┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊梅里奥塞纳滤膜系统首年运行经验Claire Ventresque a*, Valérie Gisclon b, Guy Bablon a, Gérard Chagneau ca Vivendi / Générale des Eeaux, Quartier Valmy, 32 Place Ronde. 92982 Paris la Défense, FranceTel. + 33 (1) 55 23 43 73; Fax. +33 (1) 55 23 47 19; claire.ventresque@b Vivendi / Générale des Eeaux, Usine de Mery-sur-Oise, 2 avenue Marcel Perrin. 95540 Méry-sur-Oise,FranceTel. + 33 (1) 34 48 28 77; Fax. +33 (1) 34 48 28 41; valerie.gisclon@c Syndical des Eaux d’Ile de France, 131 rue du Bac, 75007 Paris, FranceTel. +33 (1) 53 45 42 12; Fax. +33 (1) 53 45 42 69; g.chagneau@┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录1. 处理过程简介 (3)1.1 预处理 (3)1.2 保安过滤器 (3)1.3 纳滤膜 (4)1.4 后处理 (5)2. 预处理和保安过滤器性能 (5)2.1 铝引起的堵塞 (8)3. 纳滤膜监测 (9)4. 膜清洗 (10)5. 膜性能变化和清洗操作改进 (12)5.1 在试验装置中进行的清洗测试 (13)5.2 膜性能变化 (13)6. 纳滤产水水质 (14)结论 (15)致谢 (15)参考文献 (15)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊梅里奥塞水处理厂位于巴黎北郊，由法国水务企业联合集团（SEDIF）建造，于1999年投入运行，运行一年多来，为大约80万居民提供了经膜处理的高品质饮用水。
已有大量的文献[1-4]报道了为何要选用膜处理方法对瓦兹河水进行处理。
待处理的原水是受污染的河水，其温度变化范围为1-25℃（33-77℉），有机物的含量会随季节不同而发生巨大的变化。
该水厂采用纳滤膜工艺使其成为水处理领域的重大创新，它的创新点还在于其水处理系统的过程控制。
该水厂拥有1000多个电子化预报控制面板，450多台在线传感器，整个工艺过程完全实现了自动控制，这意味着操作系统可以实时评估纳滤膜污堵状态。
膜清洗过程也是完全自动化的，操作人员可以自行选择清洗配方。
该系统一年来的运行为我们提供了评价膜系统效率的基础数据，由于膜污染与原水水质密切相关，本文论述了系统预处理的性能。
本文还论述了与膜使用和清洗相关的各种改进。
1.处理过程简介图 1 梅里奥塞水厂工艺流程图1.1预处理预处理部分[5]提供给纳滤系统的最大水量为180000 m3/d（45.5 MGD），它由采用了ACTIFLO 高效沉淀池的一次絮凝沉降阶段、臭氧氧化和双层滤料滤池（石英砂和无烟煤）所组成，采用的絮凝剂为W AC HB（聚合氯化铝），在原水污染严重的季节再加入阴离子聚电解质，以便大幅度减少PAC的使用量。
通过加入硫酸，使絮凝在pH值为6.9的条件下进行，降低膜系统进水中溶解态铝离子的含量。
1.2保安过滤器预处理出水经泵提升后进入8台6 μm保安过滤器a，每台装有410支滤芯b，这些完全自动化反洗的保安过滤器能够根据进水所含大于1.5 μm的颗粒的数量选择清洗频率，除了预处理部分出a保安过滤器由法国颇尔公司生产，3 rue des Gaudines, Boite Postale n°5253, 78175 Saint Germain en Laye, France b保安过滤器滤芯由法国颇尔公司生产┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊现故障之外，清洗频率一般在24-36小时之间。
此外，一旦保安过滤器水头损失达到约650 mbar （10 psi）时，控制系统就会自动开始化学清洗，这种周期性化学清洗的目的是延长滤芯使用寿命。
在这样的操作方式下，滤芯的设计使用寿命为5年。
设置保安过滤器的目的是为了拦截可能堵塞或损坏膜元件的颗粒，一旦双层滤料滤池的出水中含有过多的悬浮物时，保安过滤器的作用就象电气回路中的断路器一样，保护纳滤膜不受损害。
保安过滤器对大于1.5 μm的颗粒的去除率为85%以上。
1.3纳滤膜该水厂使用了9120支卷式纳滤膜元件，每个压力容器中装有6支膜元件，共有1520个压力容器，分为8组，每组（其中一组如图2所示）进水量为860 m3/h（3700 gpm）。
水由变频高压泵输送，根据原水水温的不同，所提供的膜进口压力变化范围为5-15 bar（72-217 psi）。
通过在第三段浓水管线上设置的控制阀，使系统回收率恒定为85%。
