微絮凝_超滤和混凝_沉淀_过滤处理微污染水库水对比试验

第 ３２ 卷 第 １２ 期
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0.14 0.12 0.10 0.08 0.04 0.02 0.06
Ｆｉｇ．１ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｗｏｒｋｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
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Ｔａｂｌｅ ４
Ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｎ ｂａｃｔｅｒｉａ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ａｌｇａｅ 细菌总数 （ 个 ／ｍＬ） 藻密度 （ 个 ／Ｌ） 原水 微絮凝 － 砂滤 超滤出水 出水 ２ ０ ０．３ ９９．８５ 原水
微絮凝 － 超滤出水
最高值 ３４０ 最低值 １４０ 平均值 ２１６．７ 去除率（％）
２
Ｔａｂｌｅ ２ 测试项目 浊度 颗粒计数 ｐＨ ＴＯＣ ＣＯＤＭｎ ＵＶ２５４ 细菌总数 藻
Ｔｅｓｔ ｉｔｅｍｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｔｉｃ ｅｑｕｉｐｍｏｎｔ 分析方法和设备 Ｈａｃｈ （ 美国） ２１００ 型在线浊度仪 ＩＢＲ（美国）便携式颗粒计数仪 Ｏｒｉｏｎ （ 美国） ８６８－２ 型 ＰＨ 计 委托深圳市水质监测中心检测 （ 过硫酸 盐紫外氧化法） 酸式滴定法 ７２１ 型紫外分光光度计 平板计数 目视法
３７８１８ １８４２５
图 ３ 展示了两种工艺的去浊情况。 由图 ３ 可知， 当原水浊度在 ５ "４５ ＮＴＵ 之间时， 超滤出水、 常规 工 艺 出 水 的 平 均 浊 度 分 别 为 ０．０２３ＮＴＵ 和 ０．０９７ＮＴＵ。均符合 《 城市供水水质标准 （ ＣＪ／Ｔ２０６# ２００５） 》 要求。超滤工艺对浊度的去除效果稳定， 不 受原水浊度变化影响， 且出水浊度低于常规工艺。
４１．９９％ 、 １６．６２％ 、 ６０．８４％ 。 微 絮 凝 － 超 滤 工 艺 对 ＣＯＤＭｎ、 ＴＯＣ、 ＵＶ２５４ 的去除率比常规工艺分别高出 ５．４６％、 １９．０３％、 ９．２０％。
2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6
在水处理行业， 除了水处理效果， 制水成本也是 人们关心的一个重要方面。 在实际生产中， 如果制水 成本高得人们无法承受，再好的水处理工艺也没有
测试频率 每分钟 １ 次 每周 ２ 次 每周 ２ 次 每周 ２ 次 每周 ３ 次 每周 ３ 次 每周 ２ 次 每周 １ 次
对颗粒物的去除率，不仅反映了超滤的去浊效 果， 还反映了对水中病原微生物特别是两虫 （ 贾第 鞭毛虫、 隐孢子虫） 的去除情况。 《 城市供水水质标 准 （ ＣＪ／Ｔ２０６－２００５） 》 对两虫有了严格的要求： 贾第 虫和隐孢子虫的限值均为"１ 个 ／１０Ｌ。 但是目前对于 两虫的检测技术比较麻烦， 检测费用高。 有研究表明 采用颗粒计数是检测两虫的一个较理想的替代指 标。文献报道贾第鞭毛虫的对数去除率与 ７$１４!ｍ 颗粒数的对数去除率之间的相关性在 ０．８３ 左右， 隐 孢子虫的对数去除率与 ４%７!ｍ 颗粒数的对数去除 率之间的相关性为 ０．７９ 左右［５］。检测水中颗粒数是 一种很好的监测水中病原微生物数量及评估水处理 工艺对病原微生物去除效果的方法，通过研究颗粒 数的降低率，可以很好地评估隐孢子虫和贾第虫的 去除效果。 此外， 颗粒数也是检测膜管破损情况的一 个指标。 从表 ３ 和表 ４ 可知， 微絮凝 － 超滤工艺对颗 粒物、 细菌及藻的去除效果比常规工艺好很多。
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Ｆｉｇ．３ Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
Ｆｉｇ．２ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ－ＵＦ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍ
