超滤膜净化有机废水及在线水力清洗对膜污染的影响
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从图 2 可以看出：进水浊度为 5.89~6.32 NTU， 出水的浊度基本稳定在 0.26~0.79 NTU， 其去除率 为 86%~96%，说明超滤工艺对废水浊度的去除效果
图 2 超滤工艺对浊度的去除效果 较好。 2.2 对 UV254 的去除效果
UV254 反映的是水中具有非饱和键的有机物（如 芳香族有机物）的浓度。 常用紫外光谱波长为 200~ 400 nm，即近紫外区，也称为石英紫外区。 一般的饱 和有机物在近紫外区无吸收， 含共轭双键或苯环的 有机物在近紫外区有明显的吸收或特征峰， 它们的 吸收波长为 250~260 nm。
［４］ 王 磊 ，福 士 宪 一.运 行 条 件 对 超 滤 膜 污 染 的 影 响 ［Ｊ］.中 国 给 水 排 水 ，２００１ ，１７ （１０ ）：１－４.
［５］ 王 锦 ，王 晓 昌.超 滤 法 净 化 污 水 及 在 线 清 洗 对 膜 污 染 的 影 响 ［Ｊ］. 中 国 给 水 排 水 ，２００３，１９（８）：５４－５５.
膜是 21 世纪新材料中的一个生长点，近年来， 随着膜技术的飞速发展，膜的性能大幅度地提高，而 膜的价格不断降低，这些都进一步显示了膜技术的 巨大发展潜力。 其中，超滤技术被称为绿色物理分 离技术，其不仅可以取代以混凝沉淀过滤为主的传 统长流程分离工艺，而且几乎可以完全去除致病微 生物，原则上又可以省去后续的消毒单元，从而大大 缩短处理工艺流程〔1〕。 然而，膜污染和膜堵塞仍然是 目前制约膜分离技术普及应用的重要因素〔2〕。 研究 结果表明，有机物质，特别是高分子有机物是引起膜 污 染 的 主 要 原 因 之 一 〔3〕。
［６］ Ｍｏｒｅｓ Ｗ Ｄ， Ｂｏｗｍａｎ Ｃ Ｎ， Ｄａｖｉｓ Ｄ Ｈ. Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆｌｕｘ ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｋｐｕｌｓｉｎｇ［Ｊ］. Ｊ. Ｍｅｍｂｒ. Ｓｃｉ.， ２０００， １６５（2）：２２５－２３６.
试验采取恒压过滤模式，跨膜压差为 30 kPa，反 洗压力为 75 kPa，快洗压力为 15 kPa，回收率为80%。 当一种工况运行完成后， 用 0.4 g/L NaOH+5 mg / L NaClO 碱液清洗污染后的膜， 使膜通量基本恢复到
［基金项目］ 973 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 前 期 研 究 专 项 （2008CB417211）；国 家 科 技 部 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （2009ZX07212002-004）；陕 西 省 自 然 科 学 基 金 项 目 （SJ08-ZT07 ）；陕 西 省 教 育 厅 专 项 基 金 项 目 （09JK543）
（1）超滤工艺对浊度有较好的处理效果，去除率 达到 86%~96%，对水中不饱和有机物的平均去除率 为 37%，对总有机物的平均去除率为 28%左右。
（2）与长时间无反冲洗相比，定期的反冲洗能有 效地缓解膜污染。
（3）在总反冲洗水量相同的前提下，增加反冲洗 频率可有效缓解膜污染，且随着反洗频率的增加，超 滤膜的透水通量下降减缓，延长了膜的使用寿命。
图 5 定期反冲洗与无反冲洗时超滤过程的比较 从图 5 可以看出：长期无反洗时的比膜通量下
降速率要快于定期反冲洗的情况，这说明在线定期 反冲洗能有效地缓解膜的污染。 同时还考察了在总 反冲洗水量相等时，反冲洗频率对膜污染的影响，试 验结果如图 6 所示。
由图 6 可以看出：在总的反冲洗水量相等的条 件下，随着反洗频率的提高，通量的下降速率逐渐变 缓，膜污染程度也相应减小。 这主要是因为频繁的
图 6 在线反冲洗频率对膜污染的影响
反冲洗使部分可能在膜表面沉积的污染物被及时洗 脱，从而避免了污染物在膜表面的大量累积，有效地 缓解了超滤膜的污染〔5〕。 W. D. Mores 等〔6〕提出脉冲 反洗的操作方式， 即在较短的过滤时间内进行极短 的反冲洗，以保持长期的通量稳定的操作方式。 3 结论
第 30 卷第 3 期 2010 年 3 月
工业水处理 Industrial Water Treatment
Vol.30 No.3 Mar.，2010
超滤膜净化有机废水及在线水力清洗对膜污染的影响
王旭东，梁玉龙，王 磊，尉 娜
（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安 710055）
［摘要］ 研究了恒压操作下用聚丙烯腈中空纤维超滤膜净化含腐殖酸类有机物废水的效果。 结果表明：超滤工 艺几乎可完全去除水中的浊度物质，对水中的天然有机物有一定的去除效果。 在反冲洗水量相同的条件下，增加反 冲洗频率，可大大减缓膜通量的衰减；频繁的在线水力清洗可有效地去除膜表面的污染物，减轻膜污染。
