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      TMF在垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理上的應用研究

      2014-08-15 08:22:38金祥福王立江盛浩
      科技與創(chuàng)新 2014年10期
      關(guān)鍵詞:垃圾

      金祥福 王立江 盛浩

      摘 要:通過采用管式微濾膜(TMF)對膜濃縮液進行預處理,考察了最適合的軟化藥劑種類、投加量和TMF對CODCr、總硬度的去除效果,研究了膜系統(tǒng)的運行特性。結(jié)果表明,NaOH適宜作為軟化藥劑,且pH應控制在11.5左右;TMF對納濾膜后濃縮液總硬度的去除效果較好,鈣鎂離子的去除率都能達到95%以上,降低后濃縮液處理膜結(jié)垢風險;長時間使用TMF,會使膜通量下降,化學清洗能很好地恢復膜通量。

      關(guān)鍵詞:垃圾;滲濾液;膜濾濃縮液;TMF

      中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:A 文章編號:2095-6835(2014)10-0144-02

      隨著《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889—2008)的發(fā)布,以膜過濾(超濾+納濾+反滲透)為主的深度處理已成為滲濾液處理的重要工藝手段,然而膜工藝段產(chǎn)生的濃縮液能否妥善處理成為其中的關(guān)鍵。目前,處理膜濾濃縮液主要方法有回灌法、蒸發(fā)法和“膜深度處理+蒸發(fā)”法,其中,回灌法只是污染物轉(zhuǎn)移;蒸發(fā)法輔助設(shè)備多、投資大且運行費用高;“膜深度處理+蒸發(fā)”法主要采用高壓蝶管式反滲透(DTRO)進行再濃縮,以減少處理蒸發(fā)的投資和運營費用。

      為了降低高壓蝶管式反滲透(DTRO)的處理膜濾濃縮液,增強其穩(wěn)定性和抗污染性,延長其使用壽命,本文通過管式微濾膜(TMF)技術(shù)對膜濾濃縮液進行預處理,確定合理的軟化藥劑選擇方案,并對TMF膜系統(tǒng)運行特性進行研究。

      1 材料與方法

      1.1 實驗裝置

      實驗用管式微濾膜過濾裝置為自行設(shè)計組裝,由管式膜及其機架和空壓機組成,其中管式膜機架上包括原水泵、TMF濃縮槽、相關(guān)管路和控制盤。

      濃縮液經(jīng)泵送往TMF濃縮槽,水位足夠后停止進水。然后投加藥劑,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,同時部分硅也形成沉淀。反應結(jié)束形成足夠懸浮物后,即可啟動TMF循環(huán)泵(在TMF機架上)抽取混合液,送往管式膜進行固液分離,透過水送往TMF產(chǎn)水箱供后端處理,濃縮液則回到濃縮槽內(nèi)。膜組件的性能指標見表1.

      1.2 實驗用水

      所用水樣為浙江某生活垃圾填埋場垃圾滲濾液經(jīng)管式超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)處理后的濃縮液,各水質(zhì)指標如表2所示。

      1.3 實驗方法

      1.3.1 軟化藥劑實驗

      實驗分兩組進行,每組6個批次,每次取200 L的納濾膜濃液于TMF設(shè)備濃縮槽中。第一組投加NaOH,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,測量產(chǎn)水鈣鎂離子濃度,NaOH的投加濃度依次為1 250 mg/L、1 200 mg/L、1 150 mg/L、1 100 mg/L、1 050 mg/L、1 000 mg/L;第二組投加Ca(OH)2和Na2CO3,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,測量產(chǎn)水鈣鎂離子濃度,Ca(OH)2的投加量為2 000 mg/L,Na2CO3的投加量依次為1 150 mg/L、1 100 mg/L、10 50 mg/L、1 000 mg/L、950 mg/L、900 mg/L。確定最佳鈣鎂離子去除效果下的藥劑種類和投加量。

