“市政饮用水膜处理技术专栏”开栏语

饮用水健康一直是人们所关注的焦点。近年来,随着人们对水质要求的提高以及对健康生活方式的追求,膜处理技术逐渐成为饮用水处理领域中一项关键且日益大规模化的技术方法,在确保饮用水达到更高的安全和健康要求等方面起着越来越重要的作用。市政饮用水膜处理技术一般包含微滤、超滤、纳滤和低压反渗透4种技术或其组合,高效且可靠的去除水中悬浮物、细菌、病毒、有机物、特殊离子等有害物质的同时,能够保留对人体有益的矿物质和微量元素.

膜电解关键因素对纳滤浓水钙镁分级结晶控制研究

针对市政纳滤浓水资源化处理过程产物种类复杂的问题,基于膜电解阴极放电极化原理,借助浓水高盐低阻特性,采用膜电解实现浓水的分级结晶,以较低能耗回收CaCO_(3)、Mg(OH)_(2)。研究发现基于阳离子交换膜(Cation exchange membrane,CEM)的电解对钙镁分级结晶的效果最优,在pH为10.5和11.5时可分别实现钙与镁的分离回收。与连续流CEM电解相比,序批式系统能耗较低、产水速率较快,且运行中回收碳酸钙纯度为96.77%,氢氧化镁纯度为81.95%。多周期运行时膜电解功率变化平稳,系统能耗不超过9.2 kW·h/m^(3)。另外,阳离子交换膜的阴、阳极侧的污染成因不同,膜的阴极侧污染多是阴室内生成的钙镁沉淀附着物,阳极侧污染由阳室中无机物和有机物共同作用形成。结果表明,膜电解系统可成为纳滤浓水钙镁分级结晶回收的策略之一。

UV、H_2O_2、O_3及其联用工艺对水中DMP的去除效果和降解机理分析

采用UV、H2O2、O3及其联用工艺对自来水本底条件下邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除效果、特性及降解机理进行了对比和分析.采用单独的UV光照射不能有效去除DMP;而UV-H2O2联用工艺对DMP具有良好的去除效果.在DMP初始浓度约为1.0mg.L-1,UV光强为133.9μW.cm-2,H2O2投加量为20mg.L-1的条件下,30min后DMP的去除效果可以达到73.08%,在降解过程中,监测到DMP氧化产物;当DMP初始浓度约为1.0mg.L-1,O3投加量为3mg.L-1时,单独O3氧化DMP的去除率为55.81%;UV-O3联用工艺对DMP的去除效果略优于单独O3氧化,去除效果提高了10%左右.单独O3和UV-O3氧化在初始氧化阶段可形成不同于UV-H2O2工艺的降解产物;UV-H2O2-O3联用工艺能高效氧化水中DMP,O3的投加不但极大的增强了UV-H2O2工艺的氧化性能,同时抑制了UV+H2O2降解过程中DMP氧化产物的生成,并使生成的产物快速降解.几种氧化工艺对DMP去除效果顺序依次为UV<O3<UV-O3<UV-H2O2<UV-H2O2-O3.

饮用水处理工程超滤膜系统设计关键技术

初步总结了饮用水处理超滤膜系统工艺设计的关键技术。净水厂超滤膜系统设计前应通过中试获得特定水质条件下准确的膜通量和系统回收率等设计参数,设计时仔细计算,复核比选,在考虑备用量,确保安全性的前提下尽量减少投资。膜系统布局强调合理、紧凑、美观,方便操作,管路布置要流畅,管材选用和设备选型需因地制宜,安全耐用。

饮用水深度处理中活性炭的筛选试验研究

目前国内生产的适合于不同水源水质的饮用水处理的活性炭品种较多，性能不一。研究表明，用作饮用水深度处理的活性炭的选炭工作至关重要，要针对所处理的水质进行吸附等温线测定、动态吸附柱试验和对实际有机物的去除效果试验测定后经综合分析、合理评定才能选择确定合适的活性炭，而不能单采用碘值及亚甲蓝值。

