1、.中文譯文浮介質(zhì)過濾器和微濾膜結(jié)合使用來增強(qiáng)河水中有機(jī)物的去除C. Chiemchaisria, S. Passananona, H.H. Ngob, S. Vigneswaranb泰國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 環(huán)境系摘要 進(jìn)行這項(xiàng)研究工作，用浮介質(zhì)過濾器和微濾膜結(jié)合的方法來去除泰國(guó)曼谷河水中有機(jī)物。聚合氯化鋁酰氯是迄今為止被認(rèn)為是最有效的去除有機(jī)物，提供增強(qiáng)混凝效果的試劑。最佳的浮動(dòng)介質(zhì)過濾器的過濾率在11 M3/M2每小時(shí)，它有機(jī)物的去除效率最高可達(dá)到82.2。隨后的微濾膜過濾速率達(dá)到了0.45 M3/M2每天，它提供的有機(jī)物去除率是85.7-86.6。定期清洗浮介質(zhì)過濾器和微濾膜，可以通過使用

2、空氣沖刷，加上水沖洗，每8和24小時(shí)的時(shí)間間隔。隨著有機(jī)物的去除，三鹵甲烷的比例從原水中的0.5-1.1下降到了處理過的0.2-0.6。膜污染的研究顯示，濁度和有機(jī)物都影響跨膜壓力建立，但顆粒污垢比吸附在膜表面的有機(jī)物對(duì)跨膜壓力的影響更大。關(guān)鍵詞：強(qiáng)化混凝，微濾; 天然有機(jī)物，河水處理1介紹浮動(dòng)介質(zhì)過濾系統(tǒng)結(jié)合微濾膜組件已經(jīng)在水處理和廢水回用中發(fā)展。在浮動(dòng)介質(zhì)過濾器中，通過接觸絮凝及預(yù)過濾的主要是去除水中的膠體顆粒，而微濾膜則進(jìn)一步去除水中殘留的粒子。這種系統(tǒng)比常規(guī)的水處理工先進(jìn)了一小步。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，它對(duì)水中顆粒和高濁度微生物的去除更有效，能夠提供更好的處理后的水質(zhì)。在水處理過程中，浮動(dòng)介質(zhì)過

3、濾器幫助提高特定的尺寸的粒子進(jìn)入微濾膜單元從而減少了膜的堵塞。這項(xiàng)研究的重點(diǎn)就是同時(shí)去除泰國(guó)河水中的膠體粒子和有機(jī)物。在建議的系統(tǒng)中，浮動(dòng)過濾器用鋁基或鐵基混凝劑來增加混凝的效果，以期望能夠?qū)θコ械挠袡C(jī)物發(fā)揮重要作用，和運(yùn)用微濾來去除水中的溶解物是不夠的。這種有機(jī)物的去除法有助于減少接下來氯消毒的副產(chǎn)物。在這方面，氯消耗的減少和處理后的水中形成的三鹵甲烷也變少了。膜同時(shí)作用于顆粒和有機(jī)物，所以研究也發(fā)現(xiàn)微濾膜產(chǎn)生了大量的污泥。2方法2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)如圖一所示。原水用進(jìn)料管取水到泰國(guó)曼谷的凈水廠之后加入預(yù)先準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)罐中混凝劑進(jìn)行試驗(yàn)。凝結(jié)的水在用塑料浮介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾。（4 列pvc

4、，直徑0.225米，高1.2米）。1.0米塑料介質(zhì)（pp 珠子，直徑3.6 mm) 被用作浮介質(zhì)過濾器。在預(yù)處理之后處理過的水被加到空洞的纖維膜模件工作容積為1.2立方米的微濾膜（三菱麗陽(yáng)，0.1毫米孔徑，78平方米的表面積）。用一個(gè)預(yù)先設(shè)置好的流量永恒的泵從膜組件中滲透。隨著微濾膜的跨膜壓差達(dá)到最大值，用沖洗模塊和水沖洗的方法定期沖洗膜。2.2原水特性泰國(guó)曼谷班克涵（地名）凈水廠的原水被使用。12個(gè)月以上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)期間，觀察的水質(zhì)；PH6.98-7.75（平均7.48），堿度72100 mg/L（平均87mg/L），總硬度62-130毫克/升（平均105毫克/升），散射濁度濁度30.4-15

