摘 要：通过采用管式微滤膜（tmf）对膜浓缩液进行预处理，考察了最适合的软化药剂种类、投加量和tmf对codcr、总硬度的去除效果，研究了膜系统的运行特性。结果表明，naoh适宜作为软化药剂，且ph应控制在11.5左右；tmf对纳滤膜后浓缩液总硬度的去除效果较好，钙镁离子的去除率都能达到95%以上，降低后浓缩液处理膜结垢风险；长时间使用tmf，会使膜通量下降，化学清洗能很好地恢复膜通量。
　　关键词：垃圾；渗滤液；膜滤浓缩液；tmf
　　中图分类号：x703.1 文献标识码：a 文章编号：2095-6835（2014）10-0144-02
　　随着《生活垃圾填埋场污染控制标准》（gb 16889—2008）的发布，以膜过滤（超滤+纳滤+反渗透）为主的深度处理已成为渗滤液处理的重要工艺手段，然而膜工艺段产生的浓缩液能否妥善处理成为其中的关键。目前，处理膜滤浓缩液主要方法有回灌法、蒸发法和“膜深度处理+蒸发”法，其中，回灌法只是污染物转移；蒸发法辅助设备多、投资大且运行费用高；“膜深度处理+蒸发”法主要采用高压蝶管式反渗透（dtro）进行再浓缩，以减少处理蒸发的投资和运营费用。
　　为了降低高压蝶管式反渗透（dtro）的处理膜滤浓缩液，增强其稳定性和抗污染性，延长其使用寿命，本文通过管式微滤膜（tmf）技术对膜滤浓缩液进行预处理，确定合理的软化药剂选择方案，并对tmf膜系统运行特性进行研究。
　　1 材料与方法
　　1.1 实验装置
　　实验用管式微滤膜过滤装置为自行设计组装，由管式膜及其机架和空压机组成，其中管式膜机架上包括原水泵、tmf浓缩槽、相关管路和控制盘。
　　浓缩液经泵送往tmf浓缩槽，水位足够后停止进水。然后投加药剂，并监控ph值，使水中钙镁离子形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，同时部分硅也形成沉淀。反应结束形成足够悬浮物后，即可启动tmf循环泵（在tmf机架上）抽取混合液，送往管式膜进行固液分离，透过水送往tmf产水箱供后端处理，浓缩液则回到浓缩槽内。膜组件的性能指标见表1.
　　1.2 实验用水
　　所用水样为浙江某生活垃圾填埋场垃圾渗滤液经管式超滤系统、纳滤系统处理后的浓缩液，各水质指标如表2所示。
　　1.3 实验方法
　　1.3.1 软化药剂实验
　　实验分两组进行，每组6个批次，每次取200 l的纳滤膜浓液于tmf设备浓缩槽中。第一组投加naoh，并监控ph值，使水中钙镁离子形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，测量产水钙镁离子浓度，naoh的投加浓度依次为1 250 mg/l、1 200 mg/l、1 150 mg/l、1 100 mg/l、1 050 mg/l、1 000 mg/l；第二组投加ca（oh）2和na2co3，并监控ph值，使水中钙镁离子形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，测量产水钙镁离子浓度，ca（oh）2的投加量为2 000 mg/l，na2co3的投加量依次为1 150 mg/l、1 100 mg/l、10 50 mg/l、1 000 mg/l、950 mg/l、900 mg/l。确定最佳钙镁离子去除效果下的药剂种类和投加量。
　　1.3.2 tmf运行性能实验
　　考察稳定运行状态下tmf对膜滤浓缩液codcr和总硬度的去除效果，膜通量特性和膜在线清洗状况。膜清洗方法是，先使用1%的盐酸循环0.5 h，再浸泡0.5 h，排掉清洗液，再用5%次氯酸钠循环1 h，并隔夜浸泡。
　　1.4 测定项目及方法
