絮凝-中空纤维膜微滤工艺处理微污染地表水的研究

3 试验结果及讨论

3.1 对水质感官性状指标的改善
　　PAC-MFR由于其膜截留作用，出水晶莹剔透，无色无嗅无味，感官性状良好。该装置对浊度的去除率平均为94.03%，出水平均浊度为0.9 NTU，远低于国家饮用水卫生标准规定的3 NTU[2]，图2为PAC-MFR进出水的浊度及去除率。

3.2 对COD_Mn的去除
　　PAC-MFR中原水、出水、絮凝反应器及膜分离器混合液的COD_Mn变化如图3及表4所示。在第一个阶段，将500 g PAC一次性投入膜分离器中，其在膜分离器混合液中的浓度为0.75 g/L，之后每天排出膜分离器混合液50～80 L，同时适量投加PAC，维持膜分离器中PAC浓度恒定。这一阶段中原水COD_Mn应等于出水COD_Mn与被絮凝去除的COD_Mn及PAC吸附的COD_Mn的代数和。在该阶段前5天混合液和出水的COD_Mn值均较低，但从第5天起呈上升趋势，造成该现象的原因是：一次性投入大量PAC，吸附了水中的有机物，因此COD_Mn值较低；以及在该阶段排泥量较少，造成了有机物在膜分离器中的累积，从而使COD_Mn值呈上升趋势。此运行方式表明，有机物在膜分离器中呈累积趋势。

　　在第二阶段，采取每天排空膜分离器的方法，这样使膜分离器混合液COD_Mn值有所降低；同时降低PAC投量，其出水COD_Mn的平均值仍较上一阶段后期低（第一阶段第6～11天出水COD_Mn平均值为7.57 mg/L）。

　　表4中絮凝反应器混合液的COD_Mn是将该混合液用定性滤纸过滤后测得的，与原水比较，其两个阶段的去除率分别为8.0%和-12.3%。有试验证明，絮凝对于分子量低于1000的有机物没有去除效果，反而会引起增加[3]，其原因可能是部分被大分子有机物或其他无机胶体吸附的小分子有机物在絮凝过程中由于这些大分子有机物或胶体与金属离子络合而释放出来所致。在运行期间，曾试图加大PAC投量以改善出水水质，当将PAC投量由30 mg/L增加到60 mg/L时，膜分离器混合液COD_Mn降低4～12 mg/L。
　　在整个运行过程中，出水COD_Mn值除前5天较低，其后一直维持在6～7 mg/L左右。出水水质不理想的主要原因是原水水质太差，其COD_Mn劣于国家地面水环境质量标准（GB3838-88）中的Ⅴ类标准（COD_Mn<10 mg/L）[4]；在第25天，曾经测定原水的COD_Cr，其数值高达57.28 mg/L。如果原水水质的COD_Mn能够优于上述标准中的Ⅴ类标准，则出水COD_Mn应能够低于5 mg/L。
3.3 对UV254的去除
　　芳香族化合物或具有共轭双键的化合物在波长254 nm处有吸收峰[4]。UV254对于测量水中天然有机物（如腐殖酸等）有重要意义，可作为总有机碳（TOC）及总三氯甲烷生成能（T-THMFP）的代用参数。图4是PAC-MFR运行过程中原水、出水及去除率的变化情况。运行期间出水平均值及去除率分别为0.109 cm^-1和58.13%。
　　由图中可见，UV254的变化情况与COD_Mn类似但波动较大：在第一阶段前期出水UV254较低，去除率总体呈下降趋势且后期波动很大；第二阶段出水UV254降低，去除率也趋于稳定。

3.4 对UV410的去除
　　UV410主要反映水中具有较大共扼体系的有机化合物，如天然水体中的大分子腐殖质等，它们是地表水中的主要成色物质，因此UV410与水体色度有良好的相关性[5]。图5是PAC-MFR进出水UV410的变化情况，可以看出，虽然原水UV410波动很大，絮凝混合液与膜分离器混合液UV410值也较高（分别为0.013 cm^-1和0.018 cm^-1），但出水的UV410始终保持在一个较低的水平（平均值及去除率分别为0.003 cm^-1和85.81%）。这说明UV410主要是靠膜截留作用去除的，并且PAC-MFR对水中的成色物质有很好的去除效果。

3.5 对NH₃-N的去除
　　由于PAC-MFR中的生物量很少，而且絮凝和PAC吸附对的NH₃-N的去除能力有限，所以PAC-MFR对NH₃-N的去除率波动很大，尤其是在第一个阶段后期，这是由于吸附NH₃-N的颗粒性物质被膜截留，并在膜分离器中累积所造成的，见图6。表5所示是第二阶段不同的三个周期中出水NH₃-N随时间的变化。由于天然水体中一些微生物在膜分离器中富集，PAC-MFR中又一直曝气，提供了充足的溶解氧，使得膜分离器中发生了硝化作用，从而出水的NH₃-N值随时间而降低。

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