我國水資源總量約為2．8×10⁴億m3，但人均水資源量約為2．4×10³m3，僅為世界人均水平的1/4。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用水量逐漸增多，同時(shí)污水排放也日益增加，水質(zhì)嚴重下降。另外，現如今，對于生活飲用水衛生要求越來(lái)越高，這就要求水廠(chǎng)采用先進(jìn)的污水處理技術(shù)，對污水進(jìn)行重復利用，并保證水質(zhì)健康。

1、超濾技術(shù)原理

現如今，國內外水廠(chǎng)所采用的自來(lái)水生產(chǎn)工藝主要流程為混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒。近年來(lái)，膜技術(shù)發(fā)展迅速，并逐漸被應用于水廠(chǎng)飲用水的深度處理中，通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行水質(zhì)凈化，水系統工藝流程如圖1所示。在過(guò)濾設備運行環(huán)節，由于受到反沖洗影響，部分水質(zhì)復雜的沖洗液會(huì )被排放，據調查，排放量占水廠(chǎng)制水量的3%～10%，過(guò)去，對于反沖洗廢水，一般直接排放。近年來(lái)，水資源緊張問(wèn)題越來(lái)越嚴重，社會(huì )各界逐漸意識到加強水資源保護的重要性。而膜過(guò)濾技術(shù)能夠有效凈化濾池反沖洗廢水，因此，對該項技術(shù)及其應用方式進(jìn)行詳細探究具有十分重要的現實(shí)意義。

超濾技術(shù)指的是在壓力驅動(dòng)作用下，通過(guò)膜分離雜質(zhì)，其應用原理為篩除機理，在壓力作用下，污水能夠從高壓側透至低壓側，在此過(guò)程中，污水中的大分子顆粒被阻擋，經(jīng)過(guò)處理后的污水以濃縮液的形式排除。通過(guò)膜分離，超濾法能夠分離出水中的蛋白質(zhì)、膠體等其他大分子物質(zhì)，因此，將其應用于水廠(chǎng)濾池反沖洗廢水中，可以有效去除污水中的各類(lèi)雜質(zhì)。超濾膜是超濾技術(shù)應用的關(guān)鍵，其類(lèi)型較多，包括平板超濾膜、中空纖維超濾膜、管式超濾膜、多孔超濾膜等。根據超濾膜原材料種類(lèi)，可以將其分為有機高分子材料及無(wú)機材料。應用實(shí)踐發(fā)現，在水廠(chǎng)濾池反沖洗廢水處理中，超濾技術(shù)不僅操作便捷，而且設備投資費用較少，能夠有效分離出水中的有機物、懸浮物等雜質(zhì)，但是，需要注意的是，其對于金屬離子并不具備去除能力。

2、超濾凈水工藝

2．1 簡(jiǎn)單預處理的超濾凈水工藝

簡(jiǎn)單預處理的超濾凈水工藝的應用流程如圖2所示，首先對原水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理，然后再進(jìn)入超濾凈水系統中。與常規的凈水技術(shù)相比，簡(jiǎn)單預處理技術(shù)在實(shí)際應用中，省去了常規處理中的過(guò)濾甚至是沉淀過(guò)程，處理工藝簡(jiǎn)單，并且原水在經(jīng)過(guò)混凝處理后，可直接進(jìn)入超濾膜進(jìn)行過(guò)濾凈化，同時(shí)在膜池內完成濃水回收和污泥濃縮，濾后水加入少量消毒劑進(jìn)入清水池。目前最常見(jiàn)的簡(jiǎn)單預處理方式為混凝。簡(jiǎn)單預處理的超濾凈水工藝對水中的濁度、微生物以及混凝產(chǎn)生的絮體等物質(zhì)可以完全依靠超濾膜進(jìn)行去除，不僅工藝便捷，而且易于運行管理，占地面積小，如果水廠(chǎng)用地有限，建議應用這一處理工藝。

2．2 常規預處理的超濾凈水工藝

常規預處理的超濾凈水工藝是指原水經(jīng)混凝、沉淀、過(guò)濾為基礎的傳統凈水工藝后再進(jìn)人超濾過(guò)濾系統的超濾凈水工藝。該工藝利用超濾膜進(jìn)一步截留穿透濾池的污染物與微生物，提升了產(chǎn)水的生物安全性與化學(xué)安全性。與簡(jiǎn)單預處理的超濾凈水工藝相比，常規預處理的超濾凈水工藝對原水中的濁度和有機物的適應能力更強，主要針對原水濁度波動(dòng)較大、水質(zhì)成分較為復雜的地表III類(lèi)水體為水源的舊水廠(chǎng)的升級改造，或新水廠(chǎng)建設，以保證高品質(zhì)產(chǎn)水。其一般流程如圖3所示。