      1.3.2 TMF運行性能實驗

      考察穩(wěn)定運行狀態(tài)下TMF對膜濾濃縮液CODCr和總硬度的去除效果,膜通量特性和膜在線清洗狀況。膜清洗方法是,先使用1%的鹽酸循環(huán)0.5 h,再浸泡0.5 h,排掉清洗液,再用5%次氯酸鈉循環(huán)1 h,并隔夜浸泡。

      1.4 測定項目及方法

      溫度采用溫度計測定,pH值采用pH計測定,電導率采用電導率儀測定,CODCr采用重鉻酸鉀法測定,總硬度采用EDTA滴定法測定,鈣離子濃度采用EDTA滴定法測定,鎂離子濃度采用EDTA滴定法測定,堿度采用酸堿指示劑滴定法測定,氯離子采用硝酸銀滴定法測定,SS采用重量法測定。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 TMF工藝軟化藥劑的選擇及最佳投加量的確定

      2.1.1 投加NaOH作為軟化藥劑

      投加NaOH作為軟化藥劑時,殘留鈣、鎂離子濃度隨NaOH投加濃度的變化如圖1所示。

      從圖1可以看出,投加NaOH去除鈣離子效果較好,殘留鈣離子濃度全部在20 mg/L以下,并且隨著NaOH加藥濃度的逐步降低而逐漸升高,但升高趨勢不明顯;在合理濃度下(1 150~1 250 mg/L),NaOH加藥對鎂離子也有相當好的去除效果,殘留鎂離子濃度在10 mg/L以下;但是隨著NaOH加藥濃度的逐步降低,殘留鎂離子濃度則迅速升高,1 000 mg/L的NaOH加藥濃度下,殘留鎂離子約61 mg/L,該濃度容易導致反

      從圖4中可看出,納濾膜濃液經(jīng)TMF膜系統(tǒng)處理后,總硬度從1 600 mg/L左右降到60 mg/L以下,去除率達到96%以上,鈣離子含量均在20 mg/L以下,鎂離子均在10 mg/L以下,去除效果非常理想。這些數(shù)值都在DTRO進水的合理范圍內(nèi),大

      大降低了DTRO膜系統(tǒng)的結(jié)垢風險,提高了DTRO系統(tǒng)的回收率,由于反滲透的回收率取決于易于結(jié)垢的二價離子(主要是鈣離子和鎂離子)和硅,這些離子濃度越低,則反滲透回收率越高,二次濃水排放量也越少。

      2.3 TMF系統(tǒng)運行特性研究

      2.3.1 TMF膜通量變化情況

      管式膜通量是管式膜性能極為重要的一個指標,該參數(shù)的含義是指單位膜面積在單位時間內(nèi)的透過水量,也即產(chǎn)水量,其單位為L/(m2·h)。它的變化趨勢和變化幅度反映了運行的穩(wěn)定程度,決定著膜的清洗周期和使用壽命。在實際運行中,由于污堵結(jié)垢的緣故,膜的通量會隨時間呈下降趨勢。

      本實驗對TMF系統(tǒng)的膜通量進行分析。TMF膜的設(shè)計膜通量為350 L/(m2·h),濃縮液造成的膜污染使TMF膜的膜通量發(fā)生變化,變化趨勢如圖5所示。

      由圖5可知,在設(shè)備開始運行的一段時間內(nèi),TMF膜系統(tǒng)的產(chǎn)水通量下降趨勢不明顯,說明此時膜內(nèi)的污染物不多。隨著設(shè)備運行時間的延長,TMF 膜系統(tǒng)內(nèi)的污染物逐漸增多,膜過濾阻力加大,且膜表面的有效孔徑變小,產(chǎn)水通量下降趨勢明顯。在設(shè)備運行15 d后,產(chǎn)水通量只有開始時的50%左右,說明TMF膜污堵結(jié)垢比較嚴重,需要進行化學清洗。

