面向市政污水深度處理的PVDF壓力式膜組件中試應用研究

摘要：采用PVDF壓力式膜組件對經(jīng)過(guò)生化處理的市政污水進(jìn)行深度處理中試研究，重點(diǎn)考察PVDF壓力式膜組件跨膜壓差（TMP）隨運行時(shí)間的變化以及影響因素，以及PVDF中空纖維超濾膜對水中污染物的去除效果。研究結果表明：在產(chǎn)水通量恒定為60 L/(m2.h)的前提下，SMT600-P40膜組件的跨膜壓差基本上在25~60 kPa之間變化；常規的維護性化學(xué)加強反洗(CEB)對恢復膜組件通量，降低跨膜壓差效果很好；在連續運行60天期間只進(jìn)行了一次化學(xué)清洗；經(jīng)過(guò)SMT600-P40過(guò)濾的產(chǎn)水水質(zhì)穩定，濁度均小于0.2 NTU，SDI均小于3，原水COD去除率大于40%；在水溫6~16℃的秋冬季，噸水耗電量約為0.2 kW。PVDF壓力式膜組件適用于對生化處理后的市政污水進(jìn)行深度處理與凈化，實(shí)現水資源的重復利用。

關(guān)鍵詞：市政污水；PVDF；壓力式膜組件；膜污染；去除率

引言

傳統的市政污水處理工藝大多是采用生物法降解水中的有機物，降低COD和BOD，然后采用混凝、沉淀和砂濾等工藝去除懸浮物，顆粒和膠體等污染物，出水達到國家排放標準即可。隨著(zhù)微濾和超濾膜技術(shù)的快速發(fā)展以及膜材料成本的逐漸降低，采用膜分離技術(shù)對市政污水進(jìn)行深度處理，以達到更為純凈的出水水質(zhì)，在水處理行業(yè)內越來(lái)越受到人們的關(guān)注。市政污水經(jīng)過(guò)深度處理后，可以回用于工業(yè)給水以及城市用水和居民生活用水，從而減少了地下水和地表水等飲用水水資源的使用。

用于制備超濾和微濾膜的原材料有很多種，生產(chǎn)工藝也各有不同。其中采用熱致相分離（TIPS）法制備的PVDF中空纖維膜因為具有很高的抗拉伸強度、抗污染、低能耗、抗氧化劑和耐酸堿等特點(diǎn)，在城市及工業(yè)污水深度處理應用中具有獨特的優(yōu)勢。本文采用PVDF壓力式膜組件對北京溫泉污水處理廠(chǎng)的傳統工藝出水進(jìn)行了為期幾個(gè)月的深度處理中試試驗研究，考察影響膜性能的各種因素以及PVDF壓力式膜組件對污染物的去除效果，最后從經(jīng)濟角度分析膜法用于市政污水深度處理的運行成本。

1試驗裝置與方法

1.1工藝流程

試驗原水為溫泉污水處理廠(chǎng)處理的生活污水達標排放水，通過(guò)潛水泵抽吸，原水先經(jīng)過(guò)150 μm的疊片過(guò)濾器進(jìn)入中試裝置原水箱，在疊片過(guò)濾器前投加3ppm次氯酸鈉殺滅細菌和微生物。利用增壓泵將原水打入壓力式膜組件，過(guò)濾后的產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水箱，產(chǎn)水流量恒定為60 L/(m2.h)。每過(guò)濾27 min進(jìn)行一次空氣擦洗與產(chǎn)水反洗相結合的物理清洗，以除去膜表面的污染物，持續時(shí)間為90 s，空氣流量為5 Nm3/h，產(chǎn)水反洗流量為75 L/(m2.h)。物理清洗后再用原水沖洗壓力式膜組件進(jìn)水側30 s，正沖洗流量為75 L/(m2.h)，主要目的是將物理清洗下來(lái)的污染物排出膜組件，并將膜組件充滿(mǎn)新鮮的原水，開(kāi)始下一個(gè)27 min的過(guò)濾周期。連續運行48個(gè)過(guò)濾周期后，進(jìn)行一次維護性化學(xué)加強反洗（CEB），清洗方法為配置1000 ppm的NaClO溶液，并且用NaOH調節pH至11.5左右，將藥劑反洗進(jìn)入膜組件，然后進(jìn)行三次浸泡10 min加氣擦洗60 s，最后用產(chǎn)水反洗60 s后排空，其中氣擦洗流量為5 Nm3/h。根據膜污染的實(shí)際情況，在進(jìn)行3~5次NaClO藥劑CEB以后，采用濃度為1.5%的檸檬酸進(jìn)行一次CEB。圖1給出了該中試的工藝流程簡(jiǎn)圖。

                                                                    圖1 中試工藝流程簡(jiǎn)圖

1.2 PVDF壓力式膜組件

試驗采用的PVDF壓力式膜組件為北京賽諾膜技術(shù)有限公司生產(chǎn)的SMT600-P40膜組件。表1中給出了該膜組件的具體性能參數。

表1 SMT600-P40膜組件性能參數  來(lái)源：谷騰水網(wǎng)