超濾是水處理中最為常用的膜分離技術,能夠有效截留污水中的懸浮物、膠體、微生物及部分病毒,具有處理效果好、能耗低、占地面積小等優(yōu)點。超濾膜在運行過程中不可避免地會受到污染,如膜孔吸附和堵塞、濾餅層的形成及濃差極化等,不僅會縮短超濾膜的運行周期,還會增加維護成本。廢水中的有機物是造成膜污染的主要因素,其中蛋白類和腐殖質(zhì)等大分子有機物是導致不可逆膜污染的主要因素。
絮凝能去除污水中的有機物和懸浮物,被認為是緩解膜污染的有效預處理技術之一。研究表明,絮體在膜表面誘導形成的濾餅層與超濾膜的污染程度密切相關,具有高孔隙率的濾餅層有利于降低超濾過程的膜阻力,從而能夠緩解膜污染,其機理是將大分子有機物凝聚形成濾餅層,以阻止溶解性有機物進入膜孔內(nèi)部形成膜污染。在超濾過程中,濾餅層的微觀結(jié)構和滲透性與絮體的尺寸、強度和形態(tài)有關。
載體增效絮凝是利用載體誘導絮體快速形成并高效沉降的技術,主要包括兩個過程:1)投加絮凝劑,使污水中的懸浮顆粒和膠體失穩(wěn);2)投加載體材料,通過人為增加絮體“內(nèi)核”的方式使失穩(wěn)的懸浮顆粒和膠體快速形成絮體。載體增效絮凝技術能有效改善絮體的緊實度、體積及抗剪切力,提高絮凝效率。與傳統(tǒng)絮凝技術相比,具有占地面積小、處理效率高、藥劑用量少等優(yōu)點。
天津津騰實驗室研究表明,載體增效絮凝用于超濾膜預處理,不僅能有效延緩膜通量的衰減,其中載體材料作為絮體結(jié)構的骨架,還能增強絮體濾餅層的壓縮性,從而改善濾餅層的阻力和滲透性等。
以微砂為載體,以聚合硫酸鐵(PFS)為絮凝劑,采用微砂載體絮凝作為超濾預處理技術,對城市污水廠的二級出水進行預處理,考察了該工藝對污水中有機物的去除特性,分析了絮體分形維數(shù)、絮凝指數(shù)(FI)、膜阻力變化對超濾膜通量的影響,探討了微砂載體絮凝工藝對膜污染的緩解作用及影響機制,以期為緩解膜污染、維持超濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供參考。