净水工艺中如何发挥超滤膜过滤的技术特点-第九届城镇水务大会

超滤膜过滤技术的应用研究北京市自来水集团汇报内容一、实际超滤膜处理工艺应用体会二、试验工艺流程三、超滤膜活性炭组合工艺对污染物去除效果分析四、超滤膜跨膜压差趋势分析结论一、实际超滤膜处理工艺应用体会2021/3/19超滤膜技术在水厂废水回收中的应用提升水池混合池絮凝池膜池配电室反冲池加药系统生产废水排水池及泵房膜处理车间臭氧接触池提升水池、机械混合、絮凝带澄清功能的浸没式超滤膜池膜冲洗水池混凝剂次氯酸钠原水澄清式浸没超滤膜水处理系统—处理排放水澄清式浸没超滤膜水处理系统—处理排放水运行良好稳定的膜系统设计----进水、排水、排泥、运行周期、膜通量、清洗方式的合理性等预处理方式如何降低膜污染？短流程工艺水质安全存在一定风险稳定性良好的超滤膜设计要求超滤膜工艺处理单元在整个净水工艺中应该处于什么地位和什么位置。超滤膜形式选择：浸没式、压力式膜系统设计的重要性超滤膜稳定运行：工艺组合方式、膜系统设计和运行条件超滤出水浊度稳定，适应性强超滤水厂可模块建造，改扩建容易超滤应用于老水厂改造，可提高产水量净水工艺中如何发挥超滤膜过滤技术的特点二、试验工艺流程超滤膜中试工艺流程6年炭新炭4年炭8年炭丹江口中试试验试验装置、流程中试试验浸没式膜组件及系统中试试验压力式膜组件及炭后膜系统新炭试验工艺流程•原水—混凝—沉淀—浸没式超滤膜—活性炭吸附•原水—混凝—沉淀—活性炭吸附—浸没式超滤膜•原水—浸没式超滤膜•原水—混凝—沉淀—压力式超滤膜—活性炭吸附超滤膜工艺单元在净水工艺中如何设置？超滤膜污染的原因？三、超滤膜活性炭组合工艺对污染物去除效果分析活性炭浸膜式超滤组合工艺对浊度的去除效果沉淀-超滤-活性炭工艺浊度变化沉淀-活性炭-超滤工艺浊度变化试验过程中丹江口水库原水水质大体经历低温低浊、常温低浊、高温低浊和常温常浊四个水质期；由于超滤膜良好的截留作用，不同水质期内超滤膜单元对浊度的去除效果都很好，即使沉淀水处理效果有波动，膜后出水浊度仍基本稳定在0.1NTU以下。超滤膜后新炭和旧炭对浊度的贡献率很小，浊度值没有增加，作为超滤后活性炭工艺单元不会影响出水浊度。00.511.525d20d38d59d76d99d121d143d164d183d204d226d浊度(NTU)运行时间/d原水沉出膜池出水(浸没)5＃活性炭（旧炭）6＃活性炭（新炭）活性炭（新炭）作为超滤前处理工艺，出水浊度在0.05NTU-0.8NTU之间，不能很好保证对浊度的控制。炭后膜出水浊度稳定在0.1NTU以下。不同超滤膜对浊度的去除效果的比较炭前膜与炭后膜单元出水浊度比较0481216204d16d32d48d61d76d91d105d119d133d147d162d浊度(NTU)运行时间/d压力膜进水压力膜出水1#炭（膜后）压力式膜-活性炭工艺浊度变化00.10.25d20d38d59d76d99d121d143d165d186d207d229d浊度(NTU)运行时间/d1＃膜（浸没）2＃膜（浸没）3＃膜（浸没）炭后膜（浸没）不同材质超滤膜出水浊度无差别。00.10.20.34d16d32d48d61d76d91d105d119d133d147d165d浊度(NTU)运行时间/d1#膜（压力）2#膜（压力）3#膜（压力）不同压力膜出水浊度比较在进水水质波动的情况下，压力膜出水浊度稳定，膜后活性炭单元浊度值不增加，不同压力式膜之间出水浊度无差别。浸膜式超滤活性炭组合工艺中活性炭对CODMn去除效果的比较新炭在最初运行的30d左右，活性炭单元置于膜前、膜后两种工况下，出水CODMn值相当。膜前炭（新炭）的去除率大于膜后新炭。运行40d后，随着膜前新炭运行时间延长，吸附能力衰减速率增快，出水CODMn值开始高于膜后的新炭。活性炭置于膜前对其吸附能力存在一定的影响。随着运行时间的延长，无论活性炭置于膜前还是膜后，不管新炭还是旧炭出水耗氧量没有明显差别。0.000.501.001.502.002.503d41d100d143d185d228dCODMn(mg/L)运行时间/d新炭（膜前）5＃活性炭（膜后）6＃活性炭（膜后）膜前炭与膜后炭单元CODMn比较浸膜式超滤活性炭工艺组合顺序对CODMn去除效果的比较0.001.002.003.00159d172d185d198d211d225dCODMn(mg/L)运行时间/d原水沉出新炭炭后膜（浸没）沉淀池-活性炭-超滤工艺CODMn变化沉淀池-活性炭-超滤工艺对CODMn总去除率为55%沉淀池-超滤-活性炭工艺对CODMn总去除率为47%0.000.501.001.502.002.503d41d100d143d185d228dCODMn(mg/L)运行时间/d原水沉出膜池出水(浸没)5＃活性炭（旧炭）6＃活性炭（新炭）沉淀池-超滤-活性炭工艺CODMn变化炭后超滤膜CODMn平均去除率16%。原水CODMn1.28-2.28mg/L沉淀工艺平均去除率为20%，出水平均浓度为1.28mg/L；沉淀后超滤膜对CODMn平均去除率为19%；膜池后活性炭单元，低温时期旧炭几乎无去除；随着水温升高，旧炭生物去除逐渐发挥作用，去除率升高。新炭随着吸附作用的减弱，去除率下降，并与旧炭持平。00.40.81.21.621d28d41d61d82d101d118d139d160dCODMn(mg/L)运行时间/d压力膜进水压力膜出水1#炭（膜后）00.40.81.21.621d28d41d61d82d101d118d137d157dCODMn(mg/L)运行时间/d1#膜（压力）2#膜（压力）3#膜（压力）压力式超滤膜能保持较为稳定的去除效果，平均去除率为15%，出水平均浓度为1.00mg/L。