膜技術在水廠排泥水處理中的應用
1 裝置及流程
1.1 工藝流程
工藝流程見圖1
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吸泥井內的沉淀池排泥水經潛水泵提升進入膜反應器(將膜組件完全浸沒)，在此完成固液分離。膜反應器出水流量為17m3/d，采用間歇運行方式運行，即水泵每運行12min停止運行2min。在停止運行時進行曝氣(對膜表面吹掃)以防止污泥顆粒在膜表面堆積。此外，在運行過程中定期用濾出水對膜組件反沖，反沖周期約為48h。在試驗過程中定時采樣進行水質分析。
1.2 膜反應器
試驗用膜為聚乙烯中空纖維膜(運行壓差＜40kPa，最大反沖洗壓力＜20kPa)，將其封裝成為膜組件(膜面積為40m2)后放入一金屬容器內(面積為.28m2，總高度為3.0m，有效容積為3.0m3)。膜內部連通并接至水泵吸入口，在外部大氣壓和水泵抽吸所形成的負壓作用下膜的內外兩側形成壓差(膜壓)，在膜壓作用下水中粒徑＜0.4μm的物質被分離出來，而污泥被截留于反應器中。濃縮污泥根據其濃度定期排放(含水率達到97%時自動排放，含水率＞98.5%時停止排放)。
2 運行情況與分析
試驗表明，膜對懸浮顆粒及膠體截留效果好(截留率＞99%)，排泥被顯著濃縮(進泥濃度愈高，濃縮效果愈好)。
膜濾出水濁度能始終保持較低水平(＜0.35NTU)，濾出水濁度變化見圖2。
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在試驗過程中膜通量［最佳膜通量為0.38m3/(m2·d)］會有所下降，這是由于膜面發生了濃差極化和受到了污染所致。此外，它也與進水溫度有關。為降低制水成本應采取措施以防止膜通量下降。
筆者在膜反應器中安裝了曝氣裝置，曝氣可產生紊流，適度振動中空纖維膜，并推動水流沖刷膜表面使已沉積的顆粒返回流體，從而有效地減輕膜面物料的積累。另外，定期進行反沖洗可有效地減輕濃差極化，延緩膜污染。浸入式中空纖維膜除了定期進行反沖洗以外，當橫跨膜壓力比最初值高20kPa時，須用化學藥劑對膜表面進行逆流清洗。膜表面附著的主要是無機鐵鹽，所以清洗劑以酸液為主，經化學清洗后膜通量的恢復率＞99%。
水溫對膜通量有影響(溫度降低，膜通量下降)，如水溫為5℃時的膜通量比水溫為20℃時下降30%左右。因此，當原水水溫較低時應采取適當加熱措施。
膜裝置的動力設備為水泵和鼓風機，運行過程中能耗為1.5(kW·h)/m3(制水成本約為0.68元/m3)。
3 結論
① 浸入式中空纖維膜對排泥水的濃縮效果非常明顯，經膜過濾處理后排泥含水率＜98%，優于重力濃縮池。
② 水廠排泥水的膜濾出水水質優于國家飲用水水質標準，分離后的污泥可排入污泥調節池以進行后續脫水處理，其經濟、環境和社會效益顯著。
③ 膜裝置占地少、工藝簡潔、無需加藥和預處理，易于自動化管理。
④ 對膜裝置采取一系列恢復膜通量的措施可有效地減輕濃差極化，延緩膜污染，化學清洗使膜通量恢復率＞99%。
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