《纳滤膜技术用于淋浴水回用的实验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳滤膜技术用于淋浴水回用的实验研究（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1纳滤膜技术用于淋浴水回用的实验研究摘要：淋浴水是各类排水中水质最稳定，汇集容易，便于净化，可就近回用的水资源。它约占生活污水量的 30%，属于良质污水。直接过滤纳滤组合工艺用于淋浴水回用在技术上是可行的。纳滤膜出水水质达到现行的生活饮用水标准（GB5749-85），能够满足淋浴水回用的要求。 关键词：淋浴水 纳滤膜 回用 1 概述 淋浴水是各类排水中水质最稳定，汇集容易，便于净化，可就近回用的水资源。它约占生活污水量的 30%，属于良质污水。表 1 归纳淋浴水的一些水质特征。 表 1 淋浴污水的水质pH臭浊度 NTULASmg/LCODCrmg/LTOCmg/l2电导率 s/cm硬度 mg/
2、L(以 CaCO3 计)细菌总数个/mL大肠菌群个/L7.71芳香60.34.8919158.6521360无法计数20国外有关淋浴水回用的研究主要表现在两个方面1-3：美国宇航局关于太空站需要可行且能耗低的淋浴水回用设备。国内也进行了一些淋浴水作为中水回用的研究4，5。他们的水处理工艺基本表现为微滤、超滤、反渗透及常规处理工艺。 2 工艺简介 3淋浴水回用的工艺流程简介如下： 2.1 预处理工艺2.1.1 加药采用中国科学院生态环境中心制聚合铝，借鉴 Kunio Ebie 等6的修正烧杯试验方法确定聚合铝的最佳投药量为 12mg/L，从泵前投药至进入絮凝过滤器约2min。2.1.2 微絮凝过
3、滤器根据烧杯试验结果，我们采用直径 10cm 的陶粒柱（装填高度 70cm）进行试验，滤速控制在 10m/h。在试验条件下，整个预处理工艺（陶粒过滤-5 微米滤芯过滤）对有机物的去除率不高，约 30%左右，对浊度的去除达 83.1%，但从污染指数 SDI来看预处理效果能够满足膜进水的 SDI（5）要求。2.1.3 5 微米过滤器作为纳滤膜的保安过滤器，保证纳滤膜的安全正常使用。2.2 纳滤膜组合工艺纳滤膜是一种介于超滤与反渗透之间的分离膜，本试验选用美国 Trisep 公司TS80-4040 膜（其截留分子量 280-300，为聚酰胺复合膜），并联方式运行，试验以0.7MPa 作为最佳的操作压
4、力，回收率在 75%左右（采用浓水回流系统）。淋浴水温一般为 3740，这有利于提高膜的产水量。假设由于补充新鲜水，使混合膜进水水温为 30（在冬季会低些），此时膜产水量较 25增加 17%，这将节省设备投资。 3 纳滤膜设备对淋浴水处理效果评价 43.1 常规水质分析操作压力为 0.7MPa 下膜进出水的水质特征见表 2。 表 2 TS80 膜的进出水水质测定项目TS80 膜进水产水去除率%电导率 s/cm5663394.2TOC mg/L11.675.707.480.51005耗氧量 mg/L57.554.3892.4浊度 NTU10.20.4695.5LAS mg/L3.210.2691
5、.9氨氮 mg/L0.140.1121.4碱度 mg/L246.8118.9492.3pH7.758.6166.407.35-水温 1430硬度（CaCO3 计）mg/L3301695.2Ca2+ mg/L66.680.599899.1Mg2+ mg/L32.430.259299.2Al3+ mg/L0.19500.015492.1Na+ mg/L79.9701.56484.3K+ mg/L3.6370.625482.8Fe2+ mg/L0.57580.168570.7Cu2+ mg/L0.01800.000099.5Pb3+ mg/L0.03310.029610.6Cl- mg/L18.64
6、4.73874.4HCO3-* mg/L246.8118.9492.3SO42- mg/L52.10.5399.03.1.1 对离子的去除从表 1 可看出，TS80 膜对钙、镁离子的去除率很高，达 99%以上，这一点也可从硬度的去除效果得出（95.2%）。对单价离子的去除较二价或多价离子稍低，在80%左右。除 Al3+以外，阳离子的去除率随离子有效半径的增加而增加，阴离子也表现出同样的趋势。3.1.2 pH 值的变化TS80 膜产水的 pH 值较进水 pH 值下降 1.3 个单位。这是由于 CO32-,HCO3-,CO2,OH-和 H+透过膜的能力不同，原先进水的平衡被破坏而造成的，故产水 p
7、H值为 6.407.35。3.1.3 对阴离子洗涤剂（LAS）的去除在试验条件下，TS80 膜对 LAS 的去除率在 91.9%，这是因为：TS80 膜虽然属于传统软化膜，但是表面活性剂容易吸附在膜面上，并显著的影响膜表面电荷，其中阴离子洗涤剂能使膜面上负电荷增强，等电点降低7，从而使 TS80 膜表面呈一定的电负性，因此对阴离子洗涤剂的去除率高。同时，阴离子洗涤剂的分子量也9决定了它的高去除率。 3.2 微生物分析由于人的口腔、鼻子及喉咙中常含有白假丝酵母、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌1，所以本研究中除常规微生物分析外，还采用这三种微生物作为受试生物，结果见表 3。 表 3 微生物的分析结果
8、水样细菌总数(个/mL)大肠菌群(个/L)金黄色葡萄球菌(个/L)绿铜假单胞菌(个/L)白假丝单胞菌(个/L)污水无法计数20未检出未检出104预处理出水无法计数20未检出未检出1纳滤膜出水853未检出未检出未检出从表 3 可以看出，纳滤膜对细菌有很好的去除率，其出水满足 GB5749-85 的微生物学指标。这说明利用纳滤膜作为物理消毒方法以取代常规的化学消毒是可行的。 4 纳滤膜设备的系统设计 11对于反渗透膜，通常采用金字塔排列、单个压力容器内装 6 根卷式膜组件、无浓水循环结构以获得较高的回收率。但是，由于进水盐浓度低和一价离子去除率低，使纳滤膜系统的进水压力和渗透压比反渗透要低得多。因
