絮凝剂在超滤膜饮用水处理中的应用

孙玮(大庆油田水务公司东风水厂， 黑龙江 大庆 163000)

絮凝剂在超滤膜饮用水处理中的应用

孙玮(大庆油田水务公司东风水厂， 黑龙江 大庆 163000)

通过超滤膜处理工艺对生活饮用水进行深度处理，对水质以及环境保护均有深远影响。超滤膜组件水处理过程中，向其中科学适量的投加絮凝剂辅助处理，即可降低成本，延长超滤膜使用寿命，减缓维修保养次数,亦可对水质起到改善提升的作用。

水处理；超滤膜；絮凝剂；提升水质

0 引言

随着《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中106项水质标准的全面推广与要求，生活饮用水给水处理厂也随之面临更高的工艺要求与设备提升改进必然性。超滤膜饮用水处理工艺是当前较为先进的深度水处理工艺，其处理效果在严格符合水质标准的前提下，对化学需氧量(COD)，消毒副产物(三氯甲烷)以及水中的细菌，病毒等都有较好的消杀降低效果。

1 超滤膜技术通过对溶液进行浓缩，分离后通过膜组件进行筛滤，从而实现对水质的处理与提升

(1)简单说超滤是一种筛孔分离过程，其中溶剂和小分子溶质在跨膜压差作用下透过膜被收集，而大分子溶质被膜截留成为浓缩液。该项工艺介于微滤与纳滤之间，可截留分子范围宽，能够有效滤除水中细菌、病毒、藻类物质以及两虫，超滤膜截留分子量的定义域为500-500000左右，表面孔径约为20～50 nm，操作静压差通常为0．1-0．5MPa。超滤膜深渡水处理技术与常规水处理工艺流程相比，该技术具有能耗低、操作压力要求低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优势。

(2)一套完整的超滤膜水处理系统通常包括膜前处理，膜组件主体处理部分，膜组件清洗部分以及絮凝剂等辅助药剂投加系统。为延长超滤膜使用寿命，减少反洗及化学清洗次数，处理水进入超滤膜组件之前，应简单完成常规水处理工艺流程，即混凝、沉淀、过滤及消毒过程后，进而进入膜组件进行深度处理。日常应用膜组件进行水处理工作时，通过对膜压差、透过率等参数进行判断，适时的对膜进行物理反冲洗与化学清洗，从而达到对膜的保养与维护。通常超滤膜应用中，以期延长超滤膜使用时间，减小膜运行负荷，常在水中适量投加絮凝剂以辅助超滤膜处理。

(3)絮凝剂在水处理中，主要使水中胶体颗粒和细小悬浮物脱稳，凝聚，通过互相吸引与碰撞形成沉淀性能良好的絮状颗粒，俗称“矾花”，使其在后续处理工艺中能够有效的从水中去除。絮凝剂的种类主要按其化学成分分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。无机絮凝剂种类较少，但目前应用较为广泛，其成分主要是铁盐及铝盐。如硫酸亚铁、氯化铁和硫酸铝、聚合氯化铝。有机絮凝剂主要为高分子物质，其种类多样，但目前应用较少。超滤膜系统中投加絮凝剂辅助处理时，要遵守饮用水处理絮凝剂使用要求，即符合混凝效果好、对人身体健康无害，使用方便，货源充足，价格低廉等基本要求。水中投加絮凝剂，絮凝效果受一些因素影响较大，通常这些因素表现为水温影响，水温低时，水的黏度增大，水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于已经脱稳的胶体颗粒异向絮凝。同时，水的黏度大时，水流剪力增大，影响胶体颗粒间的有效碰撞和絮凝。胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体絮凝。而且水化膜内的水由于黏度和重度增大，影响了颗粒之间的黏附强度。研究发现，水中pH值，水中浊质颗粒浓度，水的碱度对絮凝剂投加效果均有影响。同时，水中有机污染物，絮凝剂的投加方式，以及投加絮凝剂时的水力条件都能够对絮凝效果产生影响。投加絮凝剂时，应根据既能达到预期水质目标，又能最大程度减小投药量的原则，确定絮凝剂的最佳投加量。

2 根据超滤膜中空纤维膜的特性，对膜前进水有着一定的要求

水中的悬浮物、胶体、微生物和其他杂质会附于膜表面，而使膜受到污染。由于超滤膜水通量比较大，被截留杂质在膜表面上的浓度迅速增大发生所谓浓度极化现象，更为严重的有一些很细小的微粒会进入膜孔内而堵塞水通道。另外，水中微生物及其新陈代谢产物生成粘性物质也会附着在膜表面。这些因素都会导致超滤膜透水率的下降以及分离性能的变化。超滤工艺中，必需进行预处理，即采用石英砂、活性炭或装有多种滤料的过滤器进行初级过滤。虽然超滤对0．35μ m～5μ m间的微细微粒和胶体有绝对的去除作用，但对中空纤维超滤膜也存在极为严重的危害，特别是物质分子和离子的聚合体使得胶体粒子带有电荷，胶体所以能在水中稳定存在主要是同性电荷的胶体粒子相互排斥的结果。向原水中加入与胶体粒子电性相反的荷电物质即絮凝剂，从而以打破胶体粒子的稳定性，使带荷电的胶体粒子中和成电中性而使分散的胶体粒子凝聚成大的团块，而后利用过滤或沉降便可以比较容易去除。超滤膜组件造价较高，工艺需求大，为保障超滤膜的稳定运行，需要及时根据膜体运行参数对膜进行清洗。超滤膜物理清洗即不投加化学药剂，直接运用反洗水泵，反向改变膜两端进出水，从而达到对膜的简单清洗与恢复。物理清洗对于防止大颗粒对反渗透形式膜组件的堵塞是有效的，但有些污染无法通过简单的反冲洗清除掉，还需要有周期的化学清洗。化学清洗系统通常包括化学药剂混合箱、投加泵、药水混合器及加热器等。化学清洗需向水中投加化学药剂，常见盐酸、氢氧化钠。亚硫酸氢钠等，并对清洗废水进行严格回收处理，防止对环境水体产生污染。化学清洗的频次越高，对膜件的损伤越大，直接导致严重影响膜系统的使用寿命。因此，超滤膜进水预处理越完善，清洗间隔越长；反之，预处理越简单，清洗频率越高。这也间接引申出絮凝剂在超滤膜水处理中应用的必然性。