水和废水中的有机物如木质素、丹宁、腐殖酸类 物质和各种芳香族的有机化合物都是苯的衍生物， 而且是天然水体和污水二级处理出水的主体有机 物，因此常用这些有机物在 254 nm 处的紫外吸收， 即 UV254 作为它们在水中含量的替代参数。 分析表 明：有机物的分子质量愈大，其紫外吸收愈强，特别 是 分 子 质 量 >3 ku 的 有 机 物 是 水 中 紫 外 吸 收 的 主 体。 UV254 不但与水中的有机物含量有关，而且与色 度、消毒副产物的前体物等物质有关，因此 UV254 可 作为表征水质特性的一个重要指标。
TOC 采 用 岛 津 TOC-5000A 分 析 仪 测 定 ；UV254 采用 UV2100 型紫外分光光度计测定； 浊度采用上 海自来水给水设备工程公司产 SZD-2 型智 能 化 光 散射浊度仪测定。 2 结果与讨论 2.1 对浊度的去除效果
超滤工艺对模拟有机物废水中的浊度去除效果 如图 2 所示。
Wang Xudong， Liang Yulong， Wang Lei， Wei Na （School of Environment & Municipal Engineering， Xi’an University of Architecture and Technology，
Xi’an 710055，China）
试验用水为自来水稀释的含有天然有机物及色 度成分的造纸黑液，其 UV254 约为0.130 cm-1，pH 约 为 7.5，浊 度 约 为 6.2 NTU，TOC 约 为 7 mg/L。 造纸 黑液主要包括木质素、半纤维素和纤维素的降解产 物及有机酸等有机成分和游离的氢氧化钠、硫化钠、 碳酸钠以及与有机物化合的钠盐等无机成分。 由于 黑 液 中的有机物多以不饱和有机物为主，因此可以将 经大比例稀释后的黑液作为地表原水等的试验模拟 用 水 〔4〕。 1.3 分析方法
Ａｂｓｔｒａｃｔ： The treatment effection of organic wastewater containing humic acid has been studied by using PAN hollow fiber ultrafiltration membrane under the constant pressure operating process. The results show that UF can remove turbidity substances almost completely and remove natural organic substances partly from the wastewater. The increased backwash frequency could greatly slow down the decrease of membrane flux with the same amount of backwash water. Frequent on-line hydraulic cleaning could effectively remove the contaminations on membrane surface， which reduces membrane fouling. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ultrafiltration； membrane fouling； on-line cleaning； organic wastewater
［关键词］ 超滤；膜污染；在线清洗；有机废水 ［中图分类号］ X703.1；TQ028.8 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1005-829X（2010）03-0048-03
Purification of organic wastewater by ultrafiltration and the effects of on-line backwash on membrane fouling
— 48 —
工业水处理 ２０10－03，30（3）
王旭东，等：超滤膜净化有机废水及在线水力清洗对膜污染的影响
环阀 电磁阀 流量计
水泵
1—原水箱；2—保安过滤器；3—超滤膜组件；4—出水箱；5—药洗箱。
图 1 超滤水处理系统装置
初始状态，接着改变工况条件继续试验，工况条件见
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表 1。
表 1 超滤试验工况条件设计
［参考文献］
［１］ 李圭白，杨艳玲. 第三代城市饮用水净化工艺— ——超滤为核心技 术 的 组 合 工 艺 ［Ｊ］.给 水 排 水 ，２００７，３３（４）：１.
［２］ 王旭东，王磊，段文松，等.污水深度超滤过程的数学模 拟 及 应 用 研究［Ｊ］. 水处理技术，２００６，３２（７）：２０－２２.
［３］ 王磊，王旭东，刘莹，等.水中残留有机物分子量分布特 征 和 对 膜 性 能 的 影 响 ［Ｊ］.水 处 理 技 术 ，２００６，３２（６）：２１－２６.