      2.3.2 TMF膜化學清洗

      本實驗中,TMF膜經(jīng)酸洗后膜通量恢復到92%,再經(jīng)次氯酸鈉清洗后恢復到97%.酸洗主要用于除去無機物類的污染物,次氯酸鈉清洗可以消除有機物和微生物對膜通量的影響。TMF膜經(jīng)化學清洗后,膜通量基本恢復初始狀態(tài),但并不能完全恢復膜的性能,主要是因為膜孔吸附和淤堵的一些污染物形成了不可清洗的污染,清洗無法將其清除。隨著膜使用壽命的延長,不可清洗污染物累積到一定程度時,則需要更換新膜。

      3 結(jié)束語

      綜上所述,我們可以得到以下結(jié)論:①TMF預處理膜濾濃縮液時,化學軟化藥劑投加宜選用NaOH,反應pH應控制在11.5左右。②TMF膜系統(tǒng)可以有效去除滲濾液納濾膜濃液的鈣鎂離子和總硬度,去除率都在95%以上,可以夠達到DTRO的進水要求。此外,對色度和COD也有一定的去除效果。③TMF膜通量會隨著使用時間的延長而降低,15 d后降低為開始時的50%左右。經(jīng)過化學清洗后,TMF的膜通量能得到很好的恢復。

      參考文獻

      [1]Trebouet D.,Schlum J.P.,Jaouen P.,et al .Stabilized landfill leachate treatment by combined physicochemical-nanofiltration[J].wat.Res,2001(12).

      [2]環(huán)境保護部.HJ 564—2010 生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范(試行)[S].北京:中國環(huán)境科學出版社,2010.

      [3]劉研萍,李秀金,王寶貞,等.滲濾液的反滲透濃縮液回灌研究[J].環(huán)境工程,2008(04).

      [4]岳東北,劉建國,聶永豐,等.蒸發(fā)法深度處理濃縮滲濾液的實驗研究[J].環(huán)境科學動態(tài),2005(01).

      〔編輯:李玨〕endprint

      摘 要:通過采用管式微濾膜(TMF)對膜濃縮液進行預處理,考察了最適合的軟化藥劑種類、投加量和TMF對CODCr、總硬度的去除效果,研究了膜系統(tǒng)的運行特性。結(jié)果表明,NaOH適宜作為軟化藥劑,且pH應控制在11.5左右;TMF對納濾膜后濃縮液總硬度的去除效果較好,鈣鎂離子的去除率都能達到95%以上,降低后濃縮液處理膜結(jié)垢風險;長時間使用TMF,會使膜通量下降,化學清洗能很好地恢復膜通量。

      關(guān)鍵詞:垃圾;滲濾液;膜濾濃縮液;TMF

      中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:A 文章編號:2095-6835(2014)10-0144-02

      隨著《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889—2008)的發(fā)布,以膜過濾(超濾+納濾+反滲透)為主的深度處理已成為滲濾液處理的重要工藝手段,然而膜工藝段產(chǎn)生的濃縮液能否妥善處理成為其中的關(guān)鍵。目前,處理膜濾濃縮液主要方法有回灌法、蒸發(fā)法和“膜深度處理+蒸發(fā)”法,其中,回灌法只是污染物轉(zhuǎn)移;蒸發(fā)法輔助設(shè)備多、投資大且運行費用高;“膜深度處理+蒸發(fā)”法主要采用高壓蝶管式反滲透(DTRO)進行再濃縮,以減少處理蒸發(fā)的投資和運營費用。

      為了降低高壓蝶管式反滲透(DTRO)的處理膜濾濃縮液,增強其穩(wěn)定性和抗污染性,延長其使用壽命,本文通過管式微濾膜(TMF)技術(shù)對膜濾濃縮液進行預處理,確定合理的軟化藥劑選擇方案,并對TMF膜系統(tǒng)運行特性進行研究。

      1 材料與方法

      1.1 實驗裝置

      實驗用管式微濾膜過濾裝置為自行設(shè)計組裝,由管式膜及其機架和空壓機組成,其中管式膜機架上包括原水泵、TMF濃縮槽、相關(guān)管路和控制盤。

      濃縮液經(jīng)泵送往TMF濃縮槽,水位足夠后停止進水。然后投加藥劑,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,同時部分硅也形成沉淀。反應結(jié)束形成足夠懸浮物后,即可啟動TMF循環(huán)泵(在TMF機架上)抽取混合液,送往管式膜進行固液分離,透過水送往TMF產(chǎn)水箱供后端處理,濃縮液則回到濃縮槽內(nèi)。膜組件的性能指標見表1.

