隨著飲用水平安保證需求的提升，以臭氧-活性炭濾池為代表的深度處置工藝得到普遍應(yīng)用，這使水廠反沖洗廢水量進(jìn)一步增加。目前國內(nèi)大多水廠將反沖洗廢水直接排放，而對活性炭濾池反沖洗廢水實行處置與應(yīng)用，一方面能夠提升水廠對水源水的應(yīng)用率，另一方面能夠降低廢水的排放量，從而對環(huán)境的維護(hù)、水資源的節(jié)約以及節(jié)水型社會的建立具有重要意義。

　　近年來，超濾工藝普遍應(yīng)用于飲用水處置與生活和工業(yè)廢水處理中，但膜污染成為其推行應(yīng)用的瓶頸問題。平板陶瓷膜較有機(jī)膜抗污染水平高，而且易清洗，運用壽命長。因而，采用平板陶瓷膜超濾工藝對活性炭濾池反沖洗廢水實行處置極具技術(shù)可行性。

　　活性炭濾池反沖洗廢水水質(zhì)特性復(fù)雜，想要完成超濾完整凈化回用，保證生物和化學(xué)平安性以及控制運轉(zhuǎn)過程中的膜污染，必需要組合一定的預(yù)處置工藝。董岳等采用混凝-超濾的辦法來處置活性炭濾池反沖洗水，李平波等采用混凝-粉末活性炭-超濾工藝對濾池反沖洗水實行處置，WANGH等采用預(yù)氧化減少飲用水再應(yīng)用過程中的膜污染問題。但少有人采用混凝-臭氧-超濾的辦法來處置活性炭濾池反沖洗廢水，關(guān)注消毒副產(chǎn)物前體物和嗅味物質(zhì)去除效果的研討也較少。因而，本文采用混凝-臭氧-超濾組合工藝，對蘇州某水廠活性炭濾池反沖洗廢水實行處置，研討組合工藝對各項指標(biāo)的凈化效能，以期為水廠反沖洗廢水的處置提供理論根據(jù)與技術(shù)支撐。

　　一、資料與辦法

　　1.1 實驗水樣

　　蘇州某水廠活性炭濾池共10座，日處置量30萬t，反沖洗周期為7d，反沖洗程序為氣沖5min、靜置3min、水沖6min。其中氣沖強(qiáng)度為35~36m3/(m2·h)，水沖強(qiáng)度為17~18m3/(m2·h)。將水廠活性炭濾池反沖洗廢水作為實驗水樣。實驗水樣常規(guī)水質(zhì)參數(shù)見表1。由表1能夠看出，活性炭濾池反沖洗廢水特性為高濁度與高有機(jī)物含量并存，且微生物含量也較高。

　　1.2 實驗設(shè)備與流程

　　采用小試實驗實行研討，實驗設(shè)備見圖1。

　　實驗流程院淤在反沖洗廢水中不投加任何藥劑與處置，直接經(jīng)過超濾膜組件實行實驗，于在反沖洗廢水中投加15mg/L硫酸鋁，經(jīng)過混凝沉淀10min后，再由2mg/L臭氧氧化，接觸時間為20min，最后由爬動泵吸入膜池中實行超濾實驗。2個流程的超濾實驗均在通量為25L/(h·m2)下運轉(zhuǎn)，每30min對膜組件實行物理反沖洗1min，反沖洗包括水洗和曝氣，沖洗強(qiáng)度為60L/(h·m2)，氣水比為150：1。當(dāng)跨膜壓差到達(dá)55kPa時，實行化學(xué)清洗。膜組件在200mg/L的NaOH溶液中浸泡10h，之后用清水反沖5min。

　　1.3 超濾膜規(guī)格和性能

　　實驗中采用的超濾膜是平板陶瓷膜，過濾方式為負(fù)壓抽吸。平板陶瓷膜的規(guī)格和性能見表2。

　　1.4 檢測辦法

　　(1)常規(guī)指標(biāo)

　　pH值和濁度分別由pH計和便攜式濁度儀測得，將水樣經(jīng)過0.45μm膜處置后，CODMn采用高錳酸鉀滴定法，UV254在波長254的分光光度計下測定吸光值，DOC由TOC檢測儀檢測，顆粒物濃度運用IBR顆粒計數(shù)儀。

　　(2)微生物指標(biāo)

　　菌落總數(shù)參考《水和廢水監(jiān)測剖析辦法》最新版測定，由于水樣中細(xì)菌濃渡過高，先將水樣按請求稀釋一定倍數(shù)，取稀釋后的1mL參加營養(yǎng)瓊脂培育，于37℃培育48h后計數(shù)構(gòu)成菌落后計數(shù)。大腸菌群采用國度規(guī)范檢測三步法。浮游動物選取劍水蚤為典型浮游動物，采用直接過濾辦法，過濾后直接計數(shù)。

