中也发现，粉末活性炭/超滤组合工艺对于解决超滤膜污染问题也有积极作用。该工艺的污水处理步骤为：A.生化处理。污水进入生化池后，在生化污泥以及碳浆等物质的作用下形成生物载体，之后污水经过生化分解后，所生成的污水可直接流入二沉淀池，此时泥水将会被分离。B.物化处理。二沉淀池处理后，流出的水可直接进入沉淀池做沉淀处理，此时水中添加聚丙烯酰胺做絮凝处理后实现固液分离，之后脱硫后流出的水用于下一步处理。C.添加粉状活性炭。向水中添加活性炭，再将水与粉状活性炭混合后，将其送入浸没式超滤分离池中。混凝/超滤组合工艺混凝/超滤组合工艺通过电性中和、吸附架桥等作用调整水中悬浮颗粒的尺寸分布情况，进而解决超滤膜无法清除溶解性污染物以及小颗粒污染物的问题。在混凝作用的影响下，该工艺可直接改变颗粒物表面电性质，处理后的滤饼层不会附着在膜表面，因此可提升污染物清理效果。目前该工艺主要有两种方法，分别为：A.将混凝形成的矾花清除后，再经滤膜过滤；B.不去除矾花而直接经滤膜过滤。该工艺的技术优势主要集中在以下几方面：A.真202312环境工程71Modern Chemical Research当代化工研究正满足绿色生产要求。在混凝/超滤组合工艺中可通过混凝剂清除污染物，因此可解决传统技术中存在的有机物大量累积问题，满足绿色处理的要求。B.效率高。与传统工艺相比，混凝/超滤组合工艺的降能耗效果满意，超滤精度高。C.适应性强。混凝/超滤组合工艺对于大部分种类的有机物均有满意的净化作用，如悬浮物、微污染物等，该工艺所提供的双重净化功能可增强纯化效果，并直接改善水质。目前混凝/超滤组合工艺的主要构成包括进水泵、超滤膜、浓缩液、反冲洗泵以及流量计等部分，在系统运行中，加药泵在管路中添加混凝剂后，使原水经过水泵在管路输送水体的同时达到实现混凝反应的过程，上述反应过程将产生细小矾花，且原水实现在线混凝土的同时即可进入超滤膜组件，此时超滤膜组件跨膜压力超过临界值限制时系统将会自动启动反冲洗泵2。在技术应用环节为提升污水净化效果，可使用中空纤维膜等材料，该材料的过滤方式为错流过滤，此时微污染水源水的预处理方式为混凝沉淀与在线混凝，符合未来污水处理要求，具有可行性。2.超滤技术在微污染水源水深度处理中的应用实例分析(1)超滤技术研究超滤技术体系研究某企业生产的超滤技术体系，如图1所示。图1 超滤技术体系结构图按照图1所介绍的体系，废水经过格栅收集装置后集中在调节池内，在调节池中增设潜污泵，该装置可将废水提升至原水箱中，此时提升管道上增设过滤器，可以将污水中的固体污染物清理干净。原水箱中废水按照上述流程依次通过超滤进水泵与叠片过滤器后，即可经超滤膜做外压式过滤。过滤后的水再与次氯酸钠混合后存储在产水箱中。产水箱中的水可经过回用泵提升至房顶回用水箱中，方便冲厕等日常使用。楼顶用水箱则增设了自来水补给阀门，当超滤装置产水量不足时，则可启动自来水补给阀门补水。与传统水资源过滤技术相比，本文所介绍的超滤技术优点表现为：A.将水资源过滤与使用结合在一起，保证该技术可适用于不同微污染水源水处理要求。B.运行成本更低。与传统技术相比，该工艺的运行成本低，以图1介绍的添加次氯酸钠为例，其每次添加量约为10mg/L，有助于控制成本。C.图1所介绍的系统结构简单，不需要使用技术复杂、繁琐的装置，这也为该技术推广提供必要支持。在图1所介绍的超滤系统中，应定期对超滤膜做在线化学清洗、物理冲洗等方法。其中在清洗时可用超滤产水，该系统的过滤周期约为30min，在过滤出水后即可用超滤产水分别做正反两次冲洗，冲洗时间均为30s。该系统每经过80个过滤周期后应先化学浸泡60min并清洗60s；化学清洗中可使用氢氧化钠以及次氯酸钠，二者的投加质量浓度均为500mg/L。混凝试验混凝试验在JJ-4A型六连搅拌器上进行，搅拌结束后倒出混凝液，用定性滤纸过滤并测定样本的各项指标。在该方法中可将搅拌好的水样静置60min，再取上清液超滤。超滤杯容积为300mL，每隔10s记录一次试验计算结果。为进一步评估超滤技术在水样处理中的可行性，本次实验维持在0.1MPa恒压条件下进行，最后记录超滤后的COD、浊度等数据。超滤膜水通量本次实验中用超滤杯死端过滤系统测量超滤膜水通量，其计算方法如公式（1）所示。tAVJ=0 （1）式中，0J表示膜通量，其单位为L/（m2h）；V表示污水量，其单位为m3；A表示超滤膜的有效过滤面积，单位为m2；t表示过滤时间，单位为h。