水中腐殖酸对高级氧化联用技术去除内分泌干扰物(DMP)的影响

使用腐殖酸模拟本底天然有机物进行试验,采用UV-H2O2、O3、UV-O33种高级氧化工艺,研究了水中腐殖酸对3种高级氧化联用技术去除饮用水中内分泌干扰物(DMP)的影响.结果表明,UV-H2O2联用工艺氧化DMP的过程符合伪一级反应动力学,水中腐殖酸的存在对UV-H2O2联用工艺氧化DMP的影响非常大,伪一级反应的速率常数与本底TOC值的关系式为K=0.162 0[TOC]-00.817 1;同时水中腐殖酸对UV-O3联用工艺氧化DMP的效果影响比较大,而总体上腐殖酸对O3氧化DMP的去除影响不大.从效果分析知,在一定浓度腐殖酸本底条件下单独O3氧化和UV-O3联用工艺对DMP的氧化均以O3分子对DMP的氧化起主导作用,当腐殖酸浓度变小,UV-O3联用工艺体系中.OH自由基氧化DMP的重要性增大.水中腐殖酸对3种高级氧化工艺的影响程度顺序依次为:UV-H2O2>UV-O3>O3.

饮用水处理工艺去除两种典型内分泌干扰物的性能

研究了水中两种典型内分泌干扰物——双酚A（BPA）和邻苯二甲酸二甲酯（DMP）在饮用水常规处理、臭氧活性炭和微曝气活性炭深度处理中试工艺中的去除性能。研究发现，饮用水常规处理工艺对BPA和DMP的去除效果有限，进水浓度为200～300μg／L条件下经过混凝、沉淀和砂滤后，BPA和DMP的去除率分别仅为25．38%和13．29％。臭氧活性炭深度处理工艺能有效去除BPA和DMP，但二者在该工艺中的去除特性有所不同：水中BPA经过臭氧氧化后几乎被全部去除，后续的生物活性炭处理单元作用较小；但臭氧氧化仅可部分去除DMP，大部分靠后续生物活性炭柱去除。微曝气活性炭深度处理工艺也能有效去除BPA和DMP，对二者的去除主要靠微曝气活性炭柱的作用，其效果略优于臭氧投加量为0条件下的臭氧活性炭枉，这说明微曝气活性炭柱存在较多的特定降解菌。通过静态吸附试验发现，臭氧活性炭柱和微曝气活性炭柱内活性炭对BPA和DMP的最大吸附容量均远小于新炭，同时臭氧活性炭柱内活性炭吸附容量略高于微曝气活性炭柱。

新型中置式高密度沉淀池优化投药试验研究

通过小试和生产性试验对新型中置式高密度沉淀池的投药系统(包括回流污泥、混凝剂及助凝剂PAM的投加)进行了详细研究。小试研究表明回流污泥和混凝剂投加量的增大降低了上清液浊度,PAM的投加略微降低了上清液出水浊度,但影响不大。生产性试验研究结果表明,实际生产运行中可灵活利用回流污泥来提高絮凝效果,在合理的范围内回流污泥投加量越大,絮凝效果越好;沉淀池随着混凝剂投加量的增大,出水浊度逐渐降低,同时,不同的回流污泥投加量条件下混凝剂投加对沉淀池出水浊度的影响表现出不同特性;增大PAM投加量对直接提高沉淀池的絮凝效果以及降低出水浊度的贡献不明显,PAM投加量的增大间接引起回流污泥投加量变大是导致出水浊度变小的原因。

微/超滤膜组合饮用水处理技术及工程应用

为达到合格的出水水质,需要将微/超滤膜与其他饮用水处理技术进行有效组合,在实际工程中选取何种工艺流程视原水水质、出水要求、现场条件和经济技术分析最终确定。分类整理了国外相关膜技术组合工艺及其成功建设实例,以供参考。