2．3 復雜預處理的超濾凈水工藝

當水源受到污染，水源為劣l類(lèi)或更低標準的水質(zhì)時(shí)，常規處理不能完全去除水中污染物，需對原水進(jìn)行深人復雜處理以保證水質(zhì)安全。復雜預處理單元包括臭氧活性炭濾池、炭砂濾池、曝氣生物活性炭濾池等，在復雜預處理工藝后增加超濾膜過(guò)濾，稱(chēng)為復雜預處理的超濾凈水工藝，其一般流程如圖4所示。復雜預處理的超濾凈水工藝中，超濾主要作用是對復雜預處理產(chǎn)物或流失物(采用活性炭復雜預處理時(shí)，出水中可能存在的流失微生物及生物活性炭渣)進(jìn)行攔截，保證水質(zhì)達標。與其他預處理形式的超濾工藝相比，這類(lèi)工藝出水水質(zhì)更好，膜污染更輕，但占地面積大、成本高。這類(lèi)工藝一般用于原水有機物含量較高或存在藻類(lèi)、“兩蟲(chóng)”等微生物穿透風(fēng)險的場(chǎng)合。

3、超濾在水廠(chǎng)濾池反沖洗廢水處理中的應用實(shí)例

3．1 試驗裝置與方法

在本次試驗中，水廠(chǎng)供水量約為35×10⁴m3/d，在水質(zhì)凈化工藝中，反應池和沉淀池中所產(chǎn)生的污泥被直接排放，而對于濾池中的反沖洗水，需進(jìn)行集中收集至回收池中進(jìn)行沉淀，取上清液，然后輸送至配水井中，將其與原水進(jìn)行充分混合，并進(jìn)行凈化處理。在該水廠(chǎng)濾池運行過(guò)程中，需分三個(gè)階段間歇運行，反沖洗水量約為整個(gè)水廠(chǎng)水量的5%。在本次試驗中，首先對回收池中上清液水質(zhì)進(jìn)行調查分析，結果如表1所示。

在本次試驗中，采用超濾技術(shù)對濾池反沖洗廢水進(jìn)行凈化處理，濾膜材料為內壓式中空纖維超濾膜，原材料為改性PVC材料，有效膜面積為40m2，膜平均孔徑為0．01μm，截留分子質(zhì)量為100ku。另外，在超濾膜組件前方，還需要配備疊片過(guò)濾器，并采用PLC技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制，超濾流程如圖5所示。

在本次試驗中，超濾設備需連續運行24h，運行流量為2．4m3/h，濾池反沖洗廢水過(guò)濾周期為30min。在本次廢水凈化中，超濾設備在長(cháng)時(shí)間運行后，可能會(huì )受到細菌附著(zhù)影響，對此，需注意每隔8h采用10mg/L的NaClO，對超濾組件進(jìn)行浸泡處理，浸泡時(shí)間控制在5min左右。在超濾組件運行環(huán)節，還應該注意的是，如果跨膜壓力差顯著(zhù)增加，則需要對反沖廢水強化沖洗過(guò)程。在反沖洗廢水處理過(guò)程中，必須強化跟蹤監測管理，保證系統運行正常。

3．2 試驗結果與分析

3．2．1 跨膜壓差

在本次試驗中，水廠(chǎng)超濾設備經(jīng)過(guò)2個(gè)月運行，監測發(fā)現，原跨膜壓差為21kPa，在經(jīng)過(guò)超濾處理后，原跨膜壓差為74kPa，增長(cháng)明顯。通過(guò)實(shí)時(shí)監測發(fā)現，當超濾組件累計流量達到1000m3左右時(shí)，膜絲被堵住，超濾膜通量下降，原跨膜壓差增長(cháng)速度放緩，據此，強化水流沖洗，膜絲堵塞問(wèn)題得到妥善解決，膜通量也恢復正常。但是，隨著(zhù)超濾的持續進(jìn)行，原跨膜壓差增長(cháng)速度也有所放緩。

超濾組件設備在經(jīng)過(guò)57d運行后，當濾過(guò)水量達到2845m3時(shí)，跨膜壓差增加至74kPa，膜絲堵塞問(wèn)題越來(lái)越嚴重，再對膜組件進(jìn)行清洗后，清洗工作恢復正常。

3．2．2 出水水質(zhì)

在本次水廠(chǎng)濾池反沖洗廢水超濾過(guò)程中，濾出水質(zhì)良好，水質(zhì)色度、渾濁度以及細菌總量均符合《生活飲用水衛生標準》(GB5749―2006)標準。

3．2．3 運行成本

在超濾膜組件運行過(guò)程中，運行成本主要包括設備能耗、化學(xué)藥劑以及工業(yè)用電這幾個(gè)方面。對超濾工藝應用前后成本進(jìn)行分析可知，在使用變頻設備前，超濾運行成本為0．25元/m3;后期能耗為0．13kWh/m3，總運行成本為0．12元/m3。

4、結語(yǔ)

綜上所述，水質(zhì)問(wèn)題是社會(huì )各界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，水廠(chǎng)濾池反沖洗廢水污染問(wèn)題嚴重，如果直接排放，會(huì )造成水資源浪費問(wèn)題。本文主要對超濾技術(shù)在濾池反沖洗廢水中應用工藝進(jìn)行了詳細探究，根據本次研究發(fā)現，對于反沖洗廢水，可以對其進(jìn)行集中處理，經(jīng)過(guò)沉淀后與原水混合，采用超濾膜處理技術(shù)，凈化水質(zhì)，提高水質(zhì)質(zhì)量，不僅應用工藝簡(jiǎn)單，而且能夠有效提升水資源利用率，值得推廣。（來(lái)源：重慶市涪陵區自來(lái)水有限公司）