5、4.0單位或NTU（平均80.4 NTU），溶解有機(jī)碳（DOC）1.81-5.35毫克/升（平均2.99毫克/ L）和5-18色真彩色單位TCU（平均10 TCU）。研究中使用的原水一年中兩個(gè)階段取的，分別是旱季和雨季為了獲得各個(gè)時(shí)期水的特性。在旱季，原水中的濁度39 NTU為4.54 mg/ L的DOC和UV2540.322厘米，雨季濁度很高（平均濁度115 NTU，4.97 mg/ L的DOC，UV2540.374cm-1）水的特性被認(rèn)為是自然中含有豐富的腐殖質(zhì)被發(fā)現(xiàn)是7.09m-1/mg/L,平均UV-DOC比值7.52 m1/mg/L，大大高于文獻(xiàn)報(bào)道4-5 m-1/mg/L其他水源的

6、范圍.2.3工作條件標(biāo)準(zhǔn)罐試驗(yàn)獲得去除有機(jī)物最佳混凝劑劑量。為了為了濁度和有機(jī)物的去除效果，使用了三種三種不同的類型的促凝劑，即明礬，氯化鐵（氯化鐵）和聚氯化物（PACL）。在浮動(dòng)介質(zhì)過濾器檢測(cè)到不同的過濾率是7.5，11，和15， m3/m2每天，從罐子試驗(yàn)獲得的混凝劑劑量用量20，50，和100。微濾膜濾過率變化在0.3，0.45和0.6 m3/m2每天。系統(tǒng)一直工作直到顆粒突破到浮介質(zhì)過濾器或TMP的級(jí)別達(dá)到預(yù)先設(shè)定的20千帕才讓制造商清洗膜。2.4水質(zhì)分析系統(tǒng)性能評(píng)估建立濁度和NOM（由UV254和DOC）的去除率上。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法和廢水檢驗(yàn)進(jìn)行水分析。在處理之后，被處理過的水也要進(jìn)行需

7、氯量和三鹵甲烷測(cè)試，這個(gè)測(cè)試就是氯和三鹵甲烷剩余量分析之前在次氯酸鈉溶液中加入的水樣在各種劑量和樣品，然后孵育2小時(shí)（需氯量試驗(yàn)）和48小時(shí)（THM分析）。三鹵甲烷的比例被用作評(píng)估三鹵甲烷總量的指標(biāo)，根據(jù)以下公式 CCHLO CDCBM CDBCM CBROMOsTHM= GVCHLO + GVDCBM + GVDBCM + GVBROMO CCHLO = 氯仿濃度 （g/L)CDCBM = 二氯溴甲烷 （g/L) CDBCM = 二溴濃度 （g/L)CBROMO = 三溴甲烷濃度 （g/L)GV =個(gè)人THM的具體限制（200 g/L的氯仿，60 g/L的DCBM，g/L DBCM,和 10

8、0 g/L的三溴甲烷）根據(jù)世衛(wèi)組織準(zhǔn)則的飲用水中的三鹵甲烷總比例應(yīng)不超過1。3結(jié)果和討論3.1最佳混凝劑種類和劑量混凝劑的最佳劑量基于對(duì)NOM的去除效率。圖2所示為高濁度水中混凝劑劑量對(duì)UV254去除率的效果。圖中使?jié)岫人哪?，明礬，三氯化鐵，聚氯化鋁最佳劑量分別是35-40，25-30，和20 mg / L，對(duì)于UV254平均去除率分別是64.9，69.1和74.3，DOC分別是38.5，48.2和52.9。對(duì)于高濁度水的最佳劑量分別為35-50，25-45，15-25毫克/ L.在這個(gè)高濁度條件下，平均NOM的去除效率提高到UV254分別為89.6，90.6和91，DOC分別為35.1，

9、48.0和49.4。聚氯化鋁被認(rèn)為是去除NOM最有效的促凝劑。圖2圖3a展示了高濁度水中濁度和媒介中有機(jī)物去除率的關(guān)系這兩種情況都與水中的污染物去除存在關(guān)系。然而高濁度水中更高UV254去除與濁度的去除有關(guān)。圖三顯示水中UV254去除和DOC去除之間的關(guān)系。一個(gè)公平的協(xié)議（R2> 0.8）這兩個(gè)參數(shù)之間的時(shí)間是也觀察到。在這種情況下，較低濃度的DOC去除率效率更高在高濁度水中。這些觀察表明，聚合鋁作為凝固劑使用時(shí)混凝（發(fā)生在另外物質(zhì)去除）得到了強(qiáng)化。然而，混凝強(qiáng)化的程度在有機(jī)物的去除和高濁度水的處理是不同的。凝固后，UV和DOC比值在凝固從原水中7.09降低到媒介中水濁度4.03-4.6

