超滤应用于中水系统反渗透浓水回用的试验研究

本试验流程如图1所示。反渗透浓水收集至浓水箱中,用超滤进水泵注入膜组件内,透过膜出水,超滤产水收集至超滤产水箱。待透膜压差达到反洗要求或产水量降至反洗要求后进行反洗。反洗分为排空、加药反洗、静置、空气擦洗、气水混洗、水反洗和快冲等7步。

试验用的超滤膜为DuraFlux-5500,该中空纤维超滤膜具有独特的双层膜结构,具有较好的机械性能、抗拉伸性能和化学稳定性。膜相关参数见表3。

2试验结果与讨论

2.1pH值对超滤膜过滤效果的影响

在众多废水处理和回用效果的影响因素中[2-4],pH值是给水处理中重要的水质参数,它的变化会改变有机物和无机物的物理化学性能,从而对膜过滤产生影响。研究表明[5-7],料液的pH值不仅严重影响被处理料液中胶体微粒和溶质的物理化学性质,而且也能改变分离膜表面的荷电性能,二者之间的相互作用影响膜的分离效果和膜污染现象。

该进水中含有较高的有机物、表面活性剂和SiO2,但硬度非常小,且pH值在9.5~9.8。用盐酸调整浓水pH值分别为9.60,7.62,5.57和4.45进行试验,试验中采用循环错流过滤,保持足够的超滤浓水流量(210~240m3/h),超滤浓水返回到超滤进水箱,每运行25min反洗1次超滤,试验结果见图2和图3。

从图2中可以看出,进水pH值为7.62时,超滤产水量衰减得最快,从初始的产水54m3/h直线下降至最终产水25m3/h,产水率下降超过50%;进水pH值9.60对超滤产水的影响最小,仅从初始产水54m3/h降至最终的产水45m3/h;进水pH值4.45和5.57对膜通量的影响介于两者之间,其中pH值5.57的产水衰减速度为从初始产水57m3/h降至最终产水36m3/h,略高于pH值4.45的初始产水55m3/h降至最终产水37m3/h。

从图3中可以看出,进水pH值对透膜压差的影响与产水量影响一致,即pH值7.62透膜压差最高,且上升最快,pH值9.60透膜压差最小,pH值4.45和5.57透膜压差介于两者之间,且pH值5.57的透膜压差略高于pH值4.45的。

由此可以看出,进水pH值7.62时膜通量下降最大,即超滤膜堵塞得最厉害,其次是pH值5.57时,然后是pH值4.45时,pH值9.60对膜通量影响最小,即截污最少。虽然pH值7.62时膜通量下降最大,但并非截污能力最强,对有机物的去除效果并不是最佳,经过分析后,我们认为,此时产水率的迅速下降是由于SiO2受pH值影响析出堵塞膜孔造成的。

2.2pH值对浓水中硅的去除效果的影响