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生物粉末活性炭-超滤组合工艺处理微污染原水

摘要:生物粉末活性炭-超滤组合工艺处理微污染原水,水厂常规处理工艺难以有效去除微污染原水中的氨氮、有机物等物质,而生物粉末活性炭/超滤(BPAC/UF)组合工艺是一种有效

  自来水厂基本工艺处理无法合理除去微环境污染原水里的高锰酸盐指数、有机化合物等化学物质,而微生物粉末状活性碳/超滤膜(BPAC/UF)组成加工工艺是一种合理的深层解决技术性,其融合了活性炭过滤、微生物菌种溶解及其膜分离设备分别的优点,对水里高锰酸盐指数和有机化合物有不错的除去实际效果,且该加工工艺出水出水水体平稳,实际操作协调能力高,具备不错的应用性。小编调查了BPAC/UF组成加工工艺对微环境污染水里高锰酸盐指数和有机化合物等空气污染物的除去实际效果,及其有机化学加强反清洗对跨膜压力差的危害,致力于为该加工工艺的具体运用出示参照。

  一、实验原材料与方式

  1.1 试验设备

  实验用BPAC/UF检样设备如图所示1所显示,由PVC材料的膜部件、管式反应器、冷水箱、浮球开关液位仪自动控制系统、水解酸化池系统软件、反清洗系统软件、排水设备、流回系统软件、隔膜泵、液位传感器和PLC控制系统软件等构成。在其中,管式反应器由活性碳触碰池、沉淀池和膜池3一部分构成。活性碳触碰池的合理容量为6.0L,沉淀池的合理容量为8.4L,斜柱高宽比为100毫米,倾角为60,膜池合理容量为2.8L。管式反应器留出50毫米极高,并在30mm超高空设立溢流口。

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  BPAC/UF检样设备以30L/(m2-h)的恒通量运作,渗水在活性碳触碰池的等待时间约为2h,选用24小时持续水解酸化池和拌和,水解酸化池总流量为30L/h,搅拌器转速比为20r/min。粉末状活性碳一次性加药,泥量为3g/L,设备运作前,粉末状活性碳早已历经一个月的水解酸化池塑造,已基本产生沉淀物。每30min开展一次淤泥流回,将沉砂池内的活性碳流回到活性碳触碰池。膜池中的水每2d排尽一次。反清洗间距为30min,每一次以2倍的出水出水扩散系数反清洗60s。

  实验选用苏州市立升净水高新科技有限责任公司出示的浸入式PVC膜,膜丝合理长短为25cm,合理膜总面积为0.063M2,膜化学纤维内、直径各自为1.0,2.0Mm,均值膜直径为0.02μm,截流分子质量为50ku,最大吸脂压力为-80kPa,工作中pH值范畴为1~13。

  1.2 实验自来水

  实验自来水为江苏某微环境污染源水,该源水存有高锰酸盐指数和有机化合物成分周期性较高的难题。微环境污染源水进到BPAC/UF组成加工工艺前先历经仿真模拟混凝沉淀全过程,助凝剂选用聚氯化铝,湿式加药,泥量为50mg/L,加药后用三级搅拌器先后以不一样转速比仿真模拟混凝沉淀的不一样环节:髙速(80r/min)拌和30s仿真模拟迅速混和环节、中等速度(40r/min)拌和5min仿真模拟混凝土早期、低速档(20r/min)拌和15min仿真模拟混凝土后半期,随后静放沉定2h,选用隔膜泵提取上清液经过虑后做为BPAC/UF检样设备的渗水。试验设备渗水水体以下:浑浊度为1.96-5.47NTU,CODMn为1.75-4.70mg/L,UV254为0.032~0.089cm-1,DOC为3.450-6.141mg/L,高锰酸盐指数为0.03-0.16mg/L。