10、4 m-1/mg/L和高濁度水中7.52到2.31-2 .32 m-1/mg/L。圖三3.2浮介質(zhì)過濾器中有機(jī)物的去除浮介質(zhì)過濾器施加到聚氯化鋁凝結(jié)高濁度（NTU111-118）水的處理中，在不同過濾速率率和混凝劑的劑量，即20，50，100，進(jìn)行試驗(yàn)從得到的最佳劑量。在7.5 m3/m2 /h過濾速率，UV254去除率最高，為78.5。此時(shí)原水施加100的混凝劑劑量。當(dāng)濾過率增加至11和15 M3/M2小時(shí)（在相同的混凝劑劑量），NOM清除平均減少到82.2和68.1（表1）。表一根據(jù)有機(jī)物的去除，濁度在過率速率的7.5和11 m3/m2/h時(shí)去除效率高（82-90） 在過濾速度更高達(dá)到15

11、 m3/m2/h過濾率顯著降低到57。水頭損失發(fā)生在浮動(dòng)介質(zhì)過濾器分別為11.0，13.5，和12.5厘米在8小時(shí)的操作之后，過濾速率為分別為7.5，11和15 m3/m2/h（圖4）。圖四與混凝劑劑量100時(shí)相比，當(dāng)施加50的混凝劑劑量UV254的去除率保持相對(duì)高效，在過濾速率的7.5和 m3/m2/h，過濾速率增加至15 m3/m2/h效率嚴(yán)重惡化。進(jìn)一步減少混凝劑劑量到20導(dǎo)致的濁度差和有機(jī)物去除率（<50）率很差。從這些的結(jié)果，從罐子測(cè)試可以得出結(jié)論，浮動(dòng)介質(zhì)過濾器最佳的過濾率是11 m3/m2/h混凝劑劑量是50濁度是79.8，UV254去除效率81.8。浮動(dòng)介質(zhì)過濾器可以連續(xù)

12、運(yùn)行8小時(shí)直到顆粒突破到介質(zhì)表面。盡管如此，通過反沖洗過濾器，有效地清除。使用2個(gè)周期共三分鐘的空氣沖刷，通過水漂洗2分鐘后的水頭損失跨越過濾器床減至其原始值。3.3微濾膜中有機(jī)物的去除預(yù)處理后的浮動(dòng)介質(zhì)過濾器，水供給到微濾膜，裝置運(yùn)行在不同的過濾率0.3，0.45和0.6 m3/m2/h。表2示出的濁度和UV254的去除率在浮動(dòng)媒體過濾器和微濾膜。這是發(fā)現(xiàn)濾過率的微濾膜沒有顯著影響程度濁度和有機(jī)物去除。濁度去除率分別為范圍99.2-99.5，而相較于UV254，NOM去除范圍為81.3-86.6。 DOC清除率59.7-59.9。膜分離單元可以操作持續(xù)20-24小時(shí)根據(jù)混凝劑劑量。在100混

13、凝劑劑量條件下，連續(xù)運(yùn)行延長(zhǎng)至24小時(shí)相比，稍微較短的20小時(shí)的情況下的50的劑量。這由于較大的絮凝顆粒大小100的混凝劑投加量條件下有利于降低內(nèi)孔堵塞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微濾膜0.45 m3/m2/h過濾速率相比在過濾時(shí)，處理后的水過濾速率0.3 m3/m2/h，用微濾膜處理后的水的質(zhì)量過濾率較高。應(yīng)用更高的0.6 m3/m2/h過濾速率減少了操作，將需要太頻繁清洗膜，從而中斷系統(tǒng)的運(yùn)行。在操作后，在TMP膜組件達(dá)到最大規(guī)定值（20千帕），日常清潔空氣沖刷（4 KG/CM2）隨后通過進(jìn)行4分鐘的水洗。日常清潔在恢復(fù)到其原始值的TMP是最有效的，但需要連續(xù)操作了好幾個(gè)月。每隔一段時(shí)間，用化學(xué)清洗（

