性炭（ PAC）吸附溶解性有机物，利用 UF 截留粉末
炭可达到提高出水水质的目的，还能防止膜污
染

［1，2］

。

笔者使用一体式混凝 /PAC /UF 组合工艺过

滤原水，并与 UF 直接过滤工艺进行比较，分析混凝
和 PAC 对改善膜通量、降低膜污染阻力、去除水中
有机物所起的作用。

试验装置与方法

1. 1

试验装置与流程

试验装置见图 1。反应器为浸没式超滤膜反应

器，有效容积为 2． 88 L。原水经蠕动泵进入反应
器，通过曝气头冲刷膜表面，底部设环流泵使水流围
绕隔板循环流动，防止粉末活性炭在膜表面沉积。

图 1 试验装置

Fig． 1

Schematic diagram of experimental device

主要工艺参数：初始流量为 1． 20 L /h，工作压力

为－ 0． 01 MPa（负压抽吸），反冲洗周期为 6 h，反冲
洗水量为 10 L /h，反冲洗气量为 250 L /h，反冲洗时
间为 5 min，活性炭投加量为 2 g /L。混凝剂采用硫
酸铝，投加量为 2 mg /L。

采用聚丙烯中空纤维超滤膜，膜组件工艺参数

如下：微孔平均孔径为 0． 01 μm、外径为 450 μm、壁
厚为 0 ～ 50 μm、纵向抗拉强度为 120 MPa、孔隙率
为 40% ～ 50% 、破裂强度＞ 1． 0 MPa、流量为 3 ～ 4
L / h、

工作压力为 0． 01 ～ 0． 03 MPa、长度为 200 mm。

活性炭主要参数如下：粒度为 200 目、碘吸附值

为 800 mg /g、亚甲基蓝吸附值为 150 mg /g、比表面
积为 950 m

/ g、

耐磨强度为 95% 、灰分为 10% 、水分

为 5% 、pH 值为 5 ～ 7、密度为 0． 52 g /cm

、

铁含量为

0． 05% 。

1. 2

原水水质

采用模拟微污染原水，腐殖酸（ HA）是原水中

天然有机物（ NOM）的主要物质，其中大分子腐殖酸

是色度的主要组成部分，试验分析了几组工艺对腐
殖酸的去除效果。

腐殖酸的配制如下：将 1． 0 g 腐殖酸溶解于 5

mL、

浓度为 2 mol /L 的氢氧化钠溶液中，搅拌使其溶

解，然后用去离子水将其稀释至 1 000 mL；稀释后放
入磁性搅拌子，用磁力搅拌器进行搅拌；搅拌 24 h
后，移至棕色广口试剂瓶中，在 4 ℃ 下保存并作为储
备溶液。腐殖酸浓度为 1 g /L。

每次过滤试验时，取 50 mL 储备溶液，用去离子

水稀释至 5 L 作为原水。原水中腐殖酸的浓度约为

10 mg / L。

多次配制的原水中溶解性总有机碳

（ DOC）的浓度为 2． 809 ～ 3． 207 mg /L （平均值为

2． 981 mg / L

），UV

254

为 0． 304 ～ 0． 316 cm

－ 1

（平均值

为 0． 309 cm

－ 1

），20 ℃ 时的电导率为 24． 13 ～ 26． 45

μS / cm（

平均值为 25． 66 μS /cm）。

1. 3

分析仪器及方法

过膜流量采用液体转子流量计测定；跨膜压力

采用真空压力表测定； UV

254

、UV

410

采用 UV755B 分

光光度计测定； TOC 采用 TOC 分析仪测定；混凝采
用 DC － 506 六联搅拌机。

结果与讨论

2. 1

对超滤膜透水通量的影响

董秉直等

［3］

认为，最佳混凝剂投加量为 2 ～ 4

mg / L

，本试验中混凝剂投加量为 2 mg /L。从试验可

知，仅用 UF 工艺去除水中有机物时，随着工艺的运
行，膜通量迅速下降，当运行 180 min 时，膜通量比
由初始的 1． 00 下降至 0． 68，此时对膜进行反洗，膜
通量比恢复至 0． 98，随着运行时间的延长，膜通量
又继续下降。PAC /UF 工艺运行 250 min 后，膜通量
比由 1． 00 变化为 0． 90，而投加 2 mg /L 混凝剂与
PAC / UF

联用则大大改善了膜通量，在运行了 250

min

后，膜通量比由初始的 1． 00 变化为 0． 98，膜通

量下降更为缓慢，因此延长了膜反洗周期。可知，投
加粉末活性炭和混凝剂均可有效地提高膜通量，这
是因为混凝将水中的胶体和溶解性有机物（如腐殖
酸）絮凝成大颗粒的矾花，活性炭吸附水中的有机
物，防止有机物在膜表面或膜孔内部吸附累积。因
此，混凝与 PAC 联用能更好地改善膜通量。

2. 2

对超滤膜阻力的影响

从试验结果可知，投加混凝剂和 PAC 都能降低

浓差极化阻力，UF、PAC /UF、混凝 /PAC /UF 工艺的
浓差极化阻力分别为（ 1． 15 × 10

）、（ 0． 399 × 10

）、

第 28 卷第 9 期

中国给水排水

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