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1、.中文译文浮介质过滤器和微滤膜结合使用来增强河水中有机物的去除C. Chiemchaisria, S. Passananona, H.H. Ngob, S. Vigneswaranb泰国农业大学 工程学院 环境系摘要 进行这项研究工作，用浮介质过滤器和微滤膜结合的方法来去除泰国曼谷河水中有机物。聚合氯化铝酰氯是迄今为止被认为是最有效的去除有机物，提供增强混凝效果的试剂。最佳的浮动介质过滤器的过滤率在11 M3/M2每小时，它有机物的去除效率最高可达到82.2。随后的微滤膜过滤速率达到了0.45 M3/M2每天，它提供的有机物去除率是85.7-86.6。定期清洗浮介质过滤器和微滤膜，可以通过使用
2、空气冲刷，加上水冲洗，每8和24小时的时间间隔。随着有机物的去除，三卤甲烷的比例从原水中的0.5-1.1下降到了处理过的0.2-0.6。膜污染的研究显示，浊度和有机物都影响跨膜压力建立，但颗粒污垢比吸附在膜表面的有机物对跨膜压力的影响更大。关键词：强化混凝，微滤; 天然有机物，河水处理1介绍浮动介质过滤系统结合微滤膜组件已经在水处理和废水回用中发展。在浮动介质过滤器中，通过接触絮凝及预过滤的主要是去除水中的胶体颗粒，而微滤膜则进一步去除水中残留的粒子。这种系统比常规的水处理工先进了一小步。经研究发现，它对水中颗粒和高浊度微生物的去除更有效，能够提供更好的处理后的水质。在水处理过程中，浮动介质过
3、滤器帮助提高特定的尺寸的粒子进入微滤膜单元从而减少了膜的堵塞。这项研究的重点就是同时去除泰国河水中的胶体粒子和有机物。在建议的系统中，浮动过滤器用铝基或铁基混凝剂来增加混凝的效果，以期望能够对去除水中的有机物发挥重要作用，和运用微滤来去除水中的溶解物是不够的。这种有机物的去除法有助于减少接下来氯消毒的副产物。在这方面，氯消耗的减少和处理后的水中形成的三卤甲烷也变少了。膜同时作用于颗粒和有机物，所以研究也发现微滤膜产生了大量的污泥。2方法2.1实验系统实验如图一所示。原水用进料管取水到泰国曼谷的净水厂之后加入预先准备好的标准罐中混凝剂进行试验。凝结的水在用塑料浮介质过滤器进行过滤。（4 列pvc
4、，直径0.225米，高1.2米）。1.0米塑料介质（pp 珠子，直径3.6 mm) 被用作浮介质过滤器。在预处理之后处理过的水被加到空洞的纤维膜模件工作容积为1.2立方米的微滤膜（三菱丽阳，0.1毫米孔径，78平方米的表面积）。用一个预先设置好的流量永恒的泵从膜组件中渗透。随着微滤膜的跨膜压差达到最大值，用冲洗模块和水冲洗的方法定期冲洗膜。2.2原水特性泰国曼谷班克涵（地名）净水厂的原水被使用。12个月以上的水质监测期间，观察的水质；PH6.98-7.75（平均7.48），碱度72100 mg/L（平均87mg/L），总硬度62-130毫克/升（平均105毫克/升），散射浊度浊度30.4-15
5、4.0单位或NTU（平均80.4 NTU），溶解有机碳（DOC）1.81-5.35毫克/升（平均2.99毫克/ L）和5-18色真彩色单位TCU（平均10 TCU）。研究中使用的原水一年中两个阶段取的，分别是旱季和雨季为了获得各个时期水的特性。在旱季，原水中的浊度39 NTU为4.54 mg/ L的DOC和UV2540.322厘米，雨季浊度很高（平均浊度115 NTU，4.97 mg/ L的DOC，UV2540.374cm-1）水的特性被认为是自然中含有丰富的腐殖质被发现是7.09m-1/mg/L,平均UV-DOC比值7.52 m1/mg/L，大大高于文献报道4-5 m-1/mg/L其他水源的
6、范围.2.3工作条件标准罐试验获得去除有机物最佳混凝剂剂量。为了为了浊度和有机物的去除效果，使用了三种三种不同的类型的促凝剂，即明矾，氯化铁（氯化铁）和聚氯化物（PACL）。在浮动介质过滤器检测到不同的过滤率是7.5，11，和15， m3/m2每天，从罐子试验获得的混凝剂剂量用量20，50，和100。微滤膜滤过率变化在0.3，0.45和0.6 m3/m2每天。系统一直工作直到颗粒突破到浮介质过滤器或TMP的级别达到预先设定的20千帕才让制造商清洗膜。2.4水质分析系统性能评估建立浊度和NOM（由UV254和DOC）的去除率上。根据标准方法和废水检验进行水分析。在处理之后，被处理过的水也要进行需