  1.3 检验新项目与方式

  CODMn:酸碱性高猛酸钾法,高锰酸盐指数:纳氏试剂光度法,UV254:紫外线-由此可见光度法,DOC:TOC-LCPH总有机碳检测仪。

  二、結果与探讨

  2.1 对高锰酸盐指数的除去实际效果

  试验设备运作前13d,因为平均气温较低,渗水高锰酸盐指数浓度值较低、均值浓度值仅为0.063Mg/L,有研究表明,当水里高锰酸盐指数浓度值超出0.25mg/L时,才可出示充足的营养成分供硝化菌生长发育,因此 在这里标准下,硝化菌特异性较弱,没法充分运用降解功效。根据对该微环境污染源水水体的检验发觉,2017年原水里的高锰酸盐指数均值浓度值为0.61mg/L,因而从第14天逐渐向渗水找加NH<1,促使渗水高锰酸盐指数均值浓度值为0.68mg/L,以仿真模拟该源水高锰酸盐指数浓度值超标准时的状况。

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  BPAC/UF组成加工工艺对高锰酸盐指数的除去实际效果见图2。设备运作前3d,高锰酸盐指数污泥负荷较高、均值做到了75.29%,这是由于设备宣布运作前,活性碳早已历经一个月的水解酸化池塑造,硝化菌早已挂膜取得成功,产生了微生物粉末状活性碳。可是从第4天逐渐,高锰酸盐指数污泥负荷快速减少,进水里的高锰酸盐指数浓度值太低不能出示硝化菌生长发育所必须的营养元素。在第5~13天,因为炭池中有持续水解酸化池,因而一部分硝化菌仍然能够生存而且充分发挥降解功效,炭池对高锰酸盐指数的均值污泥负荷为50.99%。可是硝化菌随流水到膜池后,在贫营养成分、贫co2标准下,膜池中及吸咐在膜表层上的微生物菌种会慢慢身亡而转化成蛋白及碳酸盐等,进而造成出水里的高锰酸盐指数浓度值高过渗水,组成加工工艺出水出水高锰酸盐指数均值浓度值为0.063Mg/L,有一些天乃至会出現高锰酸盐指数污泥负荷为负数的状况。在第半个月向炭池中加药5G的活性碳,历经5d的融入生长发育,炭池对高锰酸盐指数的污泥负荷为92.23%,而组成加工工艺对高锰酸盐指数的总污泥负荷为92.13%,从而表明BPAC/UF组成加工工艺对高锰酸盐指数的除去关键借助活性碳顆粒上粘附的硝化菌的溶解功效,陶氏反渗透膜对高锰酸盐指数基本上无除去功效。

  2.2 对CODMn的除去实际效果

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  BPAC/UF组成加工工艺对CODMn的除去实际效果如图所示3所显示。能够看得出,组成加工工艺对CODMn的污泥负荷起伏很大,前14d对CODMn的污泥负荷在6.18%~23.05%中间起伏,而膜池出水出水CODMn浓度值较膜池中的浓度值均值低了0.08mg/L,这是由于注入膜池的粉末状活性碳被陶氏反渗透膜截流出来,在膜表层产生厌氧颗粒污泥层,这时厌氧颗粒污泥层并无微生物菌种粘附生长发育,因而对CODMn的除去主要是因为厌氧颗粒污泥层的截流功效。14d后渗水高锰酸盐指数浓度值上升,微生物菌种慢慢再度生长发育完善,组成加工工艺对CODMn的污泥负荷逐步提高,在13.39%~47.67%中间起伏。第16-24天CODMn污泥负荷起伏尤其比较严重,这是由于在持续水解酸化池标准下,第17天起亚汽车水质稳定剂的生长发育繁育促使水里造成很多的亚硝酸钠(最大值做到0.75mg/L上下),亚硝酸钠做为一种氧化性无机化合物对CODMn的除去有不容忽视的危害。伴随着硝化菌特异性的提升,水里的亚硝酸钠慢慢被氧化,24d以后CODMn污泥负荷慢慢升高并平稳,在第24-27天BPAC/UF组成加工工艺对CODMn的均值除去高效率为27.39%。另外发觉,第半个月补炭以后CODMn污泥负荷猛增,这表明加药的新炭的吸咐功效能在短期内内提升加工工艺对有机化合物的除去实际效果。

  2.3 对UV绑的除去实际效果

  BPAC/UF组成加工工艺对UV254的除去实际效果如图4所显示。

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  前14d组合加工工艺对UV254的除去实际效果不稳定,均值污泥负荷为27.99%,第半个月补炭后,对UV254的污泥负荷逐步提高,第15~22天对UV254的均值污泥负荷为38.49%,至第23天对UV254的污泥负荷保持稳定,第23~27天对UV254的均值污泥负荷为30.79%。剖析觉得,微生物粉末状活性碳对UV254的除去是活性炭过滤和降解双向功效的結果。