综合分析pH对饮用水处理过程及传输的影响

由于饮用水处理和传输过程受水中pH的影响较大,pH被认为是水处理化学中最重要的指标之一。在饮用水处理中,不同处理工艺单元受pH的影响和工艺优化运行对pH范围的要求不完全相同,影响机理较为复杂,均需要有合适的pH达到处理和传输效果的优化。由于净水工艺的连续性和相关性,以及出于投资成本的考虑,不可能将所有工艺的pH调配到最优运行条件,应按照原水水质特点以及出水总体要求,参考水的pH对工艺处理效果的影响机理,通过试验验证,合理调配pH,在减少浪费的前提下达到最佳效果。

UV-H_2O_2氧化处理饮用水中DMP效果及其降解动力学

采用UV-H2O2联用工艺去除饮用水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP).研究表明单独的UV不能有效氧化去除DMP;而UV-H2O2联用工艺对饮用水中DMP具有很好的去除效果.在原水DMP浓度为5.149 6μmol.L-1(1.0 mg.L-1)左右、UV光强133.9μW.cm-2、H2O2投加量20 mg.L-1和反应时间60 min条件下,DMP的去除率可达到91.96%.同时,在氧化过程中,试验检测到比DMP极性更大的的产物.建立了UV-H2O2联合工艺降解饮用水中DMP及其产物生成降解的动力学模型,该模型可较好模拟UV-H2O2联合工艺对DMP的氧化情况.

净水厂浸没式超滤膜系统工艺调试和自控系统构架的建立

对10万m3/d规模浸没式超滤膜车间的工艺调试过程进行工程总结,详细描述了工程的系统设计参数、膜系统配置、膜系统运行各独立流程的操作步骤等。同时,在工艺调试的基础上,总结了工程针对超滤膜专用自控系统设计的构架。

可变因素对高效絮凝沉淀工艺的影响特性试验研究

通过小试模拟中置式高密度沉淀池工艺运行过程,研究了多种可变影响因素对有外部循环污泥的高效絮凝沉淀工艺的影响特性。研究结果表明,活性污泥的投加显著地提高了原水的脱稳效果和颗粒絮凝效果。同时,对于除浊而言,存在一个合适的污泥投加量范围;混凝剂投加量对浑浊度去除有较大的影响,且该工艺下混凝剂投加量增大降低了出水中有机物的含量;试验中较低的聚丙烯酰胺(PAM)投加量即能改善出水浑浊度,随着PAM投加量的增大,出水浑浊度反而升高,当PAM在泥和水中的投加比例为1∶1时,出水浑浊度为最优。同时,采用正交实验考察了不同因素对高效絮凝沉淀工艺的处理效果的影响程度,分析得出影响试验出水浑浊度的显著性顺序依次为:聚合氯化铁投加量>机械絮凝搅拌转速>活性污泥投加量>PAM投加量。

饮用水中阴离子合成洗涤剂去除的研究

采用紫外-过氧化氢高级氧化联用工艺去除饮用水中低含量阴离子合成洗涤剂。在原水的十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为1mg/L左右、紫外光强133.9μW/cm2、过氧化氢投加量20mg/L和停留时间60min条件下,十二烷基苯磺酸钠的去除效率达到90.03%;试验建立了紫外-过氧化氢光激发氧化降解饮用水中阴离子合成洗涤剂的动力学方程式;并采用正交试验,考察了动态连续流条件下不同因素对本工艺的处理效果的影响程度,分析得出各因素对本工艺处理效果影响程度的顺序为:紫外光光照强度、初始过氧化氢投加量、反应停留时间;运用交互分析方法得到每2个因素交互作用影响程度,得出双氧水初始投加量与反应停留时间交互作用为最大交互影响因子。

净水厂生物活性炭吸附池的池型选择及优化设计

总结了国内近年来工程化应用的生物活性炭吸附池的类型和池型构造,对国内具有代表性的大型臭氧—生物活性炭工艺深度处理水厂中生物活性炭吸附池的设计应用和技术参数进行了调研。分析和比较了不同生物活性炭吸附池的池型构造,同时提出了生物活性炭吸附池设计过程中需要关注的几点问题。

