超滤膜技术在水厂中的应用

超滤膜技术在水厂中的应用

韩宏大

1,2

,　吕晓龙,　陈　杰

13

(1.天津工业大学,天津300160;2.天津市自来水集团有限公司,天津300040;

3.苏州立升膜分离科技有限公司,江苏苏州215152)

　　摘　要:　介绍了超滤膜的特性以及超滤工艺在水厂中的应用现状,并根据不同的工艺类型列举了应用实例,提出了超滤膜工艺在应用过程中存在的问题。超滤工艺将成为未来饮用水处理最有效的技术之一,具有很好的发展前景。　　关键词:　超滤;　水厂;　膜污染

中图分类号:TU991.24　　文献标志码:A　　文章编号:1673-935305-0014-03

ApplicationofUFiHanHongda

1,2

,Jie

3

(1.TianjinPolytechnicTChina;2.TianjinWaterworksGroup

Co.Ltd.,,Ch.SuzhouLitreeUltrafiltrationMembrane

Co.Ltd.,Suzhou215152,China)

　　andapplicationprogressofUFinwaterworkswerepresented,andsomeexampleswereaccordingtodifferentprocesses.ExistingproblemsofUFinoperationwerealsopro2posed.UFprocesswillbeoneofmosteffectivetechniquesfordrinkingwatertreatmentinthefuture,andhasgooddevelopmentprospect.

　　Keywords:　UF;　waterworks;　membranefouling　　水环境的污染带来许多新的水质问题,水厂常规处理工艺的局限性越来越明显

[1]

112　应用现状

。因此,膜法饮超滤技术最初用于化工和医药行业,20世纪80年代开始用于饮用水处理。近年来,超滤在水厂得到了广泛应用,而且处理规模也越来越大。应用超滤工艺的水厂中净化规模在20×10m/d以上的已有数座,超滤水厂的总处理量已超过800×10m/d。

3

4

4

3

用水处理技术在水厂中的应用也越来越广泛。

超滤膜的特性和应用现状1　

111　超滤膜的特性

超滤膜的孔径为0.05μm～1nm,操作压力一般

32

为0.2～0.4MPa,膜的透过速率为0.5～5m/(m・d),能够分离分子质量为500～1000000Dalton的大分子和胶体粒子

[2]

北美地区已有250多座超滤水厂,累计处理量达到300×10m/d。在美国1×10m/d以上的自来水厂已有42座,总处理量占美国自来水供应量的2.5%,并且许多新建水厂和老水厂改造项目越来越多地采用超滤工艺。

4

3

4

3

。

超滤膜有多种类型,在水厂应用较多的超滤膜

其材料主要为聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氯乙烯(PVC),运行方式可分为浸入式和压入式。

　　基金项目:天津市科技创新专项资金(05FZZDSH00500)

在欧洲,超滤工艺在水厂中的应用更为广泛,以

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小型水厂居多,但处理能力为1×10m/d以上的水厂已有33座。英国已有100多家水厂采用超滤

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膜技术,总产水能力已达到110×10m/d。在亚洲,超滤膜技术的应用在近几年的增长也

4

比较显著。新加坡已建成一期规模为27.5×103

m/d的大型水厂,日本的超滤膜产水能力已接近

43

400×10m/d。

新加坡、澳大利亚、荷兰、英国和以色列使用超滤工艺净化自来水的处理量分别占其自来水总供水量的12.0%,4.0%,3.1%,2.0%和1.2%。

入预氧化剂高锰酸钾和粉末活性炭,超滤膜出水浊度都小于0.1NTU,对CODMn的去除率一般在30%～50%之间,藻类全部去除。

②　ChestnutAvenue水厂该水厂位于新加坡的Chestnut,工艺流程如图3

所示。

图3　ChestnutAvenue水厂工艺流程

Fig.3　FlowchartofChestnutAvenueWaterworks

超滤膜工艺的应用实例2　

超滤膜工艺的主要特点是出水浊度低,水质稳

定,还具有其他诸多优点。按超滤膜在净水工艺中的作用划分,超滤工艺在水厂中的应用可分为替代混凝—沉淀—过滤工艺、替代沉淀—过滤工艺、替

[3]