　　(3)消毒副產(chǎn)物生成勢

　　消毒副產(chǎn)物生成勢實驗參考文獻(xiàn)辦法，消毒劑選用次氯酸鈉溶液。檢測辦法參照USEPA551.1，生成的三氯甲烷、二氯乙腈和二氯乙酰胺經(jīng)過液液萃取后用氣候色譜-微電子捕捉檢測器實行檢測。

　　(4)土嗅素(GSM)和2-甲基異茨醇(MIB)實驗采用氣相色譜法對水樣中的MIB和GSM實行剖析，剖析辦法參考文獻(xiàn)辦法。

　　(5)超濾膜運轉(zhuǎn)跨膜壓差采用壓力傳感器將超濾運轉(zhuǎn)時的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號由電子記載儀自動記載，數(shù)據(jù)用origin處置。

　　二、結(jié)果與討論

　　2.1 對濁度和顆粒數(shù)的凈化效能

　　超濾工藝過程中濁度和顆粒數(shù)的變化狀況見表3和圖2。由表3和圖2可知，無論超濾膜前能否存在混凝-臭氧氧化的預(yù)處置，超濾膜后顆粒數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于膜前的顆粒數(shù)，出水濁度均小于1NTU，滿足GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》。由此能夠得出，超濾工藝對反沖洗水中的濁度和顆粒數(shù)有很好的去除效果，同時這也意味著過多的顆粒物容易對超濾膜形成嚴(yán)重的梗塞污染，降低膜通量。膜前參加預(yù)處置后顆粒數(shù)有明顯的降低，特別是反沖洗水中>15μm的大粒徑顆粒物根本被混凝-臭氧氧化完整去除。因而在活性炭濾池反沖洗廢水中參加預(yù)處置能夠有效降低顆粒數(shù)，從而控制顆粒物對超濾膜形成的膜污染，保證出水濁度達(dá)標(biāo)。

　　超濾過程中不同粒徑顆粒物所占比例見圖3。活性炭濾池反沖洗廢水直接超濾時，顆粒數(shù)從小粒徑到大粒徑所占比例呈遞加趨向，且2~5μm所占比例最大為49.44%。當(dāng)反沖洗廢水在膜前參加混凝-臭氧氧化預(yù)處置后，2~5μm粒徑的顆粒物所占比例明顯升高至74.31%，而其他粒徑顆粒物所占比例都有所降落，特別是大粒徑顆粒物減少最明顯，闡明混凝-臭氧氧化對大顆粒有較好的去除效果并將大顆粒氧化成小顆粒。不管能否參加預(yù)處置，超濾膜后水中都是2~5μm粒徑的顆粒物占主體，而且所占比例有所增大，在參加預(yù)處置后所占比例最大，為78.4%，闡明在不同粒徑顆粒物中，2~5μm的顆粒物不是惹起膜污染的主要污染物，同時也闡明超濾工藝對顆粒數(shù)有很好的控制效果，包括對顆粒數(shù)總量的降低和對各個粒徑區(qū)間顆粒比例的控制。

　　2.2 對微生物的凈化效能

　　超濾工藝過程中微生物指標(biāo)的變化狀況見表4。由表4可知，不論膜前能否有預(yù)處置，膜后菌落總數(shù)均小于1CFU/mL，低于國度飲用水水質(zhì)規(guī)范100CFU/mL。闡明超濾膜對細(xì)菌等微生物有很好的的截留去除效果。膜行進(jìn)行混凝處置后細(xì)菌總數(shù)降低，是由于顆粒物經(jīng)過混凝、沉降被去除，同時將顆粒物上附著的細(xì)菌也一并去除，這能夠減輕超濾膜截留細(xì)菌的工作擔(dān)負(fù)，有助于緩解膜污染，但出水中仍有局部微生物。臭氧投加后，對微生物實行了氧化滅活，使膜前反沖洗廢水中的微生物含量進(jìn)一步降低，超濾膜后出水微生物各項指標(biāo)均為0，保證了出水微生物指標(biāo)的平安性。同時，混凝-臭氧預(yù)處置降低了超濾膜中微生物生長和繁衍的風(fēng)險，從而控制了微生物對超濾膜形成的生物污染，保證了超濾工藝的長期正常運轉(zhuǎn)。

　　2.3 對有機(jī)物的凈化效能

　　超濾過程中有機(jī)物的變化狀況見圖4。由圖4可知，直接實行超濾工藝對反沖洗廢水中溶解性有機(jī)物的凈化效果不明顯，UV254和DOC的去除率分別僅為3.9%和6.2%，膜后出水的有機(jī)物含量依然較高。膜前參加混凝-臭氧氧化預(yù)處置，混凝經(jīng)過電性中和、卷掃、吸附架橋等作用，去除了大局部大分子有機(jī)物和疏水性有機(jī)物，隨后臭氧將剩余的大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，兩者共同作用使有機(jī)物的含量有了很大水平的降低，UV254和DOC的含量分別降落了68.1%和70.5%，保證了超濾膜后出水的化學(xué)平安性，同時又使超濾膜截留較少的有機(jī)物，膜孔不易被梗塞，從而減輕有機(jī)物對膜形成的膜污染。

