膜技术在水厂排泥水处理中的应用

1.1 工艺流程
　　吸泥井内的沉淀池排泥水经潜水泵提升进入膜反应器(将膜组件完全浸没)，在此完成固液分离。膜反应器出水流量为17m3/d，采用间歇运行方式运行，即水泵每运行12min停止运行2min。在停止运行时进行曝气(对膜表面吹扫)以防止污泥颗粒在膜表面堆积。此外，在运行过程中定期用滤出水对膜组件反冲，反冲周期约为48h。在试验过程中定时采样进行水质分析。
1.2 膜反应器
　　试验用膜为聚乙烯中空纤维膜(运行压差＜40kPa，最大反冲洗压力＜20kPa)，将其封装成为膜组件(膜面积为40m2)后放入一金属容器内(面积为.28m2，总高度为3.0m，有效容积为3.0m3)。膜内部连通并接至水泵吸入口，在外部大气压和水泵抽吸所形成的负压作用下膜的内外两侧形成压差(膜压)，在膜压作用下水中粒径＜0.4μm的物质被分离出来，而污泥被截留于反应器中。浓缩污泥根据其浓度定期排放(含水率达到97%时自动排放，含水率＞98.5%时停止排放)。
2 运行情况与分析
　　试验表明，膜对悬浮颗粒及胶体截留效果好(截留率＞99%)，排泥被显著浓缩(进泥浓度愈高，浓缩效果愈好)。
　　膜滤出水浊度能始终保持较低水平(＜0.35NTU)。
　　在试验过程中膜通量［最佳膜通量为0.38m3/(m2·d)］会有所下降，这是由于膜面发生了浓差极化和受到了污染所致。此外，它也与进水温度有关。为降低制水成本应采取措施以防止膜通量下降。
　　笔者在膜反应器中安装了曝气装置，曝气可产生紊流，适度振动中空纤维膜，并推动水流冲刷膜表面使已沉积的颗粒返回流体，从而有效地减轻膜面物料的积累。另外，定期进行反冲洗可有效地减轻浓差极化，延缓膜污染。浸入式中空纤维膜除了定期进行反冲洗以外，当横跨膜压力比最初值高20kPa时，须用化学药剂对膜表面进行逆流清洗。膜表面附着的主要是无机铁盐，所以清洗剂以酸液为主，经化学清洗后膜通量的恢复率＞99%。
　　水温对膜通量有影响(温度降低，膜通量下降)，如水温为5℃时的膜通量比水温为20℃时下降30%左右。因此，当原水水温较低时应采取适当加热措施。
　　膜装置的动力设备为水泵和鼓风机，运行过程中能耗为1.5(kW·h)/m3(制水成本约为0.68元/m3)。
　　试验装置对水中污染物具有良好的去除效果，膜滤出水水质优于国家饮用水水质标准(见表1)。
表1 水质对比表

项 目	pH	浊度(NTU)	水温(℃)	色度(倍)	碱度(mg/L)	硬度(mg/L)	氨氮(mg/L)
国家标准	6.5～8.5	3		15		450
滤 出 水	10月16日	8.03	0.05	14.5	5	94	150	0.072
10月23日	8.23	0.22	14.5	5	114	170	0.18
11月2日	8.12	0.3	12.2	10	120	170	0.31
11月6日	7.90	0.06	12.0	10	154	235	0.28
11月9日	7.62	0.25	8.0	5	156	265	0.28
项 目	亚硝酸氮（mg/L）	蛋白性氮（mg/L）	CODMn（mg/L）	余氯mg/L）	余铁（mg/L）	细菌总数（个/mL）	氯化物（mg/L）
国家标准				0.3	0.3	100	250
滤 出 水	10月16日	0.003	0.08	2.5	0.1	0.002	4	43
10月23日	＜0.001	0.08	2.2	0.3	＜0.05	＜1	28
11月2日	0.010	0.14	2.9	0.1	＜0.05	58	27
11月6日	0.003	0.14	3.1	0.4	＜0.05	＜1	83
11月9日	0.002	0.08	2.6	0.2	＜0.05	1	87

3 结论
　　① 浸入式中空纤维膜对排泥水的浓缩效果非常明显，经膜过滤处理后排泥含水率＜98%，优于重力浓缩池。
　　② 水厂排泥水的膜滤出水水质优于国家饮用水水质标准，分离后的污泥可排入污泥调节池以进行后续脱水处理，其经济、环境和社会效益显著。
　　③ 膜装置占地少、工艺简洁、无需加药和预处理，易于自动化管理。
　　④ 对膜装置采取一系列恢复膜通量的措施可有效地减轻浓差极化，延缓膜污染，化学清洗使膜通量恢复率＞99%