水厂一期供水规模为27.3×10m/d,是目前

世界上已投入运行的超滤水厂中规模最大的。超滤工艺的目的是控制浊度、,超滤出水采用虹吸工艺,高差约9m,。ofBColumbia,工艺流

43

代过滤工艺以及作为深度处理工艺等几种类型。211　替代混凝—沉淀—过滤工艺

苏州市渡村水厂采用微絮凝—,流程如图1所示

。

图4　CityofKamloops水厂工艺流程

Fig.4　FlowchartofCityofKamloopsWaterworks

图1　渡村水厂工艺流程

Fig.1　FlowchartofDucunWaterworks

水厂供水规模为1×10m/d,主要去除浊度、

有机物和铁。在超滤膜前加入适量的絮凝剂后,超滤系统运行非常稳定,超滤膜出水浊度保持在0.1NTU以下,对CODMn的去除率一般在26%～50%之

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水厂供水规模为16×10m/d,春季枯水期水质极差,采用超滤工艺的目的是控制浊度、两虫(贾第虫、隐孢子虫)、嗅味。采用两级超滤系统,将一级超滤反洗水回收后再进行二级超滤处理,工艺的产水率达到99%以上。

④　Scottsdale水厂该水厂位于美国亚利桑那州的Scottsdale,工艺

流程如图5所示。

43

间,总铁都在0.1mg/L以下。212　替代沉淀—过滤工艺

①　杨柳青水厂

该水厂位于天津市西青区,其工艺流程如图2

所示。

图5　Scottsdale水厂工艺流程

图2　杨柳青水厂工艺流程

Fig.2　FlowchartofYangliuqingWaterworks

Fig.5　FlowchartofScottsdaleWaterworks

水厂供水规模为5000m/d,水质问题出现在

夏季高藻期,采用超滤工艺的目的是控制浊度、藻类和有机物。在超滤膜前加入絮凝剂,水质恶化时加

3

水厂供水规模为11.4×10m/d,主要解决的水质问题是嗅味、无机污染物砷和消毒副产物前体物。省略了沉淀工艺,絮凝后的水直接进入超滤工艺,颗粒活性炭工艺位于超滤之后,用于控制水中的

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嗅味。213　替代过滤工艺

①　ColumbiaHeights水厂

该水厂位于美国明达苏尼的Minneapolis,工艺流程如图6所示

。

图9　Columbine水厂工艺流程

Fig.9　FlowchartofColumbineWaterworks

在产水水质较差,供水量不足的问题,采用二级过滤

系统对老水厂进行改造,将砂滤池改为超滤工艺,水

图6　ColumbiaHeights水厂工艺流程

Fig.6　FlowchartofColumbiaHeightsWaterworks

水厂供水规模为26.5×10m/d,是目前北美运行规模最大的超滤水厂。面对美国水质法规的压力,对老水厂进行了改造,将传统的砂滤工艺改建为超滤工艺,以去除两虫,保障饮用水的微生物安全。

②　DuckRiver水厂该水厂位于美国田纳西州的Tullahoma,工艺流程如图7所示

。

43

回收率高达99%。214　作为深度处理工艺

①　Lakeview水厂

该水厂位于加拿大的Mississauga,工艺流程如图10所示

。

图10　Lakeview水厂工艺流程

Fig.10　FlowchartofLakeviewWaterworks

图7　DuckRiFig.7　Flater4×m/d,是北美老水

。产水规模从传统的

4343

3.6×10m/d扩大为5.4×10m/d,供水能力增加了50%。采用超滤工艺的目的是提高水厂的产水能力,控制水中的嗅味。

③　SouthSanJoaquinIrrigationDistrict水厂该水厂位于加拿大的Valleyhome,工艺流程如图8所示

。

43

水厂供水规模为26.1×10m/d,在臭氧—活性炭工艺之后采用超滤工艺,是目前最大的臭氧—活性炭耦合超滤的两级深度处理系统。超滤工艺主要是扩大传统制水工艺的产水规模并提高水质。