超 滤 工 艺 对 废 水 中 UV254 的 去 除 效 果 如 图 3 所示。
图 3 超滤工艺对水中 UV254 的去除效果 从图 3 可以看出： 超滤工艺对有机废水中的不 饱和有机物有一定的去除， 进水中 UV254 为 0.127~ 0.133 cm-1，UV254 的平均去除率为 37%左右。 这和已 有研究结果较为相近。 2.3 对 TOC 的去除效果 TOC 较 UV254 更能反映水中有机物的含量。 试 验以 TOC 作为有机物的指标，考察了超滤工艺对废
图 2 超滤工艺对浊度的去除效果 较好。 2.2 对 UV254 的去除效果
UV254 反映的是水中具有非饱和键的有机物（如 芳香族有机物）的浓度。 常用紫外光谱波长为 200~ 400 nm，即近紫外区，也称为石英紫外区。 一般的饱 和有机物在近紫外区无吸收， 含共轭双键或苯环的 有机物在近紫外区有明显的吸收或特征峰， 它们的 吸收波长为 250~260 nm。
［４］ 王 磊 ，福 士 宪 一.运 行 条 件 对 超 滤 膜 污 染 的 影 响 ［Ｊ］.中 国 给 水 排 水 ，２００１ ，１７ （１０ ）：１－４.
［５］ 王 锦 ，王 晓 昌.超 滤 法 净 化 污 水 及 在 线 清 洗 对 膜 污 染 的 影 响 ［Ｊ］. 中 国 给 水 排 水 ，２００３，１９（８）：５４－５５.
膜是 21 世纪新材料中的一个生长点，近年来， 随着膜技术的飞速发展，膜的性能大幅度地提高，而 膜的价格不断降低，这些都进一步显示了膜技术的 巨大发展潜力。 其中，超滤技术被称为绿色物理分 离技术，其不仅可以取代以混凝沉淀过滤为主的传 统长流程分离工艺，而且几乎可以完全去除致病微 生物，原则上又可以省去后续的消毒单元，从而大大 缩短处理工艺流程〔1〕。 然而，膜污染和膜堵塞仍然是 目前制约膜分离技术普及应用的重要因素〔2〕。 研究 结果表明，有机物质，特别是高分子有机物是引起膜 污 染 的 主 要 原 因 之 一 〔3〕。
［６］ Ｍｏｒｅｓ Ｗ Ｄ， Ｂｏｗｍａｎ Ｃ Ｎ， Ｄａｖｉｓ Ｄ Ｈ. Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆｌｕｘ ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｋｐｕｌｓｉｎｇ［Ｊ］. Ｊ. Ｍｅｍｂｒ. Ｓｃｉ.， ２０００， １６５（2）：２２５－２３６.
试验采取恒压过滤模式，跨膜压差为 30 kPa，反 洗压力为 75 kPa，快洗压力为 15 kPa，回收率为80%。 当一种工况运行完成后， 用 0.4 g/L NaOH+5 mg / L NaClO 碱液清洗污染后的膜， 使膜通量基本恢复到
［基金项目］ 973 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 前 期 研 究 专 项 （2008CB417211）；国 家 科 技 部 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （2009ZX07212002-004）；陕 西 省 自 然 科 学 基 金 项 目 （SJ08-ZT07 ）；陕 西 省 教 育 厅 专 项 基 金 项 目 （09JK543）
（1）超滤工艺对浊度有较好的处理效果，去除率 达到 86%~96%，对水中不饱和有机物的平均去除率 为 37%，对总有机物的平均去除率为 28%左右。
（2）与长时间无反冲洗相比，定期的反冲洗能有 效地缓解膜污染。
（3）在总反冲洗水量相同的前提下，增加反冲洗 频率可有效缓解膜污染，且随着反洗频率的增加，超 滤膜的透水通量下降减缓，延长了膜的使用寿命。
图 5 定期反冲洗与无反冲洗时超滤过程的比较 从图 5 可以看出：长期无反洗时的比膜通量下
降速率要快于定期反冲洗的情况，这说明在线定期 反冲洗能有效地缓解膜的污染。 同时还考察了在总 反冲洗水量相等时，反冲洗频率对膜污染的影响，试 验结果如图 6 所示。
由图 6 可以看出：在总的反冲洗水量相等的条 件下，随着反洗频率的提高，通量的下降速率逐渐变 缓，膜污染程度也相应减小。 这主要是因为频繁的
图 6 在线反冲洗频率对膜污染的影响
反冲洗使部分可能在膜表面沉积的污染物被及时洗 脱，从而避免了污染物在膜表面的大量累积，有效地 缓解了超滤膜的污染〔5〕。 W. D. Mores 等〔6〕提出脉冲 反洗的操作方式， 即在较短的过滤时间内进行极短 的反冲洗，以保持长期的通量稳定的操作方式。 3 结论
第 30 卷第 3 期 2010 年 3 月
工业水处理 Industrial Water Treatment
Vol.30 No.3 Mar.，2010
超滤膜净化有机废水及在线水力清洗对膜污染的影响
王旭东，梁玉龙，王 磊，尉 娜
（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安 710055）
［摘要］ 研究了恒压操作下用聚丙烯腈中空纤维超滤膜净化含腐殖酸类有机物废水的效果。 结果表明：超滤工 艺几乎可完全去除水中的浊度物质，对水中的天然有机物有一定的去除效果。 在反冲洗水量相同的条件下，增加反 冲洗频率，可大大减缓膜通量的衰减；频繁的在线水力清洗可有效地去除膜表面的污染物，减轻膜污染。