  2.4 对DOC的除去实际效果

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  BPAC/UF组成加工工艺对DOC的除去实际效果见图5。此加工工艺对DOC的污泥负荷起伏很大,为7.34%~34.92%。DOC定性分析水质中溶解度有机碳的成分,而溶解度可降解有机碳(BDOC)占溶解度有机碳的占比较为少,且受微生物菌种总数和特异性的危害,因而微生物菌种对DOC的除去实际效果极为比较有限,而且腐殖是DOC的关键构成化学物质,而腐殖不容易被病菌溶解运用。因而,前14d,组成加工工艺对DOC的污泥负荷较低,均值污泥负荷为16.17%,第半个月投炭后,因为活性碳的吸咐功效,DOC污泥负荷有一定的上升,至第二十二天污泥负荷保持稳定,平稳后组成加工工艺对DOC的均值污泥负荷为20.19%。

  2.5 对SUVA的除去实际效果

  SUVA数值纯天然有机化合物芬芳度的意味着指标值,其界定为企业浓度值DOC的紫外线消化吸收值。在本实验中,渗水SUVA值在0.84-1.6117(m•mg)中间起伏,陶氏反渗透膜出水出水的SUVA值相比于渗水有一定的减少。前14d组合加工工艺对SUVA的均值污泥负荷为14.01%,第半个月投炭后SUVA污泥负荷慢慢上升,至第23天后又保持稳定,平稳后对SUVA的均值污泥负荷为14.41%。

  SUVA值的高矮体现了水里有机化合物类型的区别,SUVA值越高表明水里的疏水性生物大分子腐殖类有机化合物越多,相反表明小分子水吸水性有机化合物越多。陈卫等的研究表明超滤膜对有机化合物的截流以疏水性生物大分子有机化合物为主导,本实验結果也确认了这一点,超滤膜后SUVA会减少,这关键是由于膜的截流功效。投炭后SUVA会上升,关键是由于粉末状活性炭过滤了一部分小分子水吸水性有机化合物,促使疏水性生物大分子有机化合物所占占比上升。

  2.6 各模块出水出水的分子质量遍布

  为进一步科学研究BPAC/UF组成加工工艺对有机化学空气污染物的除去原理,对加工工艺渗水、膜水面、膜出水出水开展有机化合物分子质量等级分类实验剖析,以第24天的数据信息为例子,数据显示,进水里分子质量<1、1~5、5~10、10~50、>50ku的有机化合物所占占比各自为59.02%、1&03%、4.92%、3.28%和14.75%,关键以分子质量<8ku的有机化合物为主导。膜池中溶液对分子质量<1、1~5、5~10、10~50、>50ku的有机化合物的污泥负荷各自为16.67%、27.27%、0、0和11.11%。因为进水里分子质量>8ku的有机化合物非常少,因此 微生物粉末状活性碳对其污泥负荷也很比较有限。膜池中溶液关键除去的是分子质量<8ku的有机化合物,这与活性碳关键吸咐小分子水有机化合物的结果是一致的。

  BPAC/UF组成加工工艺对分子质量<1、1~5、5~10、10~50、>50ku的有机化合物的污泥负荷各自为25.00%、63.64%、33.33%、0和22.22%。组成加工工艺也对分子质量<8ku的有机化合物除去实际效果最好是。根据比照陶氏反渗透膜出水出水和膜水面发觉,陶氏反渗透膜对不一样分子质量的有机化合物基础均有进一步的除去功效,这是由于粉末状活性碳在膜丝表层产生厌氧颗粒污泥层,进而能够根据截流功效将一部分有机化合物加强截流在膜表层,于己膜池中的微生物菌种进一步溶解除去。