      1.2 實驗用水

      所用水樣為浙江某生活垃圾填埋場垃圾滲濾液經(jīng)管式超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)處理后的濃縮液,各水質(zhì)指標如表2所示。

      1.3 實驗方法

      1.3.1 軟化藥劑實驗

      實驗分兩組進行,每組6個批次,每次取200 L的納濾膜濃液于TMF設(shè)備濃縮槽中。第一組投加NaOH,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,測量產(chǎn)水鈣鎂離子濃度,NaOH的投加濃度依次為1 250 mg/L、1 200 mg/L、1 150 mg/L、1 100 mg/L、1 050 mg/L、1 000 mg/L;第二組投加Ca(OH)2和Na2CO3,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,測量產(chǎn)水鈣鎂離子濃度,Ca(OH)2的投加量為2 000 mg/L,Na2CO3的投加量依次為1 150 mg/L、1 100 mg/L、10 50 mg/L、1 000 mg/L、950 mg/L、900 mg/L。確定最佳鈣鎂離子去除效果下的藥劑種類和投加量。

      1.3.2 TMF運行性能實驗

      考察穩(wěn)定運行狀態(tài)下TMF對膜濾濃縮液CODCr和總硬度的去除效果,膜通量特性和膜在線清洗狀況。膜清洗方法是,先使用1%的鹽酸循環(huán)0.5 h,再浸泡0.5 h,排掉清洗液,再用5%次氯酸鈉循環(huán)1 h,并隔夜浸泡。

      1.4 測定項目及方法

      溫度采用溫度計測定,pH值采用pH計測定,電導率采用電導率儀測定,CODCr采用重鉻酸鉀法測定,總硬度采用EDTA滴定法測定,鈣離子濃度采用EDTA滴定法測定,鎂離子濃度采用EDTA滴定法測定,堿度采用酸堿指示劑滴定法測定,氯離子采用硝酸銀滴定法測定,SS采用重量法測定。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 TMF工藝軟化藥劑的選擇及最佳投加量的確定

      2.1.1 投加NaOH作為軟化藥劑

      投加NaOH作為軟化藥劑時,殘留鈣、鎂離子濃度隨NaOH投加濃度的變化如圖1所示。

      從圖1可以看出,投加NaOH去除鈣離子效果較好,殘留鈣離子濃度全部在20 mg/L以下,并且隨著NaOH加藥濃度的逐步降低而逐漸升高,但升高趨勢不明顯;在合理濃度下(1 150~1 250 mg/L),NaOH加藥對鎂離子也有相當好的去除效果,殘留鎂離子濃度在10 mg/L以下;但是隨著NaOH加藥濃度的逐步降低,殘留鎂離子濃度則迅速升高,1 000 mg/L的NaOH加藥濃度下,殘留鎂離子約61 mg/L,該濃度容易導致反

      從圖4中可看出,納濾膜濃液經(jīng)TMF膜系統(tǒng)處理后,總硬度從1 600 mg/L左右降到60 mg/L以下,去除率達到96%以上,鈣離子含量均在20 mg/L以下,鎂離子均在10 mg/L以下,去除效果非常理想。這些數(shù)值都在DTRO進水的合理范圍內(nèi),大

      大降低了DTRO膜系統(tǒng)的結(jié)垢風險,提高了DTRO系統(tǒng)的回收率,由于反滲透的回收率取決于易于結(jié)垢的二價離子(主要是鈣離子和鎂離子)和硅,這些離子濃度越低,則反滲透回收率越高,二次濃水排放量也越少。

