滲瀝液處理中反滲透膜進水預處理藥劑的比選

陸　紅，安　瑾，高用貴，高興齋，肖誠斌，李成海，張　林，于　磊（.光大環保技術研究院（深圳）有限公司，廣東　深圳　58000；.光大環保（鎮江）能源有限公司，江蘇　鎮江　000）

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滲瀝液處理中反滲透膜進水預處理藥劑的比選

陸紅1，安瑾1，高用貴1，高興齋1，肖誠斌1，李成海1，張林1，于磊2
（1.光大環保技術研究院（深圳）有限公司，廣東深圳518000；2.光大環保（鎮江）能源有限公司，江蘇鎮江212000）

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

【關鍵詞】反滲透膜；滲瀝液處理；硬度；氫氧化鈣；氫氧化鈉

在利用反滲透膜對滲瀝液進行處理的過程中，高硬度以及過高有機物含量的原液會導致膜通量下降，產水水質變差，還會導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處理對反滲透進水進行軟化，可降低反滲透的無機污染，而添加氧化劑可降低有機物對膜的污染［1］。

在MSF中試試驗中，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反滲透膜進行預處理。單獨投加氫氧化鈣容易出現水中鈣離子過量，導致已降低的硬度再次回升，單獨投加氫氧化鈉會導致水中TDS升高，增加反滲透滲透壓，影響出水水質。

本研究通過燒杯試驗確定中試試驗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　試驗內容和方法

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

正交試驗：在軟化劑過量試驗的基礎上，按照相應配比投加軟化劑、氧化劑以及絮凝劑，通過控制pH大小，以試驗出水硬度、電導率、COD、氨氮作為考量指標，綜合分析，