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标题 市政污水处理中膜处理技术的应用
范文 李建军



摘要：随着科技的不断进步，越来越多的技术被广泛用于市政污水处理，如BAF、A2/O法等，此类污水处理法往往需要掺加一定量化学药剂才能去除污水内细菌、有毒物质，同时极易产生二次污染问题。如何实现低能耗、高效率地完成污水处理工作显得尤为重要。目前在纯水分离、净化饮用水等方面膜技术得到了广泛应用，相比其他处理法，超滤工艺的特点可归结为低成本、极易制备，且性能良好。
Abstract： With the continuous progress of science and technology， more and more technologies are widely used in municipal wastewater treatment， such as BAF， A2/O， etc. Such wastewater treatment methods often require the addition of a certain amount of chemical agents to remove bacteria and toxic substances from the wastewater， which is easily lead to secondary pollution problem. How to achieve the completion of sewage treatment work in a low-energy and high-efficiency way is particularly important. At present， membrane technology has been widely used in pure water separation， purification of drinking water， etc. Compared with other treatment methods， the characteristics of ultrafiltration process can be attributed to low cost， easy preparation and good performance.
关键词：市政污水处理;膜处理技术;超滤工艺
Key words： municipal wastewater treatment;membrane treatment technology;ultrafiltration process
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）13-0214-02
1 膜处理技术原理及特点
1748年由Abblenallet（法国科学家）首次发现膜分离现象后，大量学者专家展开了膜研究。相比传统分离过程相比，如过滤、精馏、脱色等，膜分离技术操作更便捷、设备更紧凑，更能降低能耗。目前在水处理领域膜处理技术已经得到了广泛应用。膜处理技术具有较为简单的工艺原理，是在过滤环节，经泵加压作用，按照一定流速，料液顺着滤膜表面流动，相比膜截留分子量的物质分子，较大时则无需透过膜直接可向料罐内流入;较小时则构成透析液。因此膜系统共有回流液、透析液两个出口。一定时间内一定膜面积流出的透析液量可被看做是膜通量，也可称为过滤速度。膜分离过程可看做是一个物理过程，按照孔径大小划分，包含微滤膜、超滤膜、纳滤膜等类型，其选取的过滤方式为错流过滤、死端过滤法。其特点如下：
①无相态变化。可始终存有原来的样子，具有极低的能耗，相比蒸发浓缩其费用仅为其10～30%。
②无化学变化。作为一个纯物理过程，膜处理过程中不需要使用化学试剂等。
③良好选择性。物质分离可在分子级内实施，相比其他滤材，具有极大优势。
④适应性强。处理规模无限制，操作便捷，便于自动化。
⑤能耗低。仅用電能即可驱动，具有较低能耗。
2 实验分析
2.1 实验装置及方法
在膜组件内污水过滤的方式为内压错流法，对膜组件两端阀门适当调节，可保证系统能够恒压运作，通过滤液体积测定，将膜通量计算出来。同时也可利用阀门调节的方式，保证滤液流量不变。因本实验选取膜组件相同，因此膜有效面积也具有一致性。因此在不改变滤液流量的前提下，可看做是恒通量运作，利用膜组件两端压力变化情况，将系统内跨膜压差计算出来。
本实验选用PVC超滤膜错流过滤装置，其污水处理流程为：
第一，污水由污水处理厂取出，通过超滤膜处理后，获取过滤液实行二级处理;
第二，过滤液经二级超滤后，直接实施第三次超滤处理，重复进行上述过程，直到滤液与相关排放标准相符;
第三，所有浓缩液向原料槽内返还，并均匀混合原料液，随后再次过滤处理;
第四，污水经各级处理后，即可对其水质变化情况进行分析、检测。
2.2 试剂及分析方法
根据污水处理厂实际情况，实验试剂及材料可选用硫酸汞、去离子水、超纯水、0.45μm醋酸纤维微孔膜等。水样模拟配置时，需向250mL的0.01mol/L NaOH溶液内掺加适量腐殖酸粉末，经24h溶解后，通过移液管量取50mL加入1L去离子水内，通过NaOH、HCI进行pH调节，待其值达到7.05时，即可进行总需氧量的计算，即TOC=21.02mg/L。
本实验选取改性PVC中空纤维超滤膜材料，其过滤面积为0.8㎡，孔径为0.01μm，长度为24.7cm。超滤膜丝内存有一定保护液，即乙醇、丙三醇等，需通过蒸馏水多次清洗，待滤液TOC基本等同于初始蒸馏水后，即可进行污水处理。本实验在某污水处理厂取样，需在4℃冰箱内保存样品，且在72h以内使用完所有样品，水质主要指标如表1所示。
2.3 结果及分析
2.3.1 恒通量条件下比跨膜压差分析
通过跨膜压差变化能够将超滤膜污染程度充分反映出來，实验滤液流量控制为每小时20、30、40L，在保证不改变滤液流量的情况下，对压力计变化进行监测，跨膜压差值需一次间隔10min进行记录，跨膜压差/纯水跨膜差压=系统比跨膜压差值=TMP/TMP0。通量条件改变下，如图1所示。