9、此纳滤系统的水头损失不能象反渗透系统那样被忽略，传统的反渗透设计结构已经不适于纳滤系统，这意味着对于纳滤系统不同的组件排列或级、段设计或不同的膜组件设计将会有更好的效果。Eriksson9认为纳滤系统可采用渗透回压、增设中间加压泵和浓水回流等三种方法来提高回收率。通过比较，我们在淋浴水纳滤膜处理中采用一段浓水回流系统（回流至中间水箱），以获得最大的水利用率（回收率），运行情况见表 4。 表 4 TS80 膜的运行情况时间 min水样pH电导率 s/cm压力 MPa中间水箱水的体积 L流量 L/h浊度 NTU12TOC温度0进水7.7551299.331816产水6.40230.724.1133
10、0进水7.8058784.717产水6.48240.723.760进水7.931467774.217产水6.65270.723.490进水8.1077763.51518.917产水6.78330.7123.10.2120进水8.2292152.11618产水6.95420.7022.8180进水8.48135029.343.519产水177.20780.7121.31.3210进水8.61184017.959.175.720产水7.351210.711819.80.272.5由表 4 可以计算出 TS80 膜的最大回收率 Y 为：（99.3-17.9）/99.3=82.0%，此时，膜的产水量下
11、降了 28.4%（经温度修正），这说明膜已受到污染，需要清洗。而在运行了 180min 后，膜的产水量就已经下降了 20.5%，此时回收率为 70.5%。因此，建议在实际运行时，纳滤膜的回收率控制在 75%，这可相对减缓膜的污染。随着回流运转时间的增大，由于浓水污染物浓度不断增加，同时 pH 值亦升高，使得膜进水中的溶质浓度及 pH 值增加，而溶质透过膜是与进水中溶质浓度直接相关的，所以产水中的电导率和 pH 值也逐渐增高。产水中 TOC 升高的原因可以认为是：随着回流次数的增加，膜面上产生了较高的浓差极化；高浓度的TOC 和电导率会压缩膜面上的电荷密度，使得膜对某些有机物的排斥力减小。此外，
12、某些有机物的分子结构在高 TOC 和含盐量（TDS）环境下会发生变化，使得这些有机物难以被膜去除10。回流试验表明：循环系统的膜污染问题值得注意。 5 结论 1.直接过滤纳滤组合工艺用于淋浴水回用在技术上是可行的。纳滤膜出水水质达到现行的生活饮用水标准（GB5749-85），能够满足淋浴水回用的要求。2.建议纳滤系统的操作压力为 0.7MPa，回收率 75%（采用浓水回流系统）。3.纳滤膜对无机盐去除是靠离子的电荷密度，有效半径和膜间的静电作用，对中性物质的去除是靠尺寸大小，对有机物的去除决定于有机物的结构特征（如分子量、极性）与有机物同膜间的相互作用关系。194.纳滤膜对病原菌等微生物有很高
13、的去除率，膜出水没有检出白假丝酵母、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌。这说明利用纳滤膜作为物理消毒方法，以取代常规的化学消毒方法是可行的。 参考文献 1.W.D.Burrows et al. Nonpotable reuse: development of health criteria and technologies for shower water recycle. Wat. Sci. Tech.,1991,23(9):81-882.Doug Snowdon. Shower water recovery by UF/RO. SAE paper No. 911455,21th Intersoc
14、iety Conference on Enviromental Systems, San Francisco, July 19913.E. Verostko et al. Test results on reuse of reclaimed shower water-a summary. SAE paper No.891443, 19th Intersociety Conference on Environmental Systeems, San Diego, July 19894.崔召女等.洗浴水净化和回用研究.见：资源、发展与环境保护第三届海峡两岸环境保护学术研讨会。北京：中国环境科学出版
15、社，1995：90-945.刘静伟等。超滤法处理宾馆洗浴废水及超滤装置的研制开发.膜科学与技术，1998，18（5）：35-376.Kunio Ebie 等.直接过滤法处理寒冷地区高色度地表水.见：给水与废水处理国际会议论文集.北京：中国建筑工业出版社，1994：32-437.E.Childress et al. Effect of sollution chemistry on the surface charge of polymeric reverse osmosis and nanofiltration membranes. J. Of Membrane Science, 1996,19
16、(2):253-2688.Eisenberg, Talbert N. Reverses osmosis treatment of drinking water. Stoneham: Butterworth Publishers, 1986:279.Peter Eriksson. Nanofiltration extends the range of membrane filtration. Environmental Progress, 1988, 7(1):58-6210.Paul Fu et al. Selecting membranes for removing NOM and DBP precusors. J. AWWA, 1994,84(11):55-72
