污水回用系統中UF膜對RO膜污染抑制作用

【資料簡介】

污水回用系統中UF膜對RO膜污染抑制作用

天津市眾邁環保設備科技有限公司位于環渤海地區的經濟中心——天津。本公司是一家集研發、生產、銷售水處理設備、環保凈化設備于一體的綜合生產型企業。設備在銷往全國各地的同時也出口多個國家并得到客戶的*好評！

公司主營產品有：含油污染物超凈處理裝置、地埋式一體化污水處理設備、溶氣式氣浮機、醫用污水處理設備、板框壓濾機、二氧化氯發生器、飲用水消毒設備加藥裝置等各種環保產品。

目前公司的污水處理設備在飲用水、市政污水、醫院污水、生活污水、機場污水、高速公路污水、景區污水、食品廠、工業循環冷卻水、中水回用等不同領域得到廣泛應用。

公司擁有一批優秀的科研技術及管理專業人才，可以針對同不客戶的要求，提供不同的解決方案。可以向客戶提供優質的成品，也可以按照客戶的需求，定制*設備。本公司具有系統設計，工程實施，售后服務等一站式服務。

天津市眾邁環保設備科技有限公司本著“科技興企、人才興企”經營理念和“質量為先、誠信為本”的企業宗旨，服務于社會，回報于社會，盡心盡力做好環保事業。

前言

淡水資源的短缺和廢水排放量的增加已嚴重影響到經濟的持續發展和人民生活水平的提高，開發新的水資源成為當務之急。我國城市污水排放量巨大，作為城市的“第二水源”要比遠距離引水更加經濟。建設部、發布的《城市污水再生利用技術政策》要求 2015年北方地區缺水城市再生水直接利用率達到城市污水排放量的 20%-25%，南方沿海缺水城市達到10%-15%，其他地區城市也應開展此項工作，并逐年提高利用率。近年來，膜技術在污水處理與回用領域的應用越來越廣泛，工業廢水、城市污水等通過生化處理后再經膜法深度處理后可回用為工業凈水，提高了水資源的利用率。其中尤以 UF作為RO前處理工序的膜集成系統在眾多工程項目中得到推廣。UF的截留分子量一般為300至50萬，具有出水水質穩定，水質良好的特點。然而相比于其他傳統的 RO前處理深度處理工序，UF的投資和運行成本相對較高，且目前對于其保證RO穩定運行的效果及控制RO生物污染和有機污染等方面的優勢點也并不明確。

本研究的主要目的是對比傳統的多介質過濾器處理工序，科學地闡明采用 UF在保證整體污水回用系統的穩定性及有效控制RO膜污染方面的優勢。

試驗方法

1 原水水質

本試驗的處理對象為蘇州某城市污水處理廠二級出水。原水水質如表 1所示，該二級出水水質可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。

2 工藝說明

本研究采用的兩套平行工藝如圖 1和圖2所示，分別為混凝沉淀+多介質過濾器+RO和在線混凝+UF+RO工藝。其中多介質過濾器采用兩級過濾模式，一級多介質過濾器的填充濾料為無煙煤和石英砂的混合濾料，二級多介質過濾器填充濾料為石英砂。

3 運行工況

兩套平行工藝投加的混凝劑都為FeCl₃，投加濃度 3mg/L(以Fe計)。多介質過濾器的過濾速度為8m/h，UF膜的運行通量為1.4-1.5m/d（58-62 L/m2·h），RO膜的運行通量為18-19L/m2·h，回收率為11%，RO進水中投加了阻垢劑、殺菌劑和亞硫酸氫鈉

4 水質分析方法

本研究中TOC的測試采用日本島津公司的總有機碳分析儀(型號TOC-VCPH)，SDI測試的給水壓力為2.1Kg/cm²，樣品過濾時間為 15min。TN、TP、NH₃-N的測試采用國標方法。蛋白質測試采用 Folin-酚法，多糖測試采用-硫酸法，ATP(三磷酸腺苷)測試采用日本Kikkoman公司的Lucifell HS Set測試藥劑。

結果與討論

1 UF產水和多介質過濾器產水水質對比

1.1 有機物的處理效果

城市污水中的有機物種類繁多，成份也比較復雜。TOC是水中有機物的總量的表征。Kangmin chon等人的研究表明進水中的蛋白質和多糖非常容易引起 RO膜的污染。多介質過濾器和UF對有機物的處理效果如圖3所示。可以看出，UF出水的TOC、蛋白質和多糖平均濃度分別為6.76mg/L、9.65mg/L和2.23mg/L，而多介質過濾器出水濃度分別為6.90mg/L、10.38mg/L和2.54mg/L，對于有機物指標，UF和多介質過濾器的去除率差別不大。

