关键字：超滤工艺 前处理 絮凝剂
1 研究背景
我国是味精生产大国，味精生产量和消耗量都很大，但味精生产会产生大量废水。此类废水的水质具有高CODCr、高BOD、高硫酸根，高菌体含量的特点〔1，2〕。
味精废水的大量排放不仅对环境造成巨大污染，同时也是一种资源的严重浪费。而膜集成技术工艺是近年来新兴的污水处理工艺，其最大的特点就是产水水质好，一般能达到资源化回用标准，且占地面积较小，成本相对低廉。本次中试目的就是要验证膜集成技术工艺处理味精废水的可行性，并为膜集成技术工艺处理高CODCr、高氨氮废水提供依据。
膜集成工艺经过多年发展已较为成熟，尤其是反渗透方面，工艺技术相对成熟；而超滤工艺由于进水水质波动较大，工艺相对发展滞后。鉴于本次实验原水水质较为特殊，因此超滤在何种情况下可以较为稳定的运行就成为整个实验的难点与重点。
根据前人经验，超滤要在恶劣水源下稳定运行，一个重要的前提就是选择好合理的前处理以及正确的加药方式〔3〕。由此可见，选择好正确的前处理与加药方式是整个实验的关键。
2 原水水质
本次中试采用某味精公司中水车间三级废水作为水源，原水的主要特点是高CODCr、高氨氮，其具体的水质指标见表1。
3 超滤工艺研究
3.1 运行工况
正如前面所述，膜集成工艺中的难点是超滤工艺及其前处理部分。本次实验采用的超滤膜是海德能公司的HYDRAcap60内压式中空超滤膜，超滤前处理分别采用ARKAL公司截留精度为100μm的盘式过滤器和北京东方纪元水务工程有限公司的截留精度为2～5μm的孔隙调节型纤维过滤器(以下简称PCF)。
本次实验原水较为恶劣且波动频繁，超滤运行较不稳定，尤其是其周期末压力波动较大。图1和图2为整个实验过程中超滤跨膜压差(TMP)和膜通量变化曲线总图。其中前600h采用叠片式过滤器作为超滤的前处理，600-1000h采用PCF作为超滤的前处理，从而对比两种前处理工艺在味精废水处理上的优劣。
由图1和图2得，从整个实验过程中来看，超滤运行周期末压力相对波动较大，但周期初压力回复良好。可见，两种前处理工艺都有效的防止了超滤膜的永久污染，但过滤精度更小的PCF的效果略优。经过试验分析发现，前处理的过滤精度对超滤的运行工况影响较小，但前处理的过滤机理以及絮凝效果将直接影响超滤的运行工况。
3.2 不同前处理与加药情况的研究
如前面所述，从长期实验过程来看两种前处理方式情况下超滤运行工况相差不大，但由于过滤机理的差别和絮凝效果的不同，因此并不能说明两种前处理对超滤工况影响基本相同。本次实验过程中，原水水质变化较大，即使对于相同的前处理和加药方式，超滤运行工况依然有较大变化。因此只有在原水水质情况基本相近的前提下对超滤及其前处理研究才更有意义。图3和图4为原水水质较为稳定的情况下相对短时间内进行实验所得到的数据。
图3为对不同前处理和加药点情况下超滤工况的研究，由图3可以分析得出两种前处理对超滤影响依然相近。以PCF作为前处理时，PCF和超滤前都投加絮凝剂情况下超滤运行相对最好，和以盘滤为前处理的超滤运行状况最为相近。初步分析认为本次实验中原水对超滤造成污染的主要为5μm以下的小颗粒，因此当原水经过截留精度更高且过滤机理为深层过滤的PCF时，大小颗粒物质基本都被截留，而剩余的小颗粒物质在进入超滤前必须投加絮凝剂来使其粒径变大〔4，5〕。
由于未对絮凝剂投加量进行选择，图3仅为一个定性分析。为了超滤运行更加稳定，且整个工程更加经济合理，进行图4的定量分析。经过前期实验确定以盘滤为前处理的情况下絮凝剂投加总量为6mg/L时超滤运行最为稳定。因此出于经济和各方面因素考虑，将PCF前后投加絮凝剂总量定为6mg/L，通过调节前后投加量来进行比较。由图4分析得：以PCF作为前处理时当PCF前投加絮凝剂量大于或等于超滤前投加量时超滤运行最为稳定，运行TMP最低。同时得出图3中絮凝剂投加量过多，反而造成超滤膜污染。由此可见，对于该复杂水源，絮凝工艺的优化，既可以保证超滤更稳定的运行，同时还可以为将来工程节省日常运行成本。
4 水质分析
两种前处理下超滤产水水质比较见表2。
由表2得：两种前处理下超滤产水水质基本一致，可见对于该种水源两种前处理只对超滤运行TMP有影响，对产水水质基本没有影响。
5 结论
本次试验研究了当原水为较恶劣的味精废水时，不同前处理和加药方式下超滤运行的工况初步得出如下结论。
(1)前处理对于超滤稳定运行十分必要，既减轻超滤负担，又对超滤起保护作用。对于味精废水，虽然超滤在一个周期内压力上涨很快，可由于前处理良好的控制的超滤的不可逆污染，因此每次水力清洗后超滤的运行压力都可以下降到0.4bar以下，运行状况良好。
(2)前处理的截留精度对超滤影响不是很大在一定截留精度范围内超滤基本可保持一定工况稳定运行。对于该类水源，精度在300μm以下的过滤器都可以作为超滤前处理工艺，而过滤机理则最好为深层过滤而非表面过滤。
(3)合理的加药方式与正确的前处理工艺搭配对于整个超滤系统长期稳定运行很有意义。对于味精的废水，合理的加药位置、剂量将直接影响前处理效果、超滤的运行稳定性及运行成本。从本研究看出，在前处理和超滤前分别投加3mg/的聚合氯化铝则系统运行最为稳定和经济。