7、氯量和三卤甲烷测试，这个测试就是氯和三卤甲烷剩余量分析之前在次氯酸钠溶液中加入的水样在各种剂量和样品，然后孵育2小时（需氯量试验）和48小时（THM分析）。三卤甲烷的比例被用作评估三卤甲烷总量的指标，根据以下公式 CCHLO CDCBM CDBCM CBROMOsTHM= GVCHLO + GVDCBM + GVDBCM + GVBROMO CCHLO = 氯仿浓度 （g/L)CDCBM = 二氯溴甲烷 （g/L) CDBCM = 二溴浓度 （g/L)CBROMO = 三溴甲烷浓度 （g/L)GV =个人THM的具体限制（200 g/L的氯仿，60 g/L的DCBM，g/L DBCM,和 10
8、0 g/L的三溴甲烷）根据世卫组织准则的饮用水中的三卤甲烷总比例应不超过1。3结果和讨论3.1最佳混凝剂种类和剂量混凝剂的最佳剂量基于对NOM的去除效率。图2所示为高浊度水中混凝剂剂量对UV254去除率的效果。图中使浊度水的凝固，明矾，三氯化铁，聚氯化铝最佳剂量分别是35-40，25-30，和20 mg / L，对于UV254平均去除率分别是64.9，69.1和74.3，DOC分别是38.5，48.2和52.9。对于高浊度水的最佳剂量分别为35-50，25-45，15-25毫克/ L.在这个高浊度条件下，平均NOM的去除效率提高到UV254分别为89.6，90.6和91，DOC分别为35.1，
9、48.0和49.4。聚氯化铝被认为是去除NOM最有效的促凝剂。图2图3a展示了高浊度水中浊度和媒介中有机物去除率的关系这两种情况都与水中的污染物去除存在关系。然而高浊度水中更高UV254去除与浊度的去除有关。图三显示水中UV254去除和DOC去除之间的关系。一个公平的协议（R2> 0.8）这两个参数之间的时间是也观察到。在这种情况下，较低浓度的DOC去除率效率更高在高浊度水中。这些观察表明，聚合铝作为凝固剂使用时混凝（发生在另外物质去除）得到了强化。然而，混凝强化的程度在有机物的去除和高浊度水的处理是不同的。凝固后，UV和DOC比值在凝固从原水中7.09降低到媒介中水浊度4.03-4.6
10、4 m-1/mg/L和高浊度水中7.52到2.31-2 .32 m-1/mg/L。图三3.2浮介质过滤器中有机物的去除浮介质过滤器施加到聚氯化铝凝结高浊度（NTU111-118）水的处理中，在不同过滤速率率和混凝剂的剂量，即20，50，100，进行试验从得到的最佳剂量。在7.5 m3/m2 /h过滤速率，UV254去除率最高，为78.5。此时原水施加100的混凝剂剂量。当滤过率增加至11和15 M3/M2小时（在相同的混凝剂剂量），NOM清除平均减少到82.2和68.1（表1）。表一根据有机物的去除，浊度在过率速率的7.5和11 m3/m2/h时去除效率高（82-90） 在过滤速度更高达到15
11、 m3/m2/h过滤率显著降低到57。水头损失发生在浮动介质过滤器分别为11.0，13.5，和12.5厘米在8小时的操作之后，过滤速率为分别为7.5，11和15 m3/m2/h（图4）。图四与混凝剂剂量100时相比，当施加50的混凝剂剂量UV254的去除率保持相对高效，在过滤速率的7.5和 m3/m2/h，过滤速率增加至15 m3/m2/h效率严重恶化。进一步减少混凝剂剂量到20导致的浊度差和有机物去除率（<50）率很差。从这些的结果，从罐子测试可以得出结论，浮动介质过滤器最佳的过滤率是11 m3/m2/h混凝剂剂量是50浊度是79.8，UV254去除效率81.8。浮动介质过滤器可以连续
12、运行8小时直到颗粒突破到介质表面。尽管如此，通过反冲洗过滤器，有效地清除。使用2个周期共三分钟的空气冲刷，通过水漂洗2分钟后的水头损失跨越过滤器床减至其原始值。3.3微滤膜中有机物的去除预处理后的浮动介质过滤器，水供给到微滤膜，装置运行在不同的过滤率0.3，0.45和0.6 m3/m2/h。表2示出的浊度和UV254的去除率在浮动媒体过滤器和微滤膜。这是发现滤过率的微滤膜没有显着影响程度浊度和有机物去除。浊度去除率分别为范围99.2-99.5，而相较于UV254，NOM去除范围为81.3-86.6。 DOC清除率59.7-59.9。膜分离单元可以操作持续20-24小时根据混凝剂剂量。在100混