②　Vigneux水厂该水厂位于法国的Vigneux2sur2seine,工艺流程如图11所示

。

43

图11　Vigneux水厂工艺流程

Fig.11　FlowchartofVigneuxWaterworks

图8　SouthSanJoaquinIrrigationDistrict水厂工艺流程

Fig.8　FlowchartofSouthSanJoaquinIrrigation

DistrictWaterworks

水厂供水规模为13.6×10m/d,采用高效去除藻类的气浮和超滤组合工艺,主要目的是去除藻类、浊度和有机物。

④　Columbine水厂

该水厂位于美国科罗拉多州的Thornton,工艺流程如图9所示。

水厂供水规模为18.7×10m/d,

原有工艺存

4

3

43

水厂供水规模为5.5×10m/d,采用粉末活

性炭(PAC)吸附+超滤作为深度处理工艺,PAC平均投加量为8mg/L,采用生石灰调质,出水水质稳定。

3　超滤膜工艺在应用中存在的问题

43

①　超滤膜的制造成本高,膜寿命低,这使超滤工艺运行成本中折旧费较高,加大了自来水的生产成本。

②　无论是压入式还是浸入式超滤膜都需要压

(下转第28页)

60%,94%,100%,生物活性炭柱对三氯乙酸的去除

处理研究会2004年会论文集[C].2004.

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[6]　王占生,刘文君.微污染水源饮用水处理[M].北京:

率分别为96%,100%,100%。生物降解作用对卤乙酸的去除率随停留时间的延长而增大。

③　陶粒柱对两种卤乙酸的去除率随运行时间的延长不断提高,反映了生物膜的生长过程。④　新活性炭柱对不同卤乙酸的去除率随时间变化规律不同。随着时间增加,对二氯乙酸的去除率有下降又回升的过程,而对三氯乙酸则没有这个过程。参考文献:

[1]　CJ/T206-2005　城市供水水质标准[S].

[2]　王占生,刘文君.我国给水深度处理应用发展近况与

中国建筑工程出版社,1999.

E2mail:[email protected]

收稿日期:2007-10-17

存在的问题[A].中国土木协会水工业分会给水深度

(上接第16页)

力驱动。与常规工艺相比,超滤膜物理清洗和化学清洗频率较高,降低。

③　[4]

和生物污染性的有机化合物。、进行膜面预处理、进行原水预处理和定期清洗等方[5]

法。因此,为了延缓膜污染,提高超滤系统处理能力,降低运行费用,需要针对原水水质优化超滤工

[6]

艺运行条件,完善超滤膜污染控制方法。④　对超滤和其他工艺方法的联用需要进行系统化的应用研究。

⑤　通过提高超滤膜质量的稳定性和可靠性,超滤膜工艺在水厂的应用会越来越广泛。

,.超滤———第三代城市饮用水净化工

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[6]　胡保安,李晓波,顾平.基于低压膜过程的集成工艺在

结语4　

随着膜技术的进步、价格的不断降低以及超滤

工艺的日趋成熟,在一定规模上用超滤替代常规处理工艺已是经济合理的方式。超滤技术提供的优质饮用水可以给自来水厂带来显著的经济效益和突出的社会效益。随着老水厂改造步伐的加快,超滤在自来水处理中的应用规模会越来越大。

给水处理中的研究进展[J].给水排水,2007,33(1):

113-117.

作者简介:韩宏大(1967-　),　男,　教授级高工,　

研究方向为膜法饮用水处理技术。

电话:022-23940508E2mail:[email protected]收稿日期:2007-11-05