      2.3 TMF系統(tǒng)運行特性研究

      2.3.1 TMF膜通量變化情況

      管式膜通量是管式膜性能極為重要的一個指標,該參數(shù)的含義是指單位膜面積在單位時間內(nèi)的透過水量,也即產(chǎn)水量,其單位為L/(m2·h)。它的變化趨勢和變化幅度反映了運行的穩(wěn)定程度,決定著膜的清洗周期和使用壽命。在實際運行中,由于污堵結(jié)垢的緣故,膜的通量會隨時間呈下降趨勢。

      本實驗對TMF系統(tǒng)的膜通量進行分析。TMF膜的設(shè)計膜通量為350 L/(m2·h),濃縮液造成的膜污染使TMF膜的膜通量發(fā)生變化,變化趨勢如圖5所示。

      由圖5可知,在設(shè)備開始運行的一段時間內(nèi),TMF膜系統(tǒng)的產(chǎn)水通量下降趨勢不明顯,說明此時膜內(nèi)的污染物不多。隨著設(shè)備運行時間的延長,TMF 膜系統(tǒng)內(nèi)的污染物逐漸增多,膜過濾阻力加大,且膜表面的有效孔徑變小,產(chǎn)水通量下降趨勢明顯。在設(shè)備運行15 d后,產(chǎn)水通量只有開始時的50%左右,說明TMF膜污堵結(jié)垢比較嚴重,需要進行化學清洗。

      2.3.2 TMF膜化學清洗

      本實驗中,TMF膜經(jīng)酸洗后膜通量恢復到92%,再經(jīng)次氯酸鈉清洗后恢復到97%.酸洗主要用于除去無機物類的污染物,次氯酸鈉清洗可以消除有機物和微生物對膜通量的影響。TMF膜經(jīng)化學清洗后,膜通量基本恢復初始狀態(tài),但并不能完全恢復膜的性能,主要是因為膜孔吸附和淤堵的一些污染物形成了不可清洗的污染,清洗無法將其清除。隨著膜使用壽命的延長,不可清洗污染物累積到一定程度時,則需要更換新膜。

      3 結(jié)束語

      綜上所述,我們可以得到以下結(jié)論:①TMF預處理膜濾濃縮液時,化學軟化藥劑投加宜選用NaOH,反應pH應控制在11.5左右。②TMF膜系統(tǒng)可以有效去除滲濾液納濾膜濃液的鈣鎂離子和總硬度,去除率都在95%以上,可以夠達到DTRO的進水要求。此外,對色度和COD也有一定的去除效果。③TMF膜通量會隨著使用時間的延長而降低,15 d后降低為開始時的50%左右。經(jīng)過化學清洗后,TMF的膜通量能得到很好的恢復。

      參考文獻

      [1]Trebouet D.,Schlum J.P.,Jaouen P.,et al .Stabilized landfill leachate treatment by combined physicochemical-nanofiltration[J].wat.Res,2001(12).

      [2]環(huán)境保護部.HJ 564—2010 生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范(試行)[S].北京:中國環(huán)境科學出版社,2010.

      [3]劉研萍,李秀金,王寶貞,等.滲濾液的反滲透濃縮液回灌研究[J].環(huán)境工程,2008(04).

      [4]岳東北,劉建國,聶永豐,等.蒸發(fā)法深度處理濃縮滲濾液的實驗研究[J].環(huán)境科學動態(tài),2005(01).

      〔編輯:李玨〕endprint

      摘 要:通過采用管式微濾膜(TMF)對膜濃縮液進行預處理,考察了最適合的軟化藥劑種類、投加量和TMF對CODCr、總硬度的去除效果,研究了膜系統(tǒng)的運行特性。結(jié)果表明,NaOH適宜作為軟化藥劑,且pH應控制在11.5左右;TMF對納濾膜后濃縮液總硬度的去除效果較好,鈣鎂離子的去除率都能達到95%以上,降低后濃縮液處理膜結(jié)垢風險;長時間使用TMF,會使膜通量下降,化學清洗能很好地恢復膜通量。

      關(guān)鍵詞:垃圾;滲濾液;膜濾濃縮液;TMF

      中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:A 文章編號:2095-6835(2014)10-0144-02

