絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响-第3页-北极星水处理网

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可以看出,欠投药和过量投药时均可造成混凝效果、絮体特性和滤饼层特性发生显著变化. 董秉直等认为混凝剂投量适当时能形成较大的絮体,滤饼层阻力较低,投药过量时形成絮体较小,滤饼层阻力较大. 可见,保持最佳投药量是非常必要的.不同的混凝剂投量下的FI 变化如图8 所示

,可见,随着混凝剂投量的增加,FI 值呈现先迅速增大后逐渐减小的趋势,投药量为20 mg/ L 时FI 值最大,与图7 中超滤膜阻力的结果相吻合. 可以看出,在不同的投药量条件下,超滤膜阻力的变化与絮体的粒径变化规律相同,絮体粒径是决定膜总阻力的主要因素,絮体粒径越大,膜总阻力越小.

2. 4. 3 膜阻力分布:为了进一步分析膜污染机制,试验研究了不同絮凝时间下的膜孔阻力和滤饼层阻力分布情况,试验结果如图9 所示

,直接超滤及絮凝反应时间为0、5、10、15、20 min 时,滤饼层阻力分别为相应膜孔阻力的72. 11、4. 44、3. 29、5. 93、8. 25 和7. 77 倍,可见滤饼层阻力占总阻力的比例最大,是构成膜阻力的最主要的部分. 直接超滤时原水中的胶体颗粒可在膜表面形成致密的滤饼层,胶体颗粒不容易进入膜孔中,因此,直接超滤的滤饼层阻力较大,膜孔阻力较小. 原水进行混凝时,随着絮凝时间的增加,滤饼层阻力呈现先减小再增加的趋势. 絮凝时间0 min时的滤饼层阻力迅速减小,仅为原水直接超滤时的1/3;絮凝10 min 后进行超滤,膜面滤饼层阻力最小,继续增加絮凝时间滤饼层阻力仅略有增加,可见混凝过程能够显著降低超滤膜的滤饼层阻力,且滤饼层阻力随絮凝时间的变化规律与二维分形维数随絮凝时间的变化规律一致.

由图9 可见,原水经过0、5、10、15、20 min 絮凝后,膜孔阻力是直接超滤时的5. 71、4. 61、2. 40、2. 05 和2. 05 倍,可见,经过混凝后膜孔阻力明显增加,随着絮凝时间的增加,膜孔阻力呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势,絮凝10 min 后膜孔阻力基本不发生变化.

为了进一步研究不同絮凝时间的超滤膜孔阻力差异,对原水,絮凝5、10、15 min 条件下的颗粒物进行了颗粒粒径分析. 试验结果如图10 所示

,原水中颗粒物的响应值分别为68 ~82 nm,308 ~658 nm,峰值分别为75、451 nm. 絮凝5、10、15 min 时的颗粒物的响应值分别为280 ~ 880 nm,130 ~ 5 800 nm 和170 ~5 800 nm,峰值分别为450、1 200、1 250 nm. 与原水的颗粒分布相比,絮凝5 min 后68 ~82 nm 的峰消失,说明投加混凝剂后该粒径范围的胶体物质经过混凝反应形成了更大的颗粒物. 与10、15 min絮凝时间的颗粒粒径分布相比,5 min 絮凝时间的絮体粒径响应峰值较小,说明5 min 絮凝时间的混凝反应程度并不充分,水中300 ~ 700 nm 胶体颗粒尚没有完全形成大絮体. Judd 等认为,当胶体颗粒混凝不完全时更容易造成膜孔阻力. 可见,絮凝时间较短时,絮凝体粒径是超滤膜膜孔阻力增大的重要原因.

3 结论

1) 溶解性有机污染物DOC 和UV254 的去除作用主要取决于混凝过程的快速混合和反应凝聚阶段,后续的絮凝时间对有机物的去除没有明显影响.

2) 絮凝时间对絮体特性有显著影响,过短或过长的絮凝时间均会造成絮体形态的改变;絮凝10min 时絮凝指数处于最佳范围,絮体的二维分形维数最小.

3) 絮凝时间对膜通量和膜阻力有显著影响.絮凝5 min 时仍有大量300 ~700 nm 胶体颗粒,混凝程度并不充分;絮凝10 min 时膜比通量最大、膜总阻力最小;絮体粒径是决定膜总阻力大小的主要因素.

4) 混凝过程能够显著降低超滤膜的滤饼层阻力,但膜孔阻力明显增加;滤饼层阻力与絮凝时间之间有显著相关性,絮凝时间过短是造成膜孔阻力较大的主要原因;絮凝10 min 时的滤饼层阻力最小,此时膜孔阻力基本趋于稳定.

5) 欠投药和过投药都会对混凝效果、絮体特性和滤饼层特性产生显著影响. 投药量为20 mg/ L、絮凝10 min 时,絮体特性和超滤膜过滤性能最佳,是混凝-超滤组合工艺的最佳混凝条件.

原标题：絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响

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