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纳滤膜作为主体工艺用于直饮水的制备,所面临的主要问题是:膜污染造成的水通量下降,以及膜寿命的降低。本文以市政自来水为原水,对比研究了烧结活性炭、颗粒活性炭和微滤作为纳滤的预处理技术时对污染物的去除规律以及对膜污染的影响。探讨了高梯度磁分离技术在减缓膜的通量衰减,改善膜表面的无机结垢等方面的影响,在此基础上确定了合理的纳滤组合工艺,并进行了连续一个月的中试运行。主要研究结论如下:
首先,通过对比椰壳材质的颗粒活性炭和烧结活性炭的净水效果,发现颗粒活性炭对污染物的去除效果全面优于烧结活性炭,比表面积及孔径分布分析也发现颗粒炭的比表面积和孔容积都远远大于烧结炭。由此确定选择颗粒活性炭作为备选的纳滤预处理工艺之一。
以市政自来水作为进水,全面对比研究了颗粒活性炭过滤和微滤膜过滤两种预处理工艺对污染物的去除规律,结果表明,微滤膜能够有效降低进水浊度,但对水中溶解性有机物基本没有去除能力;而活性炭虽然对浊度的去除能力相对较差,但对有机物有很好的去除能力。通过对两种预处理工艺后续纳滤膜的通量衰减规律及膜污染物成分分析,认为活性炭过滤可以有效减缓纳滤膜的有机物污染,但由于炭床内细菌的大量滋生,出水细菌总数较高,易引起膜的生物污染;而微滤在有效控制膜的不溶性颗粒物污染的同时,不会引起膜的生物污染。但总体来说,活性炭过滤能够更有效的减缓后续纳滤膜的通量衰减。
高梯度磁分离对水中的铁有很好的去除效果,并且铁的去除效果受填充率、磁化时间、进水流速等因素的影响。通过配水实验证明,高梯度磁化能够改变碳酸钙晶体在膜表面的析出形态,磁化后膜表面致密的方解石形态碳酸钙数量明显减少,这将更有利于膜面上结垢层的去除。配水和自来水的连续膜过滤过程都证明磁化能够在一定程度上减缓膜通量的衰减,改善纳滤膜的运行性能。
通过对几种不同预处理工艺的系统研究,最终确定合理的纳滤组合工艺为:“活性碳过滤器+高梯度磁化器+纳滤”。连续一个月的运行监测证明,纳滤膜运行性能稳定,对有机物、盐分、微生物都有很高的脱除效果,产水达到了优质饮用水的要求。