黃山市臭氧污水處理一體化設(shè)備技術(shù)指導(dǎo)

超濾膜能夠截留水中的懸浮顆粒物、病原體、細(xì)菌和部分大分子有機(jī)物，已經(jīng)成為保障水安全的重要技術(shù)之一，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于污水處理、食品、醫(yī)療和石油化工等領(lǐng)域。然而，超濾膜在運(yùn)行過(guò)程中，膠體黏性物質(zhì)會(huì)聚集在膜表面，簡(jiǎn)單的清洗很難將其去除，逐漸形成嚴(yán)重的膜污染。為清除膜污染，需要頻繁的化學(xué)清洗，這又導(dǎo)致膜壽命縮減，膜性能下降，運(yùn)行成本提高。造成膜污染的物質(zhì)主要是有機(jī)物，因此采用臭氧氧化的方法去除此類(lèi)物質(zhì)，可以減輕膜污染。但是，目前有機(jī)高分子材料制備的超濾膜不能夠耐受臭氧的直接作用，因此，新型耐腐蝕的無(wú)機(jī)陶瓷膜正成為超濾膜領(lǐng)域新的選擇。

陶瓷膜具有比有機(jī)膜更高的機(jī)械強(qiáng)度、更均勻的孔徑分布及更好的化學(xué)穩(wěn)定性，其抗污染能力更強(qiáng)，膜通量更高，能耐氧化作用。

臭氧/陶瓷膜集成工藝將臭氧與陶瓷膜集成為一個(gè)處理單元，使得臭氧不僅在膜池中發(fā)生氧化反應(yīng)，而且能進(jìn)入到納米尺寸的膜孔通道內(nèi)進(jìn)行催化氧化。臭氧在陶瓷膜表面及膜孔內(nèi)的反應(yīng)可以有效控制有機(jī)物在陶瓷膜表面及膜孔內(nèi)吸附引起的膜污染，使膜系統(tǒng)能夠在高通量下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。Zhu等采用臭氧/陶瓷膜組合工藝處理污水廠二級(jí)出水，其對(duì)UV254、色度和TOC的去除率分別為75%、88%和43%。

目前，臭氧/陶瓷膜工藝還有許多問(wèn)題有待深入研究，主要包括：①大多數(shù)試驗(yàn)都采用單一的進(jìn)料體系，或?qū)υM(jìn)行了預(yù)處理，不能代表實(shí)際情況；②臭氧控制陶瓷膜污染效果的研究較少；③鮮見(jiàn)臭氧/陶瓷膜工藝與其他工藝組合的報(bào)道。筆者針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析和試驗(yàn)，以期為將來(lái)的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

在臭氧投加量為5mg/L的條件下，當(dāng)通量從40L/(m2•h)提高到80L/(m2•h)時(shí)，初始跨膜壓差從－1．8kPa增加到－7．8kPa。經(jīng)過(guò)40h過(guò)濾后，40、60和80L/(m2•h)條件下的跨膜壓差分別增加了0．18、0．92和2．35kPa。這可能是由于膜通量較低時(shí)，污染層在膜表面形成較慢，濾餅層相對(duì)比較疏松，因而跨膜壓差增長(zhǎng)比較緩慢。

膜通量增加后，污染層形成速度加快，從而使跨膜壓差增長(zhǎng)速率也加快，形成比較密實(shí)的濾餅層，因此引起膜污染速率加快。鑒于在80L/(m2•h)工況下，跨膜壓差增加速率在可控的范圍內(nèi)，且能獲得較高的產(chǎn)水率，因此在接下來(lái)的試驗(yàn)中均采用80L/(m2•h)的膜通量。

2.2 臭氧/陶瓷膜—生物活性炭工藝的處理效果

在臭氧投量為5mg/L、膜通量為80L/(m2•h)的條件下，經(jīng)過(guò)350h的運(yùn)行，跨膜壓差從－8．1kPa增加到－12．2kPa，陶瓷膜運(yùn)行較穩(wěn)定，跨膜壓差增長(zhǎng)速率僅為0．281kPa/d。而在沒(méi)有投加臭氧的條件下，當(dāng)運(yùn)行15h后，膜污染速率急劇增加；當(dāng)運(yùn)行22h后，跨膜壓差增加到－35kPa，膜污染已十分嚴(yán)重，不能維持正常的運(yùn)行。由此可見(jiàn)，臭氧的投加可以有效抑制膜黃山市臭氧污水處理一體化設(shè)備技術(shù)指導(dǎo)污染，保證陶瓷膜在高通量下穩(wěn)定地運(yùn)行。

該工藝的處理效果如表1所示。經(jīng)過(guò)陶瓷膜過(guò)濾后，出水濁度非常穩(wěn)定，基本不受進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)的影響。臭氧/陶瓷膜工藝單元對(duì)色度、濁度和UV254的去除，去除率分別為99%、78%和62%；對(duì)COD、CODMn、TOC和TP有一定的去除效果，去除率分別為26%、27%、17%和21%；但對(duì)NH+4－N的去除效果不佳，膜出水NH+4－N濃度甚至高于原水，其原因可能是水中的一些有機(jī)氮被臭氧氧化為氨氮，而超濾膜對(duì)小分子氨氮又沒(méi)有截留效果，從而導(dǎo)致陶瓷膜出水氨氮濃度略有升高。