洋山深水港饮用水超滤膜处理的系统选择与设计

上海洋山深水港供水扩建工程总规模1.6万m3/d,原水为自来水,采用高架曝气生物活性炭吸附池+内压式柱状超滤膜组合工艺。从工程应用角度出发,详细介绍了该工艺的设计特点。在市政净水厂超滤膜的工程设计中需重点关注参数选取、供水保障、系统优化、合理布置、方便操作、美观布局和管材选用等方面内容。工程实践表明,处理效果良好,出水浊度<0.1NTU,CODMn<3mg/L。

上向流生物活性炭吸附池的运行特性研究

结合实际生产运行管理的需求，研究了上向流生物活性炭吸附池的膨胀率变化规律、炭床水头损失，以及炭床的颗粒特征。研究结果表明：20~50目新炭在上升流速分别为10m／h、12m／h和15m／h条件下，膨胀率分别为31％、43％和64％，运行3个月后的活性炭膨胀率低于新炭，下降8到15个百分点；水温对膨胀率的影响很大，水温越高炭层膨胀率越低，上升流速分别为12m／h、13．6m／h和15．85m／h条件下，2．5m厚炭层的水头损失分别为0．501TI、0．60m和0．65m；上向流吸附池新炭选择时，不可忽视强度和均匀性系数指标的重要性，初期投产时，灰分、漂浮率、均匀系数等指标有明显降低，且炭床分层现象较为明显。

饮用水中内分泌干扰物双酚A的臭氧氧化降解研究

采用臭氧氧化工艺对饮用水中内分泌干扰物双酚A特性进行了研究.研究表明:在原水浓度为1.0mg/L左右,臭氧总投加量为1.0、1.5和2.0mg/L条件下,30min BPA去除率可达70%、82%和90%.通过考察不同臭氧投加量、不同本底条件、不同BPA初始浓度和不同臭氧投加时间对BPA臭氧氧化的影响,分析得出臭氧投加量对BPA的降解占主导地位,而臭氧接触时间对去除效果的影响很小;采用紫外波长扫描确定在臭氧降解BPA的同时生成了在UV254上有吸收的产物.通过考察臭氧氧化双酚A过程中UV254的变化,提出低臭氧投加量下BPA不能完全被氧化,而采用缩短臭氧投加时间、加大臭氧投加量以及提高水中余臭氧浓度等方法,有利于水中BPA的完全降解.

臭氧活性炭工艺中卤乙酸生成潜能与相对分子质量分布关系的研究

通过臭氧生物活性炭和微曝气生物活性炭（O3／BAC和micro—aeration／BAC）2套工艺研究其对不同相对分子质量有机物去除特点和不同相对分子量有机物生成的卤乙酸及其去除特性．结果表明，O3／BAC工艺对相对分子质量区间〉30×10^3的有机物去除率超过90％，O3／BAC与micro—aeration／BAC出水中，UV254值表示相对分子质量〈10^3的有机物超过50％，相对分子量区间在10×10^3～30×10^3的有机物占20％～30％；在O3／BAC和微曝气／BAC工艺出水中，以相对分子质量〈10^3的有机物生成的卤乙酸最多，生成DCAA、TCAA、DBAA分别为97．00、38．55、2．10μg／L和104．00、42．75和2．92μg／L；采用各处理单元不同分子量有机物与氯反应生成的DCAA、TCAA、DBAA和THAAs与相对应的UV254值进行线性拟合，相关系数分别为0．827、0．8513、0．8157和0．878，UV254与臭氧生物活性炭处理工艺出水中的卤乙酸生成潜能具有较好的线性关系，

给水厂深度处理中间提升泵房的优化设计

对给水厂深度处理中间提升泵房的水泵选型、泵房布置、泵房前调蓄水池设计等进行比选研究,中间提升泵房连接水厂常规处理构筑物和深度处理构筑物,其运行的可靠性直接影响到后续深度处理的稳定运行。比选了3种水泵形式:卧式离心泵、立式混流泵和潜水混流泵,从水泵运行规律适用性、建设成本、日常维护检修便利性等方面考虑,优选潜水混流泵型中间提升泵房。泵房前调蓄水池的容积大小与水厂实际运行诸多因素有关,需合理确定。