TMF在垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理上的應(yīng)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
金祥福 王立江 盛浩
摘 要：通過(guò)采用管式微濾膜（TMF）對(duì)膜濃縮液進(jìn)行預(yù)處理，考察了最適合的軟化藥劑種類、投加量和TMF對(duì)CODCr、總硬度的去除效果，研究了膜系統(tǒng)的運(yùn)行特性。結(jié)果表明，NaOH適宜作為軟化藥劑，且pH應(yīng)控制在11.5左右；TMF對(duì)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(dá)到95%以上，降低后濃縮液處理膜結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；長(zhǎng)時(shí)間使用TMF，會(huì)使膜通量下降，化學(xué)清洗能很好地恢復(fù)膜通量。
關(guān)鍵詞：垃圾；滲濾液；膜濾濃縮液；TMF
中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0144-02
隨著《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的發(fā)布，以膜過(guò)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(yùn)行費(fèi)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(jìn)行再濃縮，以減少處理蒸發(fā)的投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
為了降低高壓蝶管式反滲透（DTRO）的處理膜濾濃縮液，增強(qiáng)其穩(wěn)定性和抗污染性，延長(zhǎng)其使用壽命，本文通過(guò)管式微濾膜（TMF）技術(shù)對(duì)膜濾濃縮液進(jìn)行預(yù)處理，確定合理的軟化藥劑選擇方案，并對(duì)TMF膜系統(tǒng)運(yùn)行特性進(jìn)行研究。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)用管式微濾膜過(guò)濾裝置為自行設(shè)計(jì)組裝，由管式膜及其機(jī)架和空壓機(jī)組成，其中管式膜機(jī)架上包括原水泵、TMF濃縮槽、相關(guān)管路和控制盤(pán)。
濃縮液經(jīng)泵送往TMF濃縮槽，水位足夠后停止進(jìn)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(shí)部分硅也形成沉淀。反應(yīng)結(jié)束形成足夠懸浮物后，即可啟動(dòng)TMF循環(huán)泵（在TMF機(jī)架上）抽取混合液，送往管式膜進(jìn)行固液分離，透過(guò)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(biāo)見(jiàn)表1.
1.2 實(shí)驗(yàn)用水
所用水樣為浙江某生活垃圾填埋場(chǎng)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(biāo)如表2所示。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 軟化藥劑實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行，每組6個(gè)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(cè)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(cè)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(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)
考察穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下TMF對(duì)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(cè)定項(xiàng)目及方法
溫度采用溫度計(jì)測(cè)定，pH值采用pH計(jì)測(cè)定，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，CODCr采用重鉻酸鉀法測(cè)定，總硬度采用EDTA滴定法測(cè)定，鈣離子濃度采用EDTA滴定法測(cè)定，鎂離子濃度采用EDTA滴定法測(cè)定，堿度采用酸堿指示劑滴定法測(cè)定，氯離子采用硝酸銀滴定法測(cè)定，SS采用重量法測(cè)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(shí)，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(shì)不明顯；在合理濃度下（1 150～1 250 mg/L），NaOH加藥對(duì)鎂離子也有相當(dāng)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(dǎo)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(dá)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(jìn)水的合理范圍內(nèi)，大
大降低了DTRO膜系統(tǒng)的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，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(jià)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(yùn)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(gè)指標(biāo)，該參數(shù)的含義是指單位膜面積在單位時(shí)間內(nèi)的透過(guò)水量，也即產(chǎn)水量，其單位為L(zhǎng)/（m2·h）。它的變化趨勢(shì)和變化幅度反映了運(yùn)行的穩(wěn)定程度，決定著膜的清洗周期和使用壽命。在實(shí)際運(yùn)行中，由于污堵結(jié)垢的緣故，膜的通量會(huì)隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)。