由此可见，将一个周期定为1h，滤液流量以每小时20、30、40L为准，随着时间的增加TMP/TMP0的发展趋势存在一定差异。可得出，通量增加，其TMP/TMP0增速就随之加快。滤液流量为每小时20、30L的情况下，TMP/TMP0具有较为稳定的变化趋势，相比初始值，1h后仅为其1.8、2.4倍。但滤液流量在每小时40L时，料液直接接触膜后，即出现了膜污染问题，且TMP/TMP0在30min后呈现出直线上升趋势，相比初始值，1h后达到了其16倍左右。该情况下，装置温度大大增加，随着发热问题的不断加重泵运转困难，无法稳定、正常地实施操作，系统运行难度大，必须暂停系统。此时大大增加系统压力，特别是高压作用下，将有大量悬浮污染物，如胶体、颗粒等跑到膜组件内部，不仅会出现进料口膜孔被堵塞问题，还会在膜表面因沉积物大量附着、积压，形成滤饼层，因压力瞬时提升，进而出现系统温度、能耗增大等问题。通过上述分析，在污水处理中，应选取每小时30L作为滤液流量。
2.3.2 超滤膜分级处理污水的效能
据大量实践证明，通过PVC超滤膜三级过滤后污水水质满足一级A排放规定，因此，本文分析依据以三级过滤为准，并以此展开叙述。

第一，跨膜压差TMP变化。根据上述分析，选取每小时30L作为过滤液流量，污水经超滤膜连续3次处理后，污水通过超滤膜三级处理后，系统TMP发生了极大变化。当原污水被超滤膜直接过滤后，TMP增速迅速，为0.033～0.078MPa，相比初始压力，为其2.5倍。由此可见，污水直接被处理时，膜污染速度加快，污染程度加大。但通过超滤膜分级处理后，则具有较为稳定的TMP，整个运行过程中，增加总量仅为0.0015MPa，则表明一级处理后，污水内的大量悬浮物被超滤膜截留，在膜表面此类悬浮物构成滤饼层，膜阻力进一步加大，减少膜通量。因水内溶解性有机或无机物在二级、三级处理时在膜表面沉积，或对膜孔堵塞，导致膜有效过滤面积降低，并增加过滤阻力。由能耗方面分析，在二级、三级污水处理中超滤膜技术可行。

第二，水质变化。通过上述分析后，污水经三级处理后水质产生了极大改变，如表2所示。由此可见，三级处理后，水样指标均满足一级A排放要求，具有较高去除率。
3 结束语
综上所述，自改革开放以后，我国国民经济高速增长，城市化进程越来越快。为推动城市经济发展，实现可持续发展的战略目标，必须做好市政污水处理工作。作为一项系统性较强的工作，市政污水处理不能一撮而就，应由多方面、多角度加以完善。相比其他技术，膜技术作为一种新型除污分离技术，操作更便捷、设备更紧凑，更能降低能耗。因此，必须合理应用膜技术，将其的优势在污水处理中充分发挥出来，以期为市政污水处理工作贡献更大力量。
参考文献：
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更新时间：2024/12/22 17:21:55