      隨著《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889—2008)的發(fā)布,以膜過濾(超濾+納濾+反滲透)為主的深度處理已成為滲濾液處理的重要工藝手段,然而膜工藝段產(chǎn)生的濃縮液能否妥善處理成為其中的關(guān)鍵。目前,處理膜濾濃縮液主要方法有回灌法、蒸發(fā)法和“膜深度處理+蒸發(fā)”法,其中,回灌法只是污染物轉(zhuǎn)移;蒸發(fā)法輔助設(shè)備多、投資大且運行費用高;“膜深度處理+蒸發(fā)”法主要采用高壓蝶管式反滲透(DTRO)進行再濃縮,以減少處理蒸發(fā)的投資和運營費用。

      為了降低高壓蝶管式反滲透(DTRO)的處理膜濾濃縮液,增強其穩(wěn)定性和抗污染性,延長其使用壽命,本文通過管式微濾膜(TMF)技術(shù)對膜濾濃縮液進行預處理,確定合理的軟化藥劑選擇方案,并對TMF膜系統(tǒng)運行特性進行研究。

      1 材料與方法

      1.1 實驗裝置

      實驗用管式微濾膜過濾裝置為自行設(shè)計組裝,由管式膜及其機架和空壓機組成,其中管式膜機架上包括原水泵、TMF濃縮槽、相關(guān)管路和控制盤。

      濃縮液經(jīng)泵送往TMF濃縮槽,水位足夠后停止進水。然后投加藥劑,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,同時部分硅也形成沉淀。反應結(jié)束形成足夠懸浮物后,即可啟動TMF循環(huán)泵(在TMF機架上)抽取混合液,送往管式膜進行固液分離,透過水送往TMF產(chǎn)水箱供后端處理,濃縮液則回到濃縮槽內(nèi)。膜組件的性能指標見表1.

      1.2 實驗用水

      所用水樣為浙江某生活垃圾填埋場垃圾滲濾液經(jīng)管式超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)處理后的濃縮液,各水質(zhì)指標如表2所示。

      1.3 實驗方法

      1.3.1 軟化藥劑實驗

      實驗分兩組進行,每組6個批次,每次取200 L的納濾膜濃液于TMF設(shè)備濃縮槽中。第一組投加NaOH,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,測量產(chǎn)水鈣鎂離子濃度,NaOH的投加濃度依次為1 250 mg/L、1 200 mg/L、1 150 mg/L、1 100 mg/L、1 050 mg/L、1 000 mg/L;第二組投加Ca(OH)2和Na2CO3,并監(jiān)控pH值,使水中鈣鎂離子形成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀,測量產(chǎn)水鈣鎂離子濃度,Ca(OH)2的投加量為2 000 mg/L,Na2CO3的投加量依次為1 150 mg/L、1 100 mg/L、10 50 mg/L、1 000 mg/L、950 mg/L、900 mg/L。確定最佳鈣鎂離子去除效果下的藥劑種類和投加量。

      1.3.2 TMF運行性能實驗

      考察穩(wěn)定運行狀態(tài)下TMF對膜濾濃縮液CODCr和總硬度的去除效果,膜通量特性和膜在線清洗狀況。膜清洗方法是,先使用1%的鹽酸循環(huán)0.5 h,再浸泡0.5 h,排掉清洗液,再用5%次氯酸鈉循環(huán)1 h,并隔夜浸泡。

      1.4 測定項目及方法

      溫度采用溫度計測定,pH值采用pH計測定,電導率采用電導率儀測定,CODCr采用重鉻酸鉀法測定,總硬度采用EDTA滴定法測定,鈣離子濃度采用EDTA滴定法測定,鎂離子濃度采用EDTA滴定法測定,堿度采用酸堿指示劑滴定法測定,氯離子采用硝酸銀滴定法測定,SS采用重量法測定。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 TMF工藝軟化藥劑的選擇及最佳投加量的確定