　　2.4 抵消毒副產(chǎn)物前體物的凈化效能

　　超濾工藝過程中消毒副產(chǎn)物生成勢的變化狀況見圖5。由圖5可知，經(jīng)過直接超濾處置后，反沖洗廢水中的消毒副產(chǎn)物生成勢沒有明顯變化。三氯甲烷生成勢降落了10.7%，二氯乙腈和二氯乙酰胺生成勢分別降落了6.7%和8.6%。不同的消毒副產(chǎn)物降落水平不同可能是由于三氯甲烷的主要前體物是大分子類腐殖質(zhì)，而二氯乙腈和二氯乙酰胺主要前體物是小分子。因而，直接超濾工藝對三氯甲烷前體物的去除比對二氯乙腈和二氯乙酰胺前體物的效果好。但是，直接超濾膜后出水的三氯甲烷生成勢約為162μg/L，遠(yuǎn)超GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》中的限值60μg/L，抵消毒副產(chǎn)物指標(biāo)凈化不合格。

　　添加混凝-臭氧預(yù)處置后，各項消毒副產(chǎn)物生成勢明顯降低。三氯甲烷生成勢降低約74.9%，二氯乙腈生成勢降低43.1%，二氯乙酰胺生成勢降低39.8%。闡明在混凝-臭氧氧化的作用下，羥基自在基與有機(jī)物發(fā)作反響，將消毒副產(chǎn)物前體物的生成潛能降低或是轉(zhuǎn)變?yōu)榉乔绑w物，抵消毒副產(chǎn)物的前體物有很好的凈化效能。因而，經(jīng)預(yù)處置后，超濾膜后出水的三氯甲烷生成勢降低到了生活飲用水限值以下，進(jìn)一步保證了膜后出水水質(zhì)，提升水質(zhì)的平安性。

　　2.5 對嗅味物質(zhì)的凈化效能

　　反沖洗廢水中存在大量微生物，其代謝過程可能會產(chǎn)生較多的嗅味物質(zhì)，選取2種典型的嗅味物質(zhì)要土嗅素(GSM)和2-甲基異茨醇(MIB)作為超濾過程對嗅味物質(zhì)凈化效能的評價指標(biāo)。超濾過程中嗅味物質(zhì)的變化狀況見圖6。由圖6可知，直接超濾處置工藝對嗅味物質(zhì)的凈化效能相當(dāng)有限，對GSM和MIB的去除率分別為4.9%和5.3%，ρ(GSM)為16.2ng/L，ρ(MIB)為20.1ng/L，兩者均超越了人體可感知質(zhì)量濃度10ng/L，闡明直接超濾處置關(guān)于反沖洗廢水中嗅味物質(zhì)的凈化效能較差，影響飲用水的口感。

　　添加混凝-臭氧預(yù)處置后，嗅味物質(zhì)的去除效果有了明顯的提升。對GSM的去除率約為44.9%，對MIB的去除率約為52.7%。這是由于臭氧氧化產(chǎn)生的羥基自在基，與2種嗅味物質(zhì)實行反響，將其降解，使超濾膜后出水水質(zhì)中的2種嗅味物質(zhì)濃度均降低到人體能感知的限值10ng/L以下。

　　2.6 混凝-臭氧預(yù)處置對膜污染的控制

　　直接超濾處置與混凝-臭氧-超濾處置過程中的跨膜壓差變化狀況見圖7。由圖7可知，直接超濾處置過程中的跨膜壓差增長速度更快，在第3天就到達(dá)55kPa，需求實行化學(xué)清洗。而添加混凝-臭氧預(yù)處置后，降低了跨膜壓差的增長速度，緩解了膜污染?；瘜W(xué)清洗時間推延了1.5d，能夠減少長期運轉(zhuǎn)中化學(xué)藥劑對超濾膜形成的損傷，有利于超濾膜持續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

　　三、結(jié)論

　　混凝-臭氧-超濾組合工藝一方面對活性炭濾池反沖洗廢水的顆粒物、微生物、有機(jī)物、嗅味物質(zhì)等各項指標(biāo)都有很好的控制與平安凈化的作用，能夠處理反沖洗廢水中存在的重點問題-高顆粒數(shù)與高有機(jī)物以及大量微生物的特性，膜后出水水質(zhì)各項指標(biāo)均到達(dá)GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》，對廢水回用的節(jié)水工作具有重要意義。另一方面，能夠有效緩解膜污染，提升通量，從而提升生產(chǎn)效率，帶來經(jīng)濟(jì)效益。

　　直接超濾處置反沖洗廢水能夠有效去除顆粒物和細(xì)菌等微生物，出水生物平安性提升。但對有機(jī)物、消毒副產(chǎn)物前體物和嗅味物質(zhì)的去除率低，出水中三氯甲烷、土嗅素和2-甲基異茨醇照舊超越飲用水限值。同時，直接超濾過程中跨膜壓差增長過快，膜污染嚴(yán)重，化學(xué)清洗頻繁，不利于長期運轉(zhuǎn)。