PAC—MF工艺处理微污染地表水水试验研究

汪彩文 张纯 邓洁 周俊

（湖南城市学院 市政与测绘工程学院，湖南 益阳 413000）

近年来，我国城市地表水收到了不同程度的污染，水中的典型污染指标均有不同程度的增加，传统净水技术与工艺流程已经不能满足城市供水水质要求。在以微滤（MF）和超滤（UF）为代表低压膜分离技术运用越来越广泛。微滤主要截留0.1-1μm之间的颗粒，主要去除水中的悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体，但对于大分子有机物和无机盐则无法截留。粉末活性炭因具有很大的比表面积和特殊的多孔结构，具有较强的吸附作用，能够弥补微滤工艺对有机物去除效果差的不足，使小分子的污染物和粉末活性炭以颗粒物的形态通过微滤膜工艺完成固液分离，同时缓解了水中的污染物对膜通量的影响。本试验主要研究了粉末活性炭和微滤组合工艺对微污染地表水中典型污染物的去除效果。

1 试验装置与方法

1.1 试验装置

试验装置如图1所示，试验所用的粉末活性炭和微滤膜性能见表1。

图1 试验装置示意图

表1 粉末活性炭与微滤膜性能

1.2 试验方法

试验原水为南方某地区微污染地表水，PAC采用湿式投加，在完全混合反应池与原水进行充分反应，吸附反应时间为30min。混合液由离心泵以0.07MPa的恒定压力送至膜组件，微滤膜采用错流操作方式运行，渗滤液进入储水箱，浓缩液则直接排放。反冲洗采用储水箱中的渗滤液，反向定期冲洗。

1.3 原水水质及分析方法

试验原水为南方某地区微污染地表水，典型水质参数见表2。

表2 原水水质

浊度采用HACH2100P型散射光浊度仪检测，CODMn采用酸性高锰酸钾法测定，UV254采用UV2300型紫外分光光度计，原水水样在检测前通过0.45μm微滤膜过滤，滤后水则直接测定其吸光度值，比色皿采用1cm石英玻璃，pH值采用pHs-3c型pH计测定。

2 结果与讨论

2.1 PAC投量对膜通量的影响

由图2发现，PAC-MF工艺膜通量的下降速率比单纯膜处理时要小。可以认为是PAC吸附的有机物转移至固相，减轻了影响膜通量的污染物浓度，同时在组合工艺运行过程中PAC在膜上生成一层松软的多孔膜，吸附水中的有机物避免膜污染，同时，PAC膜本身比较松软，反冲洗时很容易去除。因此，通过PAC吸附作用能够降低水中有机物对膜通量的影响。

图2 PAC投加对微滤膜通量的影响

2.2 组合工艺对污染物的去除效果

以浊度、CODMn和UV254为代表物分别对PAC-MF组合工艺和单独MF过滤对微污染水体净化进行了对比试验。试验PAC投量为40mg/L，吸附接触时间30min，水温为20-24℃。

2.2.1 浊度的去除效果

单独MF工艺和PAC-MF组合工艺对浊度的去除效果见图2。

图2 PAC-MF组合工艺与MF工艺浊度去除效果

从图2可见，两个工艺能非常好的控制出水浊度，浊度的去除率均在97%以上，出水浊度稳定，基本在0.3NTU以下，且随进水浊度的变化影响小，表明对于微滤工艺而言，浊度的去除效果基本与原水进水水质无关且效果十分优良。对于PAC-MF工艺而言，粉末活性炭在微滤除浊效能十分有限。主要原因是活性炭吸附水中的有机物，微滤膜本身能够截留去除水中大部分0.1-1μm之间的颗粒，这部分颗粒正是对应HACH2100P浊度计的检测特性。

2.2.2 有机物的去除效果

水中有机物含量用两个参数指标，一个是表示水中有机物综合污染程度的高锰酸盐指数 （CODMn），另外一个是紫外吸光度值（UV254），它表征的是一类含有共轭双键结构和苯环结构类的有机物在紫外光254nm处的吸光度值，以其作为水中腐殖质含量的替代参数。

图3 PAC-MF组合工艺与MF工艺UV254去除效果

图4 PAC-MF组合工艺与MF工艺CODMn去除效果

由图3可知，单纯的微滤工艺对UV254的去除效果不明显，去除率在9.3%-23.5%之间，去除效率还与水中本底物的含量相关，在UV254指标值高时，去除率明显下降。投加粉末活性炭吸附再进行微滤处理，能明显的降低出水UV254值，平均去除率为51.2%，且手水中本底浓度的影响甚小。在大投量条件下，粉末活性炭在30min的反应时间内能充分发挥其吸附效率，使出水UV254值稳定。

由图4可以看出，投加PAC能够显著提高微滤工艺对CODMn的去除效率，去除效率平均提高了41.5%。微滤膜能够截留去除的溶解性有机物主要为大分子有机物，而粉末活性炭具有吸附的有机物主要集中于分子量小的有机物，PAC吸附与膜截留过滤两者对有机物的去除重叠性小，故可以较好的发挥两者各自的去除作用。

3 结论

3.1 对于微污染水，粉末活性炭能够降低水中污染物向膜孔中的迁移，通过粉末活性炭的吸附作用使水中的有机污染物迁移至固相，降低了污染物对膜的阻塞，提高了膜通量和单位产水率。

3.2 对于水中的浊度物质而言，单纯微滤膜过滤工艺和PAC-MF工艺处理差别不大，能够保证优良的出水水质，且受进水浊度的影响小。

3.3 粉末活性炭与微滤组合工艺对微污染水的处理效能好，对以CODMn和UV254为代表的污染物的平均去除率为62.4%和51.2%。PAC吸附与膜截留过滤两者对有机物的去除重叠性小，可以较好的发挥两者各自的去除作用。

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