本實(shí)驗(yàn)對(duì)TMF系統(tǒng)的膜通量進(jìn)行分析。TMF膜的設(shè)計(jì)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(shì)如圖5所示。
由圖5可知，在設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)，TMF膜系統(tǒng)的產(chǎn)水通量下降趨勢(shì)不明顯，說(shuō)明此時(shí)膜內(nèi)的污染物不多。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，TMF 膜系統(tǒng)內(nèi)的污染物逐漸增多，膜過(guò)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(shì)明顯。在設(shè)備運(yùn)行15 d后，產(chǎn)水通量只有開(kāi)始時(shí)的50%左右，說(shuō)明TMF膜污堵結(jié)垢比較嚴(yán)重，需要進(jìn)行化學(xué)清洗。
2.3.2 TMF膜化學(xué)清洗
本實(shí)驗(yàn)中，TMF膜經(jīng)酸洗后膜通量恢復(fù)到92%，再經(jīng)次氯酸鈉清洗后恢復(fù)到97%.酸洗主要用于除去無(wú)機(jī)物類的污染物，次氯酸鈉清洗可以消除有機(jī)物和微生物對(duì)膜通量的影響。TMF膜經(jīng)化學(xué)清洗后，膜通量基本恢復(fù)初始狀態(tài)，但并不能完全恢復(fù)膜的性能，主要是因?yàn)槟た孜胶陀俣碌囊恍┪廴疚镄纬闪瞬豢汕逑吹奈廴荆逑礋o(wú)法將其清除。隨著膜使用壽命的延長(zhǎng)，不可清洗污染物累積到一定程度時(shí)，則需要更換新膜。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，我們可以得到以下結(jié)論：①TMF預(yù)處理膜濾濃縮液時(shí)，化學(xué)軟化藥劑投加宜選用NaOH，反應(yīng)pH應(yīng)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(dá)到DTRO的進(jìn)水要求。此外，對(duì)色度和COD也有一定的去除效果。③TMF膜通量會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，15 d后降低為開(kāi)始時(shí)的50%左右。經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗后，TMF的膜通量能得到很好的恢復(fù)。
參考文獻(xiàn)
[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(hù)部.HJ 564—2010 生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范（試行）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)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(guó)，聶永豐，等.蒸發(fā)法深度處理濃縮滲濾液的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài)，2005（01）.
〔編輯：李玨〕endprint
摘 要：通過(guò)采用管式微濾膜（TMF）對(duì)膜濃縮液進(jìn)行預(yù)處理，考察了最適合的軟化藥劑種類、投加量和TMF對(duì)CODCr、總硬度的去除效果，研究了膜系統(tǒng)的運(yùn)行特性。結(jié)果表明，NaOH適宜作為軟化藥劑，且pH應(yīng)控制在11.5左右；TMF對(duì)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(dá)到95%以上，降低后濃縮液處理膜結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；長(zhǎng)時(shí)間使用TMF，會(huì)使膜通量下降，化學(xué)清洗能很好地恢復(fù)膜通量。
關(guān)鍵詞：垃圾；滲濾液；膜濾濃縮液；TMF
中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0144-02
隨著《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的發(fā)布，以膜過(guò)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(yùn)行費(fèi)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(jìn)行再濃縮，以減少處理蒸發(fā)的投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
為了降低高壓蝶管式反滲透（DTRO）的處理膜濾濃縮液，增強(qiáng)其穩(wěn)定性和抗污染性，延長(zhǎng)其使用壽命，本文通過(guò)管式微濾膜（TMF）技術(shù)對(duì)膜濾濃縮液進(jìn)行預(yù)處理，確定合理的軟化藥劑選擇方案，并對(duì)TMF膜系統(tǒng)運(yùn)行特性進(jìn)行研究。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)用管式微濾膜過(guò)濾裝置為自行設(shè)計(jì)組裝，由管式膜及其機(jī)架和空壓機(jī)組成，其中管式膜機(jī)架上包括原水泵、TMF濃縮槽、相關(guān)管路和控制盤(pán)。
濃縮液經(jīng)泵送往TMF濃縮槽，水位足夠后停止進(jìn)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(shí)部分硅也形成沉淀。反應(yīng)結(jié)束形成足夠懸浮物后，即可啟動(dòng)TMF循環(huán)泵（在TMF機(jī)架上）抽取混合液，送往管式膜進(jìn)行固液分離，透過(guò)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(biāo)見(jiàn)表1.