在公式（1）计算中需要考虑温度等因素对过滤效果的影响，因此在本次设计中还需要校正数据误差，校正后的公式，如公式（2）所示。2 5ttJJ=校正25 （2）式中，校正J表示校正后的超滤膜膜通量；tJ表示校正膜通量；t表示温度为t时的粘滞系数，其单位为Pas；25表示温度为25时系统的粘滞系数。(2)污水净化效果分析表1 样本水质的测试结果水质指标测试结果水质指标测试结果COD（mg/L）187.353.19pH7.510.08SS（mg/L）202.823.42大肠菌数（mg/L）2.160.09总磷（mg/L）2.420.43浊度（NTU）82.422.75为判断上文介绍工艺的合理性，本文以某微污染水源水为研究对象，综合评估超滤技术在水深度处理中的应用效果。202312环境工程72Modern Chemical Research当代化工研究水样本统计本文所使用的微污染水源水质测试结果，如表1所示。处理效果A.浊度去除效果。浊度是评估水质污染情况的重要指标，浊度水平与水体中各类悬浮物、胶体、微生物的含量存在相关性，随着上述指标提升会严重影响光线通过水体的效果。因此为深入评估超滤技术的处理效果，应深入评估该技术在改善水体浊度中的可行性。在本次研究中通过连续选择80个过滤周期监测其浊度变化情况，每隔10个周期取一次水样进行检测，最终的测试结果，如图2所示。图2 超滤处理后水体浊度变化情况图3 超滤技术去除COD的效果根据图2所统计的各项数据可以发现，由于取样时间不同，水体的浊度虽然略有波动，但是整体相对稳定，在未处理前水样的浊度基本保持在（82.422.75）NTU左右。而在经过处理后，出水口的浊度均下降至5NTU以下，处理后的水质均满足城市污水再生利用 城市杂用水水质的相关标准。经过计算后，得出超滤处理技术使污水浊度清除率超过95%，这一结果也证明超滤技术可清除微污染水源水之间的浊度物质。究其原因可能为：本文所采用的超滤技术中，利用超滤膜可将大量的溶质吸附在膜表面，将溶质截留在孔中，实现筛分。B.超滤技术去除COD的效果。在微污染水源中存在大量油脂、细菌以及病毒等物质，其COD值整体处于较高水平。本文详细统计了超滤技术的COD清除效果，具体资料如图3所示。根据图3所统计的相关资料可以发现，本次实验中污水的COD含量约为（187.353.19）mg/L，而在经过处理后，COD的含量则下降至120mg/L，最高清除率高达50.3%。上述结果显示，超滤技术在降低污水中COD含量中发挥着积极作用，但是考虑到去除率波动特征，造成这一问题的主要原因为：在运行过程中，滤膜上有较厚滤饼层产生，虽然通量会有所下降，但滤饼层的存在对于小分子有机物的去除有一定的效果3。总体效果评估根据本文对超滤技术的应用价值展开分析后，本文选择第三方检测机构对污水样本处理前后的数据进行对比，对比结果显示，经过超滤处理后污水的pH值逐渐稳定，并且嗅觉上无不快感受；总大肠菌群未检出、COD明显下降，上述结果证明本文所介绍的污水处理方法取得满意效果（见图4）。图4 污水处理效果评价根据图4的对比结果可以发现，当微污染水源水经过超滤技术处理后，原本浑浊的水变得透明、清澈，该结果说明超滤技术取得了预期效果。3.结束语超滤技术满足微污染水源水深度处理要求，作为一种科学处理技术，相关人员通过超滤工艺可显著降低污水中的氨氮、COD，并降低污水的浊度，具有可行性。但是在技术应用中还要求相关人员能深入了解不同超滤技术的操作工艺，并认识到超滤技术预处理等方法，保证微污染水源水深度处理目标实现，这样才能全面提升污水处理水平，为更好地服务社会奠定基础。【参考文献】1吕银河.分析城市污水处理存在的问题及相关措施J.皮革制作与环保科技,2022,3(18):101-103.2黄彬,杨婷.生活污水深度处理中膜法水处理技术探讨J.城市建设理论研究(电子版),2022(24):55-57.3王伟,陈晓芳.超滤膜技术在水污染处理过程中的应用J.清洗世界,2022,38(04):1-3.4马凌雪.超滤技术在生活污水处理回用系统中的应用J.工程建设与设计,2021(17):78-79+91.5罗辉辉,余龙,翟娟,等.超声波协同超滤技术处理油田污水的研究与应用J.工业水处理,2020,40(06):51-55.【作者简介】李东升（1988-），男，蒙古族，本科，工程师，研究方向：给水排水。