水和废水中的有机物如木质素、丹宁、腐殖酸类 物质和各种芳香族的有机化合物都是苯的衍生物， 而且是天然水体和污水二级处理出水的主体有机 物，因此常用这些有机物在 254 nm 处的紫外吸收， 即 UV254 作为它们在水中含量的替代参数。 分析表 明：有机物的分子质量愈大，其紫外吸收愈强，特别 是 分 子 质 量 >3 ku 的 有 机 物 是 水 中 紫 外 吸 收 的 主 体。 UV254 不但与水中的有机物含量有关，而且与色 度、消毒副产物的前体物等物质有关，因此 UV254 可 作为表征水质特性的一个重要指标。
TOC 采 用 岛 津 TOC-5000A 分 析 仪 测 定 ；UV254 采用 UV2100 型紫外分光光度计测定； 浊度采用上 海自来水给水设备工程公司产 SZD-2 型智 能 化 光 散射浊度仪测定。 2 结果与讨论 2.1 对浊度的去除效果
超滤工艺对模拟有机物废水中的浊度去除效果 如图 2 所示。
Wang Xudong， Liang Yulong， Wang Lei， Wei Na （School of Environment & Municipal Engineering， Xi’an University of Architecture and Technology，
Xi’an 710055，China）
试验用水为自来水稀释的含有天然有机物及色 度成分的造纸黑液，其 UV254 约为0.130 cm-1，pH 约 为 7.5，浊 度 约 为 6.2 NTU，TOC 约 为 7 mg/L。 造纸 黑液主要包括木质素、半纤维素和纤维素的降解产 物及有机酸等有机成分和游离的氢氧化钠、硫化钠、 碳酸钠以及与有机物化合的钠盐等无机成分。 由于 黑 液 中的有机物多以不饱和有机物为主，因此可以将 经大比例稀释后的黑液作为地表原水等的试验模拟 用 水 〔4〕。 1.3 分析方法
Ａｂｓｔｒａｃｔ： The treatment effection of organic wastewater containing humic acid has been studied by using PAN hollow fiber ultrafiltration membrane under the constant pressure operating process. The results show that UF can remove turbidity substances almost completely and remove natural organic substances partly from the wastewater. The increased backwash frequency could greatly slow down the decrease of membrane flux with the same amount of backwash water. Frequent on-line hydraulic cleaning could effectively remove the contaminations on membrane surface， which reduces membrane fouling. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ultrafiltration； membrane fouling； on-line cleaning； organic wastewater
［关键词］ 超滤；膜污染；在线清洗；有机废水 ［中图分类号］ X703.1；TQ028.8 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1005-829X（2010）03-0048-03
Purification of organic wastewater by ultrafiltration and the effects of on-line backwash on membrane fouling
— 48 —
工业水处理 ２０10－03，30（3）
王旭东，等：超滤膜净化有机废水及在线水力清洗对膜污染的影响
环阀 电磁阀 流量计
水泵
1—原水箱；2—保安过滤器；3—超滤膜组件；4—出水箱；5—药洗箱。
图 1 超滤水处理系统装置
初始状态，接着改变工况条件继续试验，工况条件见
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表 1。
表 1 超滤试验工况条件设计
［参考文献］
［１］ 李圭白，杨艳玲. 第三代城市饮用水净化工艺— ——超滤为核心技 术 的 组 合 工 艺 ［Ｊ］.给 水 排 水 ，２００７，３３（４）：１.
［２］ 王旭东，王磊，段文松，等.污水深度超滤过程的数学模 拟 及 应 用 研究［Ｊ］. 水处理技术，２００６，３２（７）：２０－２２.
［３］ 王磊，王旭东，刘莹，等.水中残留有机物分子量分布特 征 和 对 膜 性 能 的 影 响 ［Ｊ］.水 处 理 技 术 ，２００６，３２（６）：２１－２６.
超 滤 工 艺 对 废 水 中 UV254 的 去 除 效 果 如 图 3 所示。
图 3 超滤工艺对水中 UV254 的去除效果 从图 3 可以看出： 超滤工艺对有机废水中的不 饱和有机物有一定的去除， 进水中 UV254 为 0.127~ 0.133 cm-1，UV254 的平均去除率为 37%左右。 这和已 有研究结果较为相近。 2.3 对 TOC 的去除效果 TOC 较 UV254 更能反映水中有机物的含量。 试 验以 TOC 作为有机物的指标，考察了超滤工艺对废