      2.1.1 投加NaOH作為軟化藥劑

      投加NaOH作為軟化藥劑時,殘留鈣、鎂離子濃度隨NaOH投加濃度的變化如圖1所示。

      從圖1可以看出,投加NaOH去除鈣離子效果較好,殘留鈣離子濃度全部在20 mg/L以下,并且隨著NaOH加藥濃度的逐步降低而逐漸升高,但升高趨勢不明顯;在合理濃度下(1 150~1 250 mg/L),NaOH加藥對鎂離子也有相當好的去除效果,殘留鎂離子濃度在10 mg/L以下;但是隨著NaOH加藥濃度的逐步降低,殘留鎂離子濃度則迅速升高,1 000 mg/L的NaOH加藥濃度下,殘留鎂離子約61 mg/L,該濃度容易導致反

      從圖4中可看出,納濾膜濃液經(jīng)TMF膜系統(tǒng)處理后,總硬度從1 600 mg/L左右降到60 mg/L以下,去除率達到96%以上,鈣離子含量均在20 mg/L以下,鎂離子均在10 mg/L以下,去除效果非常理想。這些數(shù)值都在DTRO進水的合理范圍內(nèi),大

      大降低了DTRO膜系統(tǒng)的結(jié)垢風險,提高了DTRO系統(tǒng)的回收率,由于反滲透的回收率取決于易于結(jié)垢的二價離子(主要是鈣離子和鎂離子)和硅,這些離子濃度越低,則反滲透回收率越高,二次濃水排放量也越少。

      2.3 TMF系統(tǒng)運行特性研究

      2.3.1 TMF膜通量變化情況

      管式膜通量是管式膜性能極為重要的一個指標,該參數(shù)的含義是指單位膜面積在單位時間內(nèi)的透過水量,也即產(chǎn)水量,其單位為L/(m2·h)。它的變化趨勢和變化幅度反映了運行的穩(wěn)定程度,決定著膜的清洗周期和使用壽命。在實際運行中,由于污堵結(jié)垢的緣故,膜的通量會隨時間呈下降趨勢。

      本實驗對TMF系統(tǒng)的膜通量進行分析。TMF膜的設(shè)計膜通量為350 L/(m2·h),濃縮液造成的膜污染使TMF膜的膜通量發(fā)生變化,變化趨勢如圖5所示。

      由圖5可知,在設(shè)備開始運行的一段時間內(nèi),TMF膜系統(tǒng)的產(chǎn)水通量下降趨勢不明顯,說明此時膜內(nèi)的污染物不多。隨著設(shè)備運行時間的延長,TMF 膜系統(tǒng)內(nèi)的污染物逐漸增多,膜過濾阻力加大,且膜表面的有效孔徑變小,產(chǎn)水通量下降趨勢明顯。在設(shè)備運行15 d后,產(chǎn)水通量只有開始時的50%左右,說明TMF膜污堵結(jié)垢比較嚴重,需要進行化學清洗。

      2.3.2 TMF膜化學清洗

      本實驗中,TMF膜經(jīng)酸洗后膜通量恢復到92%,再經(jīng)次氯酸鈉清洗后恢復到97%.酸洗主要用于除去無機物類的污染物,次氯酸鈉清洗可以消除有機物和微生物對膜通量的影響。TMF膜經(jīng)化學清洗后,膜通量基本恢復初始狀態(tài),但并不能完全恢復膜的性能,主要是因為膜孔吸附和淤堵的一些污染物形成了不可清洗的污染,清洗無法將其清除。隨著膜使用壽命的延長,不可清洗污染物累積到一定程度時,則需要更換新膜。

      3 結(jié)束語

      綜上所述,我們可以得到以下結(jié)論:①TMF預處理膜濾濃縮液時,化學軟化藥劑投加宜選用NaOH,反應pH應控制在11.5左右。②TMF膜系統(tǒng)可以有效去除滲濾液納濾膜濃液的鈣鎂離子和總硬度,去除率都在95%以上,可以夠達到DTRO的進水要求。此外,對色度和COD也有一定的去除效果。③TMF膜通量會隨著使用時間的延長而降低,15 d后降低為開始時的50%左右。經(jīng)過化學清洗后,TMF的膜通量能得到很好的恢復。

      參考文獻

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      〔編輯:李玨〕endprint

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