  2.7 各模块出水出水的亲疏有别水溶性

  BPAC/UF组成加工工艺进水里吸水性、弱疏水性和强疏水性化学物质所占占比各自为11.65%,41.98%和46.37%,以疏水性化学物质为主导。强疏水性化学物质主要是腐植酸类化合物,弱疏水性化学物质主要是富里酸类化合物,吸水性化学物质主要是小分子水化学物质,如含糖量、蛋白等。陶氏反渗透膜对吸水性、弱疏水性和强疏水性化学物质的污泥负荷各自为83.64%、22.78%和25.53%,对吸水性化学物质的污泥负荷较高,一是由于进水里吸水性化学物质较为少,二是微生物粉末状活性碳对吸水性小分子水化学物质的吸咐溶解功效更强。对弱疏水性和强疏水性化学物质的污泥负荷较低,是由于腐植酸类大分子物质不容易被降解,组成加工工艺对疏水性化学物质的除去一是借助微生物粉末状活性碳的吸咐溶解功效,二是膜表层厌氧颗粒污泥层的加强截流功效。有研究表明水质中不一样亲疏有别水溶性的有机化合物对膜环境污染的增长率次序为:强疏水性化学物质>弱疏水性化学物质>吸水性化学物质。组成加工工艺进水里以疏水性化学物质为主导,且对疏水性化学物质的除去关键借助膜面厌氧颗粒污泥层的截流功效,这会促使跨膜压力差上升加速,因而强疏水性和弱疏水性化学物质是导致膜环境污染的关键化学物质。

  2.8 NaClO加强反清洗标准对清理实际效果的危害

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  设定NaClO反清洗延迟时间为10min,当NaClO浓度值各自为200、300和400Mg/L时,陶氏反渗透膜的跨膜压力差转变状况如图所示6所显示。能够看得出,历经NaClO反清洗后,跨膜压力差较未清理前显著降低。陶氏反渗透膜以浓度值各自为200.300和400Mg/L的NaClO水溶液反清洗10min后,反清洗高效率各自为243.78%、84.21%和446.67%,反清洗后第一个周期时间内的较大 跨膜压力差较反清洗前的较大 跨膜压力差各自减少了16.67%,13.99%和32.74%。不难看出,当NaClO浓度值为400Mg/L时反清洗实际效果最优化。

  设定NaClO清理浓度值为400Mg/L,调查NaClO清理延迟时间各自为5、10和15min时跨膜压力差转变状况。结果显示,当NaClO反清洗延迟时间各自为5、10和15min时,反清洗高效率各自为170.00%、446.67%和453.85%,反清洗后第一个周期时间内较大 跨膜压力差较反清洗前的较大 跨膜压力差各自减少了3.28%,32.74%和27.12%。不难看出,当反清洗延迟时间为10min时反清洗实际效果最好。表明NaClO可维护性有机化学反清洗延迟时间并不是越久越好,这很有可能是由于陶氏反渗透膜丝上可根据较低浓度的NaClO除去的化学物质比较有限,当做到一定的清洗時间后就可以充分发挥较大 的实际效果。

  三、结果

  ①当渗水高锰酸盐指数浓度值在0.25mg/L下列时,BPAC/UF系统软件内的硝化菌特异性较弱,没法充分运用降解功效,高锰酸盐指数污泥负荷较低,当渗水高锰酸盐指数浓度值在0.6mg/L上下时,能够产生平稳的微生物活性碳,组成加工工艺对高锰酸盐指数的污泥负荷为92%上下。

  ②BPAC/UF组成加工工艺运作前14d,渗水高锰酸盐指数浓度值低,造成微生物菌种特异性差、总数少,因而对有机化合物的污泥负荷较低而且不稳定。高锰酸盐指数浓度值提升而且补炭后,短时间根据活性炭过滤功效会提升对有机化合物的污泥负荷,当微生物粉末状活性碳平稳产生后,组成加工工艺对CODMn、UV254、DOC的均值污泥负荷各自为27.39%、30.79%、20.19%。

  ③BPAC/UF组成加工工艺进水里关键以分子质量<8ku的有机化合物为主导,组成加工工艺对这些有机化合物的污泥负荷也最大,此外,进水里以弱疏水性和强疏水性化学物质为主导,组成加工工艺对疏水性化学物质的除去关键借助微生物粉末状活性碳的吸咐溶解功效和膜面厌氧颗粒污泥层的截流功效。

  ④NaClO加强反清洗能够非常好地减少膜环境污染,缓解跨膜压力差的增速,在本实验中,当NaClO浓度值为400Mg/L、反清洗時间为10min时可达到最佳清理实际效果。(来源于:上海同济大学环境生态工程与工程学校,上海同济城市规划建设设计研究院有限责任公司)

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作者: 三六五环保公司

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