1.2 氮磷的處理效果水中的氮磷等營養物質是微生物增殖必需的元素物質，與 RO膜的生物污染有一定的關系。多介質過濾器和UF兩者出水的NH₃-N的平均值分別為0.08mg/L和0.09mg/L，出水的TP的平均值分別為0.07mg/L和0.06mg/L。UF出水和多介質過濾器出水中氮磷的濃度沒有明顯的差異。

1.3 SDI的對比

RO預處理中采用污泥密度指數(SDI)來判斷進水中膠體和顆粒物質的污染程度，這個方法比濁度測定更能反映水質情況，是反滲透預處理系統中必須檢測的重要指標。東麗RO膜的設計要求是進水的SDI≤5。多介質過濾器和UF出水的SDI的對比如圖5所示。可以看出，UF出水和多介質過濾器出水的SDI平均值分別為1.15和4.01，UF出水SDI要明顯好于多介質過濾器出水，說明UF對水中的膠體和顆粒物質的截留能力要好于多介質過濾器。

1.4 微生物的處理效果

三磷酸腺苷（ adenosine triphosphate，簡稱ATP）是高能磷酸化合物，存在于所有的有機體中，極易被儲存和利用，是活細胞新陳代謝能量的源泉。ATP生物發光是一種快速的微生物檢測方法，具有靈敏、快速、簡便、穩定等優點。水中 ATP濃度的高低代表了水中微生物的量的多少。多介質過濾器和 UF出水的ATP濃度如圖6所示。多介質過濾器和UF出水的ATP濃度分別為131pg/ml和19pg/ml。UF對微生物的截留效果要顯著好于多介質過濾器，UF在控制RO膜生物污染方面具有明顯的優勢。

2 RO運行結果對比

2.1 RO連續運行標準化壓差

一般認為 RO壓差的增長主要由RO膜生物污染引起，微生物繁殖生長迅速，很快便可在RO膜表面形成生物膜層，導致RO系統進出水間壓差迅速加大。如圖7所示，UF-RO連續運行78天，標準化壓差由9.8KPa上升至26.4KPa，多介質過濾器-RO壓差增長劇烈，運行40天左右即由9.8KPa增長至80KPa以上，化學清洗后，運行第二階段，多介質過濾器-RO壓差增長仍然比較迅速。說明UF相對于多介質過濾器對于控制RO膜生物污染具有明顯的優勢。

2.2 RO連續運行標準化產水量

UF-RO和多介質過濾器-RO連續運行標準化產水量的對比，標準化產水量可以反映RO膜的整體的污染程度，UF-RO連續運行78天后標準化產水量由0.13m³/h下降至0.10m³/h，衰減率約10%/月，多介質過濾器-RO的標準化產水量的衰減率約20%/月，說明UF-RO的運行性能比多介質過濾器-RO更加穩定。

2.3 RO運行性能小結

UF-RO和多介質過濾器-RO都發生了輕度的無機結垢，標準化脫鹽率由99.2%下降至99.0%。多介質過濾器+RO發生了嚴重的生物污染，標準化產水量的衰減率為20%/月，而UF+RO標準化產水量的衰減率為10%/月。UF作為RO膜預處理在抑制RO生物污染方面的優勢在中試得到驗證，UF-RO的運行性能比多介質過濾器-RO更加穩定。

結論

多介質過濾器+RO和UF+RO回用城市污水處理廠二級出水的中試運行水質對比結果顯示：主要營養物指標(NH₃-N、TP)，及影響RO有機污染程度的重要有機物指標(TOC、蛋白質、多糖類)的去除效果上，UF與多介質過濾器相當，無明顯差異；但在與RO生物污染密切相關的一些指標(ATP)，UF體現出顯著的優勢；同時，UF出水的SDI值也顯著較低。因此，由水質結果的對比可以認為UF相比多介質過濾器，能更有效抑制RO生物污染趨勢的發展。另一方面，根據兩套中試的平行運行結果，對于主要反映 RO生物污染狀況的膜壓差增長趨勢，相比以UF作為前處理的RO膜系統，以多介質過濾器作為前處理的RO膜系統的壓差增長更為劇烈，RO產水能力的衰減速率也更高，即驗證了UF相對于多介質過濾器在控制RO生物污染方面具備顯著的優勢。所以，相比于傳統的多介質過濾器處理方式，UF作為RO膜預處理可以降低RO膜的清洗頻率，保證RO膜的穩定運行。