每个膜组包括4个模块，第一段含两个模块，每个模块装有54个压力容器，第二段含一个模块，装有54个压力容器，第三段含一个模块，装有28个压力容器。
每个模块的流量、进出口压力、纵向水头损失和电导率均可单独测量，纵向水头损失（∆L）定义为每个模块中进水压力与出口浓水压力之差。
图 2 纳滤膜组组成示意图该厂所选用的膜元件是专为处理瓦兹河水而设计的FilmTec卷式纳滤元件NF200 B-400a，它能截留几乎所有的有机污染物，但允许原水中的部分钙离子通过[6]。
a卷式纳滤元件NF200 B-400由陶氏Filmtec公司生产，Minneapolis┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1.4后处理在后处理部分，首先采用脱气塔脱除纳滤产水中的CO2，然后使用5台辐射量为25 mj/cm2的紫外反应器作为卫生保护措施，最后再投加NaOH调节产水pH，但无需添加其它矿物质。
2.预处理和保安过滤器性能河水水质在一年中随季节的变化范围相当大，无论进水浊度如何变化（8-60 NTU之间），预处理都可确保在整个一年中出水水质稳定。
图3显示絮凝剂（PAC）投加量基本取决于进水浊度。
以保证ACTIFLO沉淀池出水浊度为1.1 NTU作为控制絮凝剂投加量的参数指标，此时每毫升水中大于1.5 μm的颗粒低于5000个左右。
图 3 根据进水浊度投加到ACTIFLO沉淀池的絮凝剂WAC HB量在ACTIFLO沉淀池出口进行了预臭氧氧化，它能将未经沉降除去的颗粒再次絮凝。
然后在进入双层滤料滤池之前，再次投加PAC，当其与臭氧氧化作用相结合时，就可制得非常高品质的预处理出水（表1）。
臭氧投加量为1 g/m3时，二次絮凝剂投加量[7]为5-10 g/m3。
采用在线铝离子分析仪a、颗粒物监测仪b和浊度监测仪c对双层滤料滤池出水进行实时监控。
表 1 预处理平均出水水质（1999年9月-2000年11月）参数进水Actiflo沉淀池出口双层滤料滤池出口保安过滤器出口a AL9000铝分析仪，由Environment SA公司生产，111, boulevard Robespierre, 78300 POISSY France.b HIAC Royco 2000c浊度仪SIGRIST CT65IR┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊参数进水Actiflo沉淀池出口双层滤料滤池出口保安过滤器出口与颗粒物有关的参数：SS（mg/L）浊度（NTU）> 1.5 µm颗粒数/ml> 0.5 µm颗粒数/ml18.219.8nmnm2.211.1约5000nmnm0.0524.8nmnmnm3.87987* 总铝离子（µg/L）nm nm <20 nm有机物：TOC（mgC/L）紫外吸收度（103cm-1）4.2106.8nmnm2.2nm2.237.1*大于0.5µm颗粒的计数变化范围5000-12000；nm：表示未测量通过在絮凝过程中加酸调节，能够大幅降低溶解性铝离子含量，同时也减轻了膜污染。
预处理系统同时还能使TOC降低30%-60%，图4表明预处理系统使细菌数降低了4个对数值（10000倍）。
图 4 预处理对细菌总数的影响可以看出，保安过滤器进水的颗粒含量很低（除供水高峰期外），浊度和铝含量也降至最低。
但正如图5所示，河水TOC变化大，这也反映在纳滤膜进水水质中。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图 5 水厂进水和膜单元进水TOC浓度变化对保安过滤器对水中微生物的截留作用进行检测，结果发现其不能截留微生物。
图6说明保安过滤器进出水中微生物指标基本相同，这是可以预见的，因为细菌的大小要远小于滤芯的截留孔径。
图 6 保安过滤器前后微生物数量比较┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2.1铝引起的堵塞纳滤膜的污堵有几种形式。
膜系统的进水水质取决于河水水质，而且随季节发生变化[8]，由于膜的污堵与进水水质密切相关，在不同的季节会出现具有不同特点的污堵现象。
膜浓水侧的碳酸钙（CaCO3）沉淀取决于进水的pH值。
由于使用了阻垢剂a，仅需使膜进水的pH值降至7即可防止浓水侧碳酸钙沉淀，这样能够大大节省调节pH值所需的硫酸用量。
梅里奥塞水厂对使用硫酸有限制，因为这将会增加水中硫酸根离子的含量，由此导致的硫酸盐沉淀很难除去。
尽管盐酸不存在沉淀问题，但出于安全方面的考虑，没有选用。
梅里奥塞水厂计划在水厂进水，即絮凝阶段就降低pH值，以便在预处理阶段提高TOC和铝离子的去除率。
在1999年5月至6月的运行初期，预处理酸化步骤出现了错误操作，即在膜组进口直接加硫酸，使pH降至7以下，导致正在运行的膜组的第三段迅速发生污堵。
分析表明第三段浓水中铝的浓度很高，图7表明可能正是膜浓水侧存在的大量铝引起了膜污堵。
随着浓水中铝浓度的增加，产水量的下降速度也会增加。
图7 用标准化水渗透系数表示的膜通量下降与第三段浓水中铝含量的关系（25℃标准化）通过小试获得了对铝盐进行絮凝的最优pH值范围，根据铝的溶解度曲线，pH值在6.8-7.0之间时，水中残留铝离子的量最低。
另外，在预处理过程中，TOC的去除率也取决于水的pH值，在上述pH值范围内（6.8-7.0）去除效果很好。