14、使用次氯酸鈉）膜組件也是執(zhí)行一次照例清潔，效果更好。圖5顯示了微濾膜組件單元的操過程中TMP的發(fā)展直到速率到達(dá)0.3和0.45 m3/m2/h。單元施加水的處理浮介質(zhì)過濾器操作在50和100的混凝劑劑量。這項(xiàng)研究中，隨著滲透質(zhì)量和TMP發(fā)展他們沒有受到膜過濾速率在0.3和0.45m3/m2/h之間的影響，一個(gè)更高的過濾速率0.45 m3/m2/h被選擇作為適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)微濾膜單元進(jìn)行所需的日常清潔，因此，設(shè)置在每24小時(shí)的操作。從之前研究中獲得，該系統(tǒng)被連續(xù)操作使用，即浮動(dòng)介質(zhì)過濾器的和微濾膜的過濾速率分別為11 m3/m2/h，0.45 m3/m2/h。罐子測(cè)試時(shí)50的混凝劑劑量（即，10毫克/

15、升）被施加到原水。在操作過程中，原水進(jìn)料到系統(tǒng)中，有以下的平均的特點(diǎn)，即濁度為80.8 NTU，UV254是0.589cm-1，DOC為4.46毫克/升。在用浮動(dòng)介質(zhì)過濾器預(yù)處理時(shí)，平均濁度為30.8 NTU，UV254是0.195cm-1和DOC是3.89 mg/ L，為了達(dá)到60.2，61.2，和1.54的去除效率。用微濾膜進(jìn)一步處理使總?cè)コ史謩e達(dá)到99.2，85.9和35.3。 微濾膜滲透影響水質(zhì)展示于表3中。表三3.4減少氯的需求量和三鹵甲烷去除水中NOM的主要目的減少潛在的消毒劑副產(chǎn)物特別是三鹵甲烷的產(chǎn)生。因此，此系統(tǒng)處理后水時(shí)與原水相比對(duì)氯的需求和THM形成是主要研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，

16、原水樣品氯介于3.5和4.0毫克/ L之間與處理后的水游離殘留氯2.5-3.0毫克/ L。其結(jié)果是，在去除NOM的水的氯的需求量減少0.51.0 mg/ L。表4示出了原水和處理過的水THM形成檢查的結(jié)果。如氯的劑量變化，2.0，2.5，3.0，3.5，5.0 mg / L的原水THM比率總和為確定為0.5，0.8，0.8，0.9，和1.1，而處理后的水分別為0.2，0.3，0.5，0.5和0.6.雖然在大多數(shù)情況下（除原水更高氯劑量為5.0毫克/升），水中THM形成仍然符合WHO的指導(dǎo)方針顯然與原水相比，因?yàn)樘幚磉^的水NOM去除過程所以THM生成減少。類似結(jié)果膜系統(tǒng)去除NOM時(shí)也會(huì)降低的氯氣

17、消耗THM形成前面也提到過。表四3.5濁度和NOM對(duì)TMP的影響該系統(tǒng)用于含有不同濁度和NOM的原水，評(píng)價(jià)其對(duì)TMP建立的影響。原水測(cè)出含有四種不同的水平的濁度（即0.6，1.3，16，和66 NTU），UV254（1）（即0.1，0.3，0.5，和0.8cm-1）。圖6示出在8小時(shí)的實(shí)驗(yàn)期間TMP的百分比。從圖中可以看出，最高濁度和最高NOM水平在高濁度水用中度層次UV254時(shí)得到提高。因此，濁度和NOM濃度影響微濾膜處理原水程度，但相比有機(jī)物的吸附（UV254），顆粒物（濁度）堵塞對(duì)TMP影響更大。膠體有機(jī)物對(duì)膜污染的問題很復(fù)雜，可以描述為在部分膠體聚集不穩(wěn)定后有機(jī)吸附聚集。圖64結(jié)論浮介質(zhì)和微濾膜技術(shù)結(jié)合被用于泰國(guó)曼谷河流水處理中，達(dá)到了NOM被高度除去的結(jié)果。使用聚氯化鋁作為混凝劑增強(qiáng)了混凝效果，使浮介質(zhì)過濾器對(duì)UV254去除率達(dá)到了80以上。在高濁度和中