　　温度采用温度计测定，ph值采用ph计测定，电导率采用电导率仪测定，codcr采用重铬酸钾法测定，总硬度采用edta滴定法测定，钙离子浓度采用edta滴定法测定，镁离子浓度采用edta滴定法测定，碱度采用酸碱指示剂滴定法测定，氯离子采用硝酸银滴定法测定，ss采用重量法测定。
　　2 结果与分析
　　2.1 tmf工艺软化药剂的选择及最佳投加量的确定
　　2.1.1 投加naoh作为软化药剂
　　投加naoh作为软化药剂时，残留钙、镁离子浓度随naoh投加浓度的变化如图1所示。
　　从图1可以看出，投加naoh去除钙离子效果较好，残留钙离子浓度全部在20 mg/l以下，并且随着naoh加药浓度的逐步降低而逐渐升高，但升高趋势不明显；在合理浓度下（1 150～1 250 mg/l），naoh加药对镁离子也有相当好的去除效果，残留镁离子浓度在10 mg/l以下；但是随着naoh加药浓度的逐步降低，残留镁离子浓度则迅速升高，1 000 mg/l的naoh加药浓度下，残留镁离子约61 mg/l，该浓度容易导致反
　　从图4中可看出，纳滤膜浓液经tmf膜系统处理后，总硬度从1 600 mg/l左右降到60 mg/l以下，去除率达到96%以上，

钙离子含量均在20 mg/l以下，镁离子均在10 mg/l以下，去除效果非常理想。这些数值都在dtro进水的合理范围内，大
　　大降低了dtro膜系统的结垢风险，提高了dtro系统的回收率，由于反渗透的回收率取决于易于结垢的二价离子（主要是钙离子和镁离子）和硅，这些离子浓度越低，则反渗透回收率越高，二次浓水排放量也越少。
　　2.3 tmf系统运行特性研究
　　2.3.1 tmf膜通量变化情况
　　管式膜通量是管式膜性能极为重要的一个指标，该参数的含义是指单位膜面积在单位时间内的透过水量，也即产水量，其单位为l/（m2·h）。它的变化趋势和变化幅度反映了运行的稳定程度，决定着膜的清洗周期和使用寿命。在实际运行中，由于污堵结垢的缘故，膜的通量会随时间呈下降趋势。
　　本实验对tmf系统的膜通量进行分析。tmf膜的设计膜通量为350 l/（m2·h），浓缩液造成的膜污染使tmf膜的膜通量发生变化，变化趋势如图5所示。
　　由图5可知，在设备开始运行的一段时间内，tmf膜系统的产水通量下降趋势不明显，说明此时膜内的污染物不多。随着设备运行时间的延长，tmf 膜系统内的污染物逐渐增多，膜过滤阻力加大，且膜表面的有效孔径变小，产水通量下降趋势明显。在设备运行15 d后，产水通量只有开始时的50%左右，说明tmf膜污堵结垢比较严重，需要进行化学清洗。
　　2.3.2 tmf膜化学清洗
　　本实验中，tmf膜经酸洗后膜通量恢复到92%，再经次氯酸钠清洗后恢复到97%.酸洗主要用于除去无机物类的污染物，次氯酸钠清洗可以消除有机物和微生物对膜通量的影响。tmf膜经化学清洗后，膜通量基本恢复初始状态，但并不能完全恢复膜的性能，主要是因为膜孔吸附和淤堵的一些污染物形成了不可清洗的污染，清洗无法将其清除。随着膜使用寿命的延长，不可清洗污染物累积到一定程度时，则需要更换新膜。
　　3 结束语
　　综上所述，我们可以得到以下结论：①tmf预处理膜滤浓缩液时，化学软化药剂投加宜选用naoh，反应ph应控制在11.5左右。②tmf膜系统可以有效去除渗滤液纳滤膜浓液的钙镁离子和总硬度，去除率都在95%以上，可以够达到dtro的进水要求。此外，对色度和cod也有一定的去除效果。③tmf膜通量会随着使用时间的延长而降低，15 d后降低为开始时的50%左右。经过化学清洗后，tmf的膜通量能得到很好的恢复。
　　参考文献
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　　〔编辑：李珏〕