纳滤膜技术用于淋浴水回用的实验研究_生态_资讯

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NTU	LASmg/L	COD_Crmg/L	TOCmg/l	电导率μs/cm	硬度mg/L(以CaCO₃计)	细菌总数个/mL	大肠菌群个/L
7.71	芳香	60.3	4.89	191	58.6	521	360	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

　　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作为最佳的操作压力，回收率在75%左右（采用浓水回流系统）。淋浴水温一般为37～40℃，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

3.1 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
测定项目	进水	产水	去除率%
电导率　　 μs/cm	566	33	94.2
TOC　　　　 mg/L	11.6～75.7	0～7.4	80.5～100
耗氧量　　　 mg/L	57.55	4.38	92.4
浊度　　　　 NTU	10.2	0.46	95.5
LAS　　　　 mg/L	3.21	0.26	91.9
氨氮　　　　 mg/L	0.14	0.11	21.4
碱度　　　　 mg/L	246.81	18.94	92.3
pH	7.75～8.61	6.40～7.35	-
水温　　　　 ℃	14～30
硬度（CaCO₃计）mg/L	330	16	95.2
Ca²⁺　　　　 mg/L	66.68	0.5998	99.1
Mg²⁺　　　　 mg/L	32.43	0.2592	99.2
Al³⁺mg/L	0.1950	0.0154	92.1
Na⁺　　　　　 mg/L	9.970	1.564	84.3
K⁺mg/L	3.637	0.6254	82.8
Fe²⁺　　　　mg/L	0.5758	0.1685	70.7
Cu²⁺　　　　　　　　mg/L	0.0180	0.0000	＞99.5
Pb³⁺　　　　 mg/L	0.0331	0.0296	10.6
Cl^-　　　　　 mg/L	18.64	4.73	74.4
HCO₃^-*　　　 mg/L	246.81	18.94	92.3
SO₄^2-　　　　 mg/L	52.1	0.53	99.0

3.1.1 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CO₃^2-,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 pH值为6.40～7.35。
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**
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	4
预处理出水	无法计数	20	未检出	未检出	1
纳滤膜出水	85	＜3	未检出	未检出	未检出