1.2 實(shí)驗(yàn)用水
所用水樣為浙江某生活垃圾填埋場(chǎng)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(biāo)如表2所示。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 軟化藥劑實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行，每組6個(gè)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(cè)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(cè)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(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)
考察穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下TMF對(duì)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(cè)定項(xiàng)目及方法
溫度采用溫度計(jì)測(cè)定，pH值采用pH計(jì)測(cè)定，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，CODCr采用重鉻酸鉀法測(cè)定，總硬度采用EDTA滴定法測(cè)定，鈣離子濃度采用EDTA滴定法測(cè)定，鎂離子濃度采用EDTA滴定法測(cè)定，堿度采用酸堿指示劑滴定法測(cè)定，氯離子采用硝酸銀滴定法測(cè)定，SS采用重量法測(cè)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(shí)，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(shì)不明顯；在合理濃度下（1 150～1 250 mg/L），NaOH加藥對(duì)鎂離子也有相當(dāng)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(dǎo)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(dá)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(jìn)水的合理范圍內(nèi)，大
大降低了DTRO膜系統(tǒng)的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，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(jià)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(yùn)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(gè)指標(biāo)，該參數(shù)的含義是指單位膜面積在單位時(shí)間內(nèi)的透過(guò)水量，也即產(chǎn)水量，其單位為L(zhǎng)/（m2·h）。它的變化趨勢(shì)和變化幅度反映了運(yùn)行的穩(wěn)定程度，決定著膜的清洗周期和使用壽命。在實(shí)際運(yùn)行中，由于污堵結(jié)垢的緣故，膜的通量會(huì)隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)。
本實(shí)驗(yàn)對(duì)TMF系統(tǒng)的膜通量進(jìn)行分析。TMF膜的設(shè)計(jì)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(shì)如圖5所示。
由圖5可知，在設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)，TMF膜系統(tǒng)的產(chǎn)水通量下降趨勢(shì)不明顯，說(shuō)明此時(shí)膜內(nèi)的污染物不多。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，TMF 膜系統(tǒng)內(nèi)的污染物逐漸增多，膜過(guò)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(shì)明顯。在設(shè)備運(yùn)行15 d后，產(chǎn)水通量只有開(kāi)始時(shí)的50%左右，說(shuō)明TMF膜污堵結(jié)垢比較嚴(yán)重，需要進(jìn)行化學(xué)清洗。
2.3.2 TMF膜化學(xué)清洗
本實(shí)驗(yàn)中，TMF膜經(jīng)酸洗后膜通量恢復(fù)到92%，再經(jīng)次氯酸鈉清洗后恢復(fù)到97%.酸洗主要用于除去無(wú)機(jī)物類的污染物，次氯酸鈉清洗可以消除有機(jī)物和微生物對(duì)膜通量的影響。TMF膜經(jīng)化學(xué)清洗后，膜通量基本恢復(fù)初始狀態(tài)，但并不能完全恢復(fù)膜的性能，主要是因?yàn)槟た孜胶陀俣碌囊恍┪廴疚镄纬闪瞬豢汕逑吹奈廴荆逑礋o(wú)法將其清除。隨著膜使用壽命的延長(zhǎng)，不可清洗污染物累積到一定程度時(shí)，則需要更換新膜。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，我們可以得到以下結(jié)論：①TMF預(yù)處理膜濾濃縮液時(shí)，化學(xué)軟化藥劑投加宜選用NaOH，反應(yīng)pH應(yīng)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(dá)到DTRO的進(jìn)水要求。此外，對(duì)色度和COD也有一定的去除效果。③TMF膜通量會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，15 d后降低為開(kāi)始時(shí)的50%左右。經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗后，TMF的膜通量能得到很好的恢復(fù)。
參考文獻(xiàn)
[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(hù)部.HJ 564—2010 生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范（試行）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)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(guó)，聶永豐，等.蒸發(fā)法深度處理濃縮滲濾液的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài)，2005（01）.
〔編輯：李玨〕endprint
摘 要：通過(guò)采用管式微濾膜（TMF）對(duì)膜濃縮液進(jìn)行預(yù)處理，考察了最適合的軟化藥劑種類、投加量和TMF對(duì)CODCr、總硬度的去除效果，研究了膜系統(tǒng)的運(yùn)行特性。結(jié)果表明，NaOH適宜作為軟化藥劑，且pH應(yīng)控制在11.5左右；TMF對(duì)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(dá)到95%以上，降低后濃縮液處理膜結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；長(zhǎng)時(shí)間使用TMF，會(huì)使膜通量下降，化學(xué)清洗能很好地恢復(fù)膜通量。
關(guān)鍵詞：垃圾；滲濾液；膜濾濃縮液；TMF
中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0144-02
隨著《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的發(fā)布，以膜過(guò)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(yùn)行費(fèi)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(jìn)行再濃縮，以減少處理蒸發(fā)的投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
為了降低高壓蝶管式反滲透（DTRO）的處理膜濾濃縮液，增強(qiáng)其穩(wěn)定性和抗污染性，延長(zhǎng)其使用壽命，本文通過(guò)管式微濾膜（TMF）技術(shù)對(duì)膜濾濃縮液進(jìn)行預(yù)處理，確定合理的軟化藥劑選擇方案，并對(duì)TMF膜系統(tǒng)運(yùn)行特性進(jìn)行研究。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)用管式微濾膜過(guò)濾裝置為自行設(shè)計(jì)組裝，由管式膜及其機(jī)架和空壓機(jī)組成，其中管式膜機(jī)架上包括原水泵、TMF濃縮槽、相關(guān)管路和控制盤(pán)。
濃縮液經(jīng)泵送往TMF濃縮槽，水位足夠后停止進(jìn)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(shí)部分硅也形成沉淀。反應(yīng)結(jié)束形成足夠懸浮物后，即可啟動(dòng)TMF循環(huán)泵（在TMF機(jī)架上）抽取混合液，送往管式膜進(jìn)行固液分離，透過(guò)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(biāo)見(jiàn)表1.