压力膜后活性炭单元，新炭（1＃）平均去除率为14%，出水平均浓度为0.88mg/L。3组膜之间出水CODMn没有明显差别。压力式膜-活性炭工艺CODMn变化不同压力膜出水CODMn比较不同压力式超滤膜对CODMn的去除效果的比较沉淀池-超滤-活性炭工艺UV254变化3组膜出水UV254比较膜池后活性炭单元，低温时期旧炭（6年）平均去除率为7%；随着水温升高，旧炭平均去除率提高为14%-21%。随着吸附作用的减弱，新炭（6＃）去除率由33%下降为28%。丹江口水库原水进入常温常浊期后，旧炭（5＃）和新炭（6＃）平均去除率分别为14%和16%。3组膜池之间出水UV254没有明显差别00.010.020.030.040.051d15d30d47d66d92d109d130d152d169d186dUV254(cm-1)运行时间/d原水沉出膜池出水(浸没)5＃活性炭（旧炭）6＃活性炭（新炭）00.010.020.030.041d16d32d52d73d99d121d142d164d183d201d222dUV254(cm-1)运行时间/d1#膜2#膜3#膜沉淀后超滤单元对UV254的去除几乎没有，平均去除小于4%，这可能与UV254。。浸膜式超滤活性炭组合工艺中活性炭对UV254去除效果的比较活性炭单元置于膜前、膜后两种工况下，膜前炭（新炭）的去除率略大于膜后炭（新炭），但出水值两者持平。活性炭（新炭）作为超滤前处理工艺，与置于膜后的炭（新炭）都可以对溶解性有机物进行有效去除，但与CODMn情况类似，直接作为膜前工艺会增加了活性炭的处理负荷。00.010.020.030.040.05159d176d193d212d231dUV254(cm-1)运行时间/d原水沉出新炭炭后膜（浸没）00.010.020.030.045d24d35d49d63d77d94d105d118d131d144d159dUV254(cm-1)运行时间/d压力膜进水压力膜出水1#炭（膜后）与浸没式情况类似，压力式超滤膜对UV254的去除率很低。膜后活性炭去除随着吸附作用减弱逐渐降低至保持稳定。不同压力式超滤膜对UV254的去除效果的比较300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0原水300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0沉出300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.01#膜300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.02#膜300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.03#膜Ex/Em:(225/335),256.8Ex/Em:(225/340),346.5Ex/Em:(225/335),296.8Ex/Em:(225/335),420.2Ex/Em:(225/335),379.9原水中最主要的发光区域在C区，表明色氨酸类芳香族蛋白质是原水中主要的溶解性有机物沉淀单元对其去除率为9.7%沉淀单元后超滤膜对溶解性有机物的去除效果一般，综合多次对膜出水EEM的检测结果发现，经过混凝沉淀处理后超滤膜对丹江口原水中的溶解性有机物进一步的去除效果并不稳定。浸膜式超滤活性炭组合工艺个单元对有机物去除效果300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.05#炭300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.06#炭300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0新炭300350400450500200250300350400Em(nm)Ex(nm)0.000100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0炭后膜Ex/Em:(225/340),232.2Ex/Em:(225/330),251.1Ex/Em:(225/335),284.7Ex/Em:(225/330),304不同炭龄旧炭（4年、8年、6年）在丹江口常温和高温水质期对于超滤膜出水中有机物有进一步稳定的去除。作为膜后工艺的新炭，在所有水质期内均可以保证色氨酸类芳香族蛋白的有效去除。活性炭后的超滤膜，对于活性炭出水中的较低水平的色氨酸类芳香族蛋白没有去除作用。新炭（膜前）对于沉淀单元的溶解性有机物有明显的稳定的去除混凝剂投加量的变化对超滤膜去除污染物效能的比较工艺丹江口细菌总数去除率沉出-膜出87.5%5#旧炭-66.7%6#新炭-98%新炭出水的细菌总数较旧炭更高。工艺丹江口细菌总数去除率沉出-1#膜72%2#膜92%3#膜97%三组超滤膜对微生物的去除效果差别不大，去除率基本能达到90%以上各工艺单元对微生物的去除效果四、超滤膜跨膜压差趋势分析浊度(NTU)UV254CODMn(mg/L)原水4.930.0732.252mg/L1.940.0441.756mg/L0.790.0291.06炭后0.190.0230.93混凝剂投量6mg/L沉淀池出水和炭后水跨膜压差的增长趋势相近，均增长缓慢；混凝剂投量2mg/L，跨膜压差的增长较快；原水直接过膜，跨膜压差的增长极为迅速。跨膜压差的增长速度由高到低为原水、混凝剂投量2mg/L、6mg/L沉淀池出水和炭后水。混凝处理形成的微絮体改变了膜