13、凝剂剂量条件下，连续运行延长至24小时相比，稍微较短的20小时的情况下的50的剂量。这由于较大的絮凝颗粒大小100的混凝剂投加量条件下有利于降低内孔堵塞。实验结果表明，微滤膜0.45 m3/m2/h过滤速率相比在过滤时，处理后的水过滤速率0.3 m3/m2/h，用微滤膜处理后的水的质量过滤率较高。应用更高的0.6 m3/m2/h过滤速率减少了操作，将需要太频繁清洗膜，从而中断系统的运行。在操作后，在TMP膜组件达到最大规定值（20千帕），日常清洁空气冲刷（4 KG/CM2）随后通过进行4分钟的水洗。日常清洁在恢复到其原始值的TMP是最有效的，但需要连续操作了好几个月。每隔一段时间，用化学清洗（
14、使用次氯酸钠）膜组件也是执行一次照例清洁，效果更好。图5显示了微滤膜组件单元的操过程中TMP的发展直到速率到达0.3和0.45 m3/m2/h。单元施加水的处理浮介质过滤器操作在50和100的混凝剂剂量。这项研究中，随着渗透质量和TMP发展他们没有受到膜过滤速率在0.3和0.45m3/m2/h之间的影响，一个更高的过滤速率0.45 m3/m2/h被选择作为适当的标准微滤膜单元进行所需的日常清洁，因此，设置在每24小时的操作。从之前研究中获得，该系统被连续操作使用，即浮动介质过滤器的和微滤膜的过滤速率分别为11 m3/m2/h，0.45 m3/m2/h。罐子测试时50的混凝剂剂量（即，10毫克/
15、升）被施加到原水。在操作过程中，原水进料到系统中，有以下的平均的特点，即浊度为80.8 NTU，UV254是0.589cm-1，DOC为4.46毫克/升。在用浮动介质过滤器预处理时，平均浊度为30.8 NTU，UV254是0.195cm-1和DOC是3.89 mg/ L，为了达到60.2，61.2，和1.54的去除效率。用微滤膜进一步处理使总去除率分别达到99.2，85.9和35.3。 微滤膜渗透影响水质展示于表3中。表三3.4减少氯的需求量和三卤甲烷去除水中NOM的主要目的减少潜在的消毒剂副产物特别是三卤甲烷的产生。因此，此系统处理后水时与原水相比对氯的需求和THM形成是主要研究。结果发现，
16、原水样品氯介于3.5和4.0毫克/ L之间与处理后的水游离残留氯2.5-3.0毫克/ L。其结果是，在去除NOM的水的氯的需求量减少0.51.0 mg/ L。表4示出了原水和处理过的水THM形成检查的结果。如氯的剂量变化，2.0，2.5，3.0，3.5，5.0 mg / L的原水THM比率总和为确定为0.5，0.8，0.8，0.9，和1.1，而处理后的水分别为0.2，0.3，0.5，0.5和0.6.虽然在大多数情况下（除原水更高氯剂量为5.0毫克/升），水中THM形成仍然符合WHO的指导方针显然与原水相比，因为处理过的水NOM去除过程所以THM生成减少。类似结果膜系统去除NOM时也会降低的氯气
17、消耗THM形成前面也提到过。表四3.5浊度和NOM对TMP的影响该系统用于含有不同浊度和NOM的原水，评价其对TMP建立的影响。原水测出含有四种不同的水平的浊度（即0.6，1.3，16，和66 NTU），UV254（1）（即0.1，0.3，0.5，和0.8cm-1）。图6示出在8小时的实验期间TMP的百分比。从图中可以看出，最高浊度和最高NOM水平在高浊度水用中度层次UV254时得到提高。因此，浊度和NOM浓度影响微滤膜处理原水程度，但相比有机物的吸附（UV254），颗粒物（浊度）堵塞对TMP影响更大。胶体有机物对膜污染的问题很复杂，可以描述为在部分胶体聚集不稳定后有机吸附聚集。图64结论浮介
18、质和微滤膜技术结合被用于泰国曼谷河流水处理中，达到了NOM被高度除去的结果。使用聚氯化铝作为混凝剂增强了混凝效果，使浮介质过滤器对UV254去除率达到了80以上。在高浊度和中等浊度的水中都发现了浊度、UV254、UV254和DOC去除率之间的关系。标准罐试验得到用50的最佳混凝剂剂量，浮介质过滤器和微滤膜的最佳的过滤率分别为11 m3/m2/h和0.45 m3/m2/h。需要每8小时和24小时定期用空气冲刷和水冲洗法进行清洗浮点媒介质过滤器和微滤膜。与原水相比，该系统有机物的去除显著导致了处理过的水氯的需求和三卤甲烷的形。原水中浊度和NOM都影响微滤膜的结垢但TMP主要是因为颗粒污垢。致谢作者要感谢曼谷城市供水管理局和班克涵水厂对本研究的权威帮助。研究使用的微滤膜单元得到了MRC亚洲（泰国）有限公司的支持。: