滲瀝液處理中反滲透膜進(jìn)水預(yù)處理藥劑的比選

陸　紅，安　瑾，高用貴，高興齋，肖誠(chéng)斌，李成海，張　林，于　磊（.光大環(huán)保技術(shù)研究院（深圳）有限公司，廣東　深圳　58000；.光大環(huán)保（鎮(zhèn)江）能源有限公司，江蘇　鎮(zhèn)江　000）

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滲瀝液處理中反滲透膜進(jìn)水預(yù)處理藥劑的比選

陸紅1，安瑾1，高用貴1，高興齋1，肖誠(chéng)斌1，李成海1，張林1，于磊2
（1.光大環(huán)保技術(shù)研究院（深圳）有限公司，廣東深圳518000；2.光大環(huán)保（鎮(zhèn)江）能源有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212000）

【摘要】通過試驗(yàn)研究，確定滲瀝液處理中反滲透膜進(jìn)水預(yù)處理中投加的軟化劑可以選用氫氧化鈣和氫氧化鈉，并進(jìn)行配比投加，投加氫氧化鈣將pH調(diào)至10.5～11，再投加氫氧化鈉將pH調(diào)至12.5，出水硬度去除率較佳，且出水電導(dǎo)率均在反滲透膜進(jìn)水水質(zhì)要求的正常范圍；建議投加適量氧化劑以降低有機(jī)物對(duì)反滲透膜的污染；建議不投加絮凝劑。

【關(guān)鍵詞】反滲透膜；滲瀝液處理；硬度；氫氧化鈣；氫氧化鈉

在利用反滲透膜對(duì)滲瀝液進(jìn)行處理的過程中，高硬度以及過高有機(jī)物含量的原液會(huì)導(dǎo)致膜通量下降，產(chǎn)水水質(zhì)變差，還會(huì)導(dǎo)致反滲透膜脫鹽困難，增大膜清洗難度。在反滲透前端增加預(yù)處理對(duì)反滲透進(jìn)水進(jìn)行軟化，可降低反滲透的無機(jī)污染，而添加氧化劑可降低有機(jī)物對(duì)膜的污染［1］。

在MSF中試試驗(yàn)中，初步確定采用氫氧化鈣、氫氧化鈉作為軟化劑，三氯化鐵作為輔助絮凝劑，次氯酸鈉作為氧化劑對(duì)反滲透膜進(jìn)行預(yù)處理。單獨(dú)投加氫氧化鈣容易出現(xiàn)水中鈣離子過量，導(dǎo)致已降低的硬度再次回升，單獨(dú)投加氫氧化鈉會(huì)導(dǎo)致水中TDS升高，增加反滲透滲透壓，影響出水水質(zhì)。

本研究通過燒杯試驗(yàn)確定中試試驗(yàn)中軟化劑的加藥類型和加藥配比量，以及氧化劑、絮凝劑的加藥量。

1　試驗(yàn)內(nèi)容和方法

軟化劑過量試驗(yàn)：通過控制pH大小，以出水硬度和電導(dǎo)率作為考量指標(biāo)，初步確定在正交試驗(yàn)中氫氧化鈣和氫氧化鈉的投加量對(duì)應(yīng)pH。

正交試驗(yàn)：在軟化劑過量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)配比投加軟化劑、氧化劑以及絮凝劑，通過控制pH大小，以試驗(yàn)出水硬度、電導(dǎo)率、COD、氨氮作為考量指標(biāo)，綜合分析，挑選出2組優(yōu)化組合進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。

復(fù)核試驗(yàn)：在正交試驗(yàn)及其分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定2組繼續(xù)重復(fù)正交試驗(yàn)過程，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

2　試驗(yàn)儀器和試劑

試驗(yàn)用水：光大環(huán)保（常州）能源公司MBR膜的產(chǎn)水。

試驗(yàn)周期：2013年6月18～21日。

設(shè)備儀表：4頭磁力攪拌器1臺(tái)，筆式pH計(jì)1臺(tái)，筆式ORP儀1臺(tái)，筆式電導(dǎo)率1臺(tái)，手持式濁度儀1臺(tái)，硬度測(cè)試盒4盒。

試驗(yàn)器具：500mL燒杯4個(gè)，100mL燒杯4個(gè)，50mL燒杯4個(gè)，250mL容量瓶1個(gè)，100mL容量瓶1個(gè)，50 mL容量瓶1個(gè)，1 mL移液管2根，5 mL移液管2根，250mL錐形瓶4個(gè)，漏斗4個(gè)，濾紙。

3　試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1軟化劑過量試驗(yàn)

3.1.1氫氧化鈣加藥試驗(yàn)

氫氧化鈣藥劑純度95%；氫氧化鈣溶液濃度10%（乳濁液，pH調(diào)節(jié)到11.5所加藥劑為0.5%的氫氧化鈣溶液）；超濾出水水樣體積250mL。

由表1可知，單獨(dú)投加氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH，形成的絮體較大，沉淀效果較好，并且可以去除部分色度。

表1　氫氧化鈣加藥過量試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，依次調(diào)節(jié)pH至10、10.5、11、11.5，水中硬度逐步降低，當(dāng)調(diào)節(jié)pH到12.5時(shí)，硬度為1 107.32 mg/L，表明氫氧化鈣已經(jīng)投加過量。因此，確定投加氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH，在不過量的情況下建議最高調(diào)節(jié)pH到11.5。

圖1為調(diào)節(jié)pH到10、10.5、11攪拌完成后水樣的照片（從左向右pH依次為11、10.5、10），圖2為調(diào)節(jié)pH到10、10.5、11過濾后水樣的照片（從左向右pH依次為10、10.5、11）。

圖1　氫氧化鈣過量試驗(yàn)加藥攪拌后水樣

圖2　氫氧化鈣過量試驗(yàn)過濾后水樣

3.1.2氫氧化鈉加藥試驗(yàn)

氫氧化鈉藥劑純度98%；氫氧化鈉溶液濃度30%；超濾出水水樣體積250 mL。

由表2可知，采用氫氧化鈉加藥，加藥量小，投加方便，但是加藥后絮凝效果較差，泥的沉降性能不好，必須加三氯化鐵或者其他助凝劑增強(qiáng)絮凝效果。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，將pH調(diào)節(jié)到12.5時(shí)，水中硬度僅為17.86 mg/L，效果最佳，但是電導(dǎo)率也相應(yīng)較高，在2 706 mS/m左右，這樣會(huì)導(dǎo)致反滲透高壓泵壓力的增高。

表2　氫氧化鈉加藥試驗(yàn)結(jié)果

圖3為調(diào)節(jié)pH到10、10.5、11攪拌完成后水樣的照片（從左向右pH依次為10、10.5、11），圖4為調(diào)節(jié)pH到10、10.5、11過濾后水樣的照片（從左向右pH依次為10、10.5、11）。

圖3　氫氧化鈉過量試驗(yàn)加藥攪拌后水樣

圖4　氫氧化鈉試驗(yàn)過濾后水樣

3.2正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)中，將氫氧化鈣、氫氧化鈉、次氯酸鈉、三氯化鐵同時(shí)定量投加，在相互作用的情況下，確定哪種加藥配比更合理，處理效果最佳。

圖5為正交試驗(yàn)中，分別依次添加4種藥品混凝沉淀后的照片。

圖5　正交試驗(yàn)絮凝效果

對(duì)比可知，配加適量氫氧化鈣、三氯化鐵后，絮凝效果較單獨(dú)投加氫氧化鈉明顯提高。

表3為燒杯試驗(yàn)正交試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果。

表3　正交試驗(yàn)計(jì)劃與結(jié)果表

由表4可知：因素A，即氫氧化鈣加藥量的極差值最大，故其對(duì)硬度去除率的影響最大，并且4個(gè)因素對(duì)硬度去除率的影響程度由大到小順序?yàn)锳>C>B>D。但從理論上討論，因素B應(yīng)大于因素C。分析原因可能在于因素B幾個(gè)水平選擇的較近，使其極差值偏小。根據(jù)分析結(jié)果，硬度去除率最高的優(yōu)化方案為A1C1B3D2或者A1C1B3D3，即投加氫氧化鈣至pH為10.5，繼續(xù)投加氫氧化鈉至pH 為12.5，按照200 mg/L的濃度投加次氯酸鈉，按照100（200）mg/L的濃度投加三氯化鐵。

表4　硬度去除率

由表5可知：4個(gè)因素對(duì)出水電導(dǎo)率的影響程度由大到小順序?yàn)锽>A>C>D，且確定使得出水電導(dǎo)率最低的優(yōu)化方案為B1A3C2D1。

在該試驗(yàn)中，出水COD和氨氮的幾組數(shù)據(jù)差別均不明顯，故不作為藥劑選用的考量指標(biāo)因素繼續(xù)進(jìn)行討論，同時(shí)說明投加不同水平的氧化劑次氯酸鈉對(duì)出水的COD和氨氮影響均不明顯。

表5　出水電導(dǎo)率

綜合比較表4、5可知：2種方案的選擇在主要影響因素的水平選擇上相互排斥，即印證了單獨(dú)投加氫氧化鈣容易出現(xiàn)水中鈣離子過量，單獨(dú)投加氫氧化鈉會(huì)導(dǎo)致水中TDS升高的事實(shí)。那么，在保證硬度去除率最高，而出水電導(dǎo)率不超過泵壓要求的前提下，應(yīng)對(duì)2組方案進(jìn)行復(fù)核。

3.3復(fù)核試驗(yàn)

取正交試驗(yàn)確定的2組優(yōu)化方案進(jìn)行復(fù)核：ⅠA和ⅠB為A1B3C2D3，ⅡA與ⅡB為A2B3C1D2（A 和B為彼此的平行試驗(yàn)）。超濾出水水樣體積為250 mL，調(diào)節(jié)前的pH為8.48。

由表6可知：2組復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果中硬度去除率均高達(dá)99.4%，出水電導(dǎo)率均在滲瀝液水質(zhì)進(jìn)反滲透膜的正常范圍，故投加氫氧化鈣將pH調(diào)至10.5～11，再投加氫氧化鈉將pH調(diào)至12.5出水硬度去除率較佳。

表6　復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果

4　結(jié)論

1） 試驗(yàn)中投加氫氧化鈣，絮凝效果較好，泥的沉降性能也較好，無須再投加三氯化鐵，因此建議可以不用投加絮凝劑。

2） 雖然投加次氯酸鈉對(duì)試驗(yàn)效果影響不大，但是為了保護(hù)反滲透膜，建議投加適量氧化劑。

3） 投加氫氧化鈣將pH調(diào)至10.5～11，再投加氫氧化鈉將pH調(diào)至12.5，出水硬度去除率較佳，且出水電導(dǎo)率均在滲瀝液水質(zhì)進(jìn)反滲透膜的正常范圍。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 李劍，龔蘇俊，張?jiān)偌t，等.反滲透膜進(jìn)水預(yù)處理及水質(zhì)硬度過大的對(duì)策［J］.水處理技術(shù)，2006，32（8）：83-85.

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-8206（2016）02-0017-04

作者簡(jiǎn)介：陸紅（1986—），水處理工程師，從事滲瀝液處理研究。

收稿日期：2015-06-13

Comparison and Selection of Pre-treatment Agent in Leachate Treatment with Reverse Osmosis Membrane

Lu Hong1，An Jin1，Gao Yonggui1，Gao Xingzhai1，Xiao Chengbin1，Li Chenghai1，Zhang Lin1，Yu Lei2
（1.Everbright Environmental Protection Technology Institute（Shenzhen）Limited，Shenzhen Guangdong518000；2.E－verbright Environmental Protection（Zhenjiang）Energy Limited，Zhenjiang Jiangsu212000）

【Abstract】The experiment resultsshowed that Ca（OH）2and NaOH should be added with a certain ratio as pre-treatment softener in leachate pre-treatment with RO membrane.Ca（OH）2should be added until pH approaches 10.5～11，and NaOH should be added until pH approaches12.5.The removal ratio ofwater hardnesscan reach the peak with a normal TDS.It issupposed that some oxidantsshould be added to reduce organic pollution in RO membrane.Flocculant isnot recommended to add.

【Key words】RO membrane；leachate treatment；hardness；Ca（OH）2；NaOH