英寸和 ５０ 英寸，膜过滤面积为 １６ｍ ，设计产水量 １ !２ｍ３／ｈ。 中 空 纤 维 膜 内 径 为 １．０ｍｍ， 膜 孔 径 ０．０１!ｍ， 截留分子量为 １０ 万。超滤过程采用死端过 滤， 进水流量控制 １．２ｍ３／ｈ 左右。 过滤周期为 ５０ｍｉｎ。 过滤完毕后首先顺冲 １０ｓ， 流量为 ４０Ｌ／ｍｉｎ； 接着反 冲洗 １ｍｉｎ，反冲洗流量为 ４０Ｌ／ｍｉｎ；之后再顺冲 １０ｓ， 流量为 ４０Ｌ／ｍｉｎ。 微絮凝 － 超滤工艺采用泵前加药、 水泵混合、 管 道絮凝， 絮凝管设在 １００!ｍ 叠片过滤器后面， 水力 停留时间 ２ｍｉｎ。 主要测试项目与分析设备见表 ２。
规工艺对 ＣＯＤＭｎ、 ＴＯＣ、 ＵＶ２５４ 的去除情况。 该三图均 显示， 在相同混凝剂投加量 （ ２ｍｇ／Ｌ） 时， 微絮凝 － 超 滤工艺对 ＣＯＤＭｎ、 ＴＯＣ、 ＵＶ２５４ 的去除效果比常规工 艺好。 微絮凝 － 超滤工艺对 ＣＯＤＭｎ、 ＴＯＣ、 ＵＶ２５４ 的平 均去除率分别为 ４７．４５％、 ３５．６５％、 ７０％。 而常规工艺 对 ＣＯＤＭｎ、 ＴＯＣ、 ＵＶ２５４ 的 平 均 去 除 率 分 别 为
Ｘ７０３．１；ＴＱ０２８．８
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１０００－３７７０（２００６）１２－００５１－０３
与常规的混凝 － 沉淀 － 过滤工艺相比，超滤具 有出水水质稳定、 去浊率高、 能有效去水中病原体生 物、 工程占地面积小、 基建费用低、 建设周期短等优 ［１－２］ 点 。 基于这些优点， 超滤工艺越来越受到人们的重 视。 据有关资料介绍， 原水不加预处理直接超滤， 有 试验在深圳大涌水厂进行，水源为深圳水库水 机物的去除率不高。而水中有机物又是膜的主要污 （ 水源水质状况见表 １） 。试验采用两种工艺的平行 染源，膜污染直接关系到超滤工艺的产水效率和运 试验。一种是直接采集水厂的混凝 － 沉淀 － 过滤的 行成本［３］。因此， 对于受到轻微污染的水源水， 如果 运行数据 （ 本文称为常规处理工艺， 见图 １） ， 另一 采用超滤工艺， 必须找到合适的预处理方法。否则， 种是微絮凝 － 超滤组合工艺 （ 见图 ２） 。两种工艺均 超滤工艺的处理效率将大打折扣。 据研究， 混凝$超 采用聚合氯化铝 （ ＰＡＣ） 作混凝剂， 混凝剂投加量均 滤组合工艺可以大大提高有机物的去除率，缓解膜 为 ２ｍｇ／Ｌ。 污染［４］。所以， 目前一般都采用混凝 － 沉淀作为超滤 的前处理。而微絮凝%超滤工艺， 由于絮凝时间短， Ｔａｂｌｅ １ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｒａｗ ｗａｔｅｒ 项目 最高值 最低值 平均 且省去沉淀单元，基建投资比混凝 － 沉淀 － 超滤工 浊度 （ＮＴＵ） ３８ ５．６ ２３．１６ 艺会更加节省， 应用前景将会更加广阔。 ４５６３５ ３３０１０ ３８０２８ !２!ｍ 颗粒数（个 ／ｍＬ） 深圳的主要饮用水水源为水库水，由于珠三角 ｐＨ ７．１５ ６．８０ ６．８８ ＣＯＤＭｎ（ｍｇ／Ｌ） ２．３２ １．６４ １．８７ 地区工农业发达， 水源受到微污染， 主要表现在水体 ２．７０ １．９２ ２．３４ ＴＯＣ （ ｍｇ／Ｌ） 富营养化， 藻类污染较严重， 以 ＴＯＣ 为表征的有机 ０．０６６７ ０．０５０２ ０．０５７６ ＵＶ２５４（ｃｍ－１） ３６０ １３０ １８０ 细菌总数（个 ／ｍＬ） 物含量较高， 而且有机污染物种类较多。另一方面， ８０ ３０ ４８ 大肠菌（个 ／１００ｍＬ） 随着生活水平的提高，未来的国家饮用水水质标准 １．４３!１０７ １．９０!１０６ ３．３２!１０６ 藻类 （ 个 ／Ｌ） 必然会对水质提出更严格要求，这种发展趋势已经 试验的核心设备是国产内压式中空纤维膜组件 在 ２００５ 年 ６ 月 １ 日颁布实施的建设部 《 城市供水 （ 由立升公司提供） ， 膜组件的直径和长度分别为 ６
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ＴＯＣ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
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微絮凝 － 超滤工艺的运行成本主要包括以下几 个部分： 膜更新费用 （ 以 ５ 年计） ； 化学药剂 （ 消毒 和化学清洗） 费用； 维护费； 电费。根据本试验结果， 化 学 清 洗 周 期 为 ６０ｄ 左 右 ， 单 位 产 水 能 耗 约 为 ０．１８ｋＷ ・ （ ｈ 水泵效率约为 ６０％） 。从表 ５ 可知，总的 ３ 运行成本约为 ０．２３３ 元 ／ｍ （ 不含人工费及取水泵房 和送水泵房的能耗费用） 。常规工艺只需要药剂费 用和一些日常的维护费用， 约为 ０．０５ 元 ／ｍ３ 左右。 相 对来说， 常规工艺的运行费用要便宜很多。
Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｎ ２!ｍ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ， ｉｎ Ｊｕｎｅ ２００５ 颗粒粒径 （ !ｍ） 原水颗粒数 （ 个 ／ｍＬ） 砂滤出水 （ 个 ／ｍＬ） 微絮凝 － 超滤出水颗粒数（个 ／ｍＬ） 注： 以上数据为 ９ 次检测的平均值 ＞２ ８２．２ １２．５ ＞３ ４５．１ ５．２ ＞５ ２９２４ １１．６ １．９ ＞１０ １３９ ２．１ ０．３
３０ １．４３!１０７ ８ １．９０!１０６ ２０．７ ３．３２!１０６ ９０．４６
＜１!１０４ ＜１!１０４ ＜１!１０４ ＞９９．７０
砂滤 出水
１．９５!１０５ ８．２２!１０４ １．４３!１０５ ９５．６９
尹华升等， 微絮凝－超滤和混凝－沉淀－过滤处理微污染水库水对比试验 图 ４、 图 ５、 图 ６ 分别为微絮凝 － 超滤工艺和常
Ｔａｂｌｅ ５ Ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ－ＵＦ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ 能耗费用 ０．１１２
化学药剂费用
Ｆｉｇ．４ ＣＯＤＭｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
膜更新费用 混凝剂费用 ０．０９３ ０．０２
合计 ０．２３３
第 ３２ 卷 第 １２ 期 ２００６ 年 １２ 月
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．，２００６
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尹华升 １，陈益清 ２，陈治安 １，尤作亮 ２，张金松 ２
（１．湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 ４１００８３； ２．深圳水务集团，广东 深圳 ５１８０３１）
对微污染水库水采用微絮凝 － 超滤工艺和常规混凝 － 沉淀 － 过滤工艺进行对比试验 " 中试结果表明 # 微絮 凝 － 超滤工艺出水水质稳定 $ 对浊度 % 病原体微生物 % 有机物的去效果 $ 都优于常规工艺 " 微污染水库水 & 微絮凝 & 超滤
水质标准 （ ＣＪ／Ｔ２０６&２００５） 》 中体现出来。在新的 水质标准面前， 研究开发适用于我国经济现状、 安全 可靠、 高效、 低投资的新型饮用水处理技术具有极其 重大的社会和经济意义。基于这一考虑， 对微絮凝 － 超滤工艺处理微污染水库水， 进行了中试试验。
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方面， 省去了混合反应池、 沉淀池和滤池， 但需要增 加超滤系统的动力系统 （ 原水泵、 反冲洗和化学清 根据国内某超滤膜厂家提供的价格和本试验取
得的技术经济指标进行微絮凝 － 超滤工艺处理市政
饮用水的经济性分析 （ 规模为 １ 万 ｍ３／ｄ） 。 ３ 超滤膜组件的投资大约在 １８０ 元 ／ｍ（ 不包括 动力系统和控制系统） ，如果把动力和控制系统估
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的经济性进行了初步比较。 洗泵等） 。
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实际意义。 本文根据部分已有工程实例， 对两种工艺 相对常规工艺，微絮凝 － 超滤工艺在基建投资
算在内， 超滤工艺投资大约在 ２８０ 元 ／ｍ３。常规工艺 中的混合反应池、平流沉淀池和虹吸滤池的基建投 资大约在 ３００ 元 ／ｍ３ 左右 （ 受地质条件影响造价可 能有所偏差） 。由此可知， 超滤工艺在基建和设备投 资方面， 超滤工艺常规工艺相差不大。 超滤工艺的另 一个优点是占地面积小， 约为常规工艺的 １／５［２］。考 虑到征地费用， 在基建投资方面， 微絮凝 － 超滤工艺 比常规工艺要节省。
收稿日期： ２００５－１１－１２ 基金项目： 国家高技术研究发展计划 （ ８６３） 项目 （ ２００２ＡＡ６０１１２０） 作者简介： 尹华升 （ １９７９－） ， 男， 硕士研究生， 研究方向为膜法饮用水处理； 联系电话： １３２４９８６１４２１； Ｅ－ｍａｉｌ： ｙｉｎｈｕａｓ６２０＠１６３．ｃｏｍ。