2.2 混凝对滤饼层阻力的影响
滤饼层阻力与混凝剂投量的关系见图3。


由图3可知,当混凝剂投量为4mg/L时滤饼层阻力最小,此后随其投量的增加则滤饼层阻力也逐渐增加。由图3也可知,搅拌情况下的滤饼层阻力低于没有搅拌的,这是因为搅拌能促进颗粒特别是大颗粒的反向迁移,使滤饼层阻力降低。投加混凝剂前后的悬浮颗粒尺寸变化如图4所示。
由图4可知,当硫酸铝投量为4mg/L时形成的矾花尺寸最大,混凝剂的过量投加会使矾花变得细小,这表明滤饼层阻力的变化规律较符合Carmen-Kozeny公式。
2.3 混凝对浓差极化阻力的影响
投加混凝剂后的浓差极化阻力变化如图5所示。


由图5可知,当混凝剂投量为2mg/L时浓差极化阻力最小(通过试验发现混凝主要去除分子质量>10000u的有机物,因此混凝可降低浓差极化阻力是由于去除了大分子有机物的缘故),此后随着混凝剂投量的增加,浓差极化阻力上升。这是因为增加混凝剂的投量使残留在水中的铝离子含量增加,而铝离子会改变溶解性有机物的表观尺寸和电性,并在膜表面形成更紧密的浓差极化阻力层。
综上所述,投加适量的混凝剂可有效地降低滤饼层阻力和浓差极化阻力,搅拌能提高透水通量、降低滤饼层阻力和浓差极化阻力。因此,膜过滤时宜采用切向流过滤方式。
2.4 投加混凝剂对膜的影响
分别过滤原水与投加了混凝剂的原水,其吸附阻力的比较见图6。
由图6可知,投加混凝剂后的膜吸附阻力明显大于直接过滤原水时的吸附阻力,这表明硫酸铝会对膜产生污染。污染膜的因素可能是铝,其他研究者的研究结果也支持了这一看法,如曹达文[1]用截留分子质量为50000u的超滤膜过滤黄浦江上游原水后,用X-荧光光谱分析仪对膜表面进行全元素扫描分析,发现膜内的铝含量较高(原水中的铝含量很低)。MaartensA[2]投加AlCl3作为膜分离的预处理,发现经AlCl3预处理后膜污染反而加重。铝之所以污染膜可能是因为铝会与原水中的天然有机物,特别是腐殖酸类有机物形成络合物,并沉积在膜[LL]表面。图6还表明,当硫酸铝投量增加到一定量时吸附阻力反而下降,这是由于随着硫酸铝投量的增加则水的pH值下降,当低pH值的水透过膜时会将原先吸附在膜内的铝离子溶解。
因此,为降低膜过滤阻力、提高透水通量和避免膜污染,混凝剂投量不宜太大,试验表明2~4mg/L的投量较为合适。