1.2 實(shí)驗(yàn)用水
所用水樣為浙江某生活垃圾填埋場(chǎng)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(biāo)如表2所示。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 軟化藥劑實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行，每組6個(gè)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(cè)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(cè)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(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)
考察穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下TMF對(duì)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(cè)定項(xiàng)目及方法
溫度采用溫度計(jì)測(cè)定，pH值采用pH計(jì)測(cè)定，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，CODCr采用重鉻酸鉀法測(cè)定，總硬度采用EDTA滴定法測(cè)定，鈣離子濃度采用EDTA滴定法測(cè)定，鎂離子濃度采用EDTA滴定法測(cè)定，堿度采用酸堿指示劑滴定法測(cè)定，氯離子采用硝酸銀滴定法測(cè)定，SS采用重量法測(cè)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(shí)，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(shì)不明顯；在合理濃度下（1 150～1 250 mg/L），NaOH加藥對(duì)鎂離子也有相當(dāng)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(dǎo)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(dá)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(jìn)水的合理范圍內(nèi)，大
大降低了DTRO膜系統(tǒng)的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，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(jià)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(yùn)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(gè)指標(biāo)，該參數(shù)的含義是指單位膜面積在單位時(shí)間內(nèi)的透過(guò)水量，也即產(chǎn)水量，其單位為L(zhǎng)/（m2·h）。它的變化趨勢(shì)和變化幅度反映了運(yùn)行的穩(wěn)定程度，決定著膜的清洗周期和使用壽命。在實(shí)際運(yùn)行中，由于污堵結(jié)垢的緣故，膜的通量會(huì)隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)。
本實(shí)驗(yàn)對(duì)TMF系統(tǒng)的膜通量進(jìn)行分析。TMF膜的設(shè)計(jì)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(shì)如圖5所示。
由圖5可知，在設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)，TMF膜系統(tǒng)的產(chǎn)水通量下降趨勢(shì)不明顯，說(shuō)明此時(shí)膜內(nèi)的污染物不多。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，TMF 膜系統(tǒng)內(nèi)的污染物逐漸增多，膜過(guò)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(shì)明顯。在設(shè)備運(yùn)行15 d后，產(chǎn)水通量只有開(kāi)始時(shí)的50%左右，說(shuō)明TMF膜污堵結(jié)垢比較嚴(yán)重，需要進(jìn)行化學(xué)清洗。
2.3.2 TMF膜化學(xué)清洗
本實(shí)驗(yàn)中，TMF膜經(jīng)酸洗后膜通量恢復(fù)到92%，再經(jīng)次氯酸鈉清洗后恢復(fù)到97%.酸洗主要用于除去無(wú)機(jī)物類的污染物，次氯酸鈉清洗可以消除有機(jī)物和微生物對(duì)膜通量的影響。TMF膜經(jīng)化學(xué)清洗后，膜通量基本恢復(fù)初始狀態(tài)，但并不能完全恢復(fù)膜的性能，主要是因?yàn)槟た孜胶陀俣碌囊恍┪廴疚镄纬闪瞬豢汕逑吹奈廴荆逑礋o(wú)法將其清除。隨著膜使用壽命的延長(zhǎng)，不可清洗污染物累積到一定程度時(shí)，則需要更換新膜。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，我們可以得到以下結(jié)論：①TMF預(yù)處理膜濾濃縮液時(shí)，化學(xué)軟化藥劑投加宜選用NaOH，反應(yīng)pH應(yīng)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(dá)到DTRO的進(jìn)水要求。此外，對(duì)色度和COD也有一定的去除效果。③TMF膜通量會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，15 d后降低為開(kāi)始時(shí)的50%左右。經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗后，TMF的膜通量能得到很好的恢復(fù)。
參考文獻(xiàn)
[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(hù)部.HJ 564—2010 生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范（試行）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)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(guó)，聶永豐，等.蒸發(fā)法深度處理濃縮滲濾液的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài)，2005（01）.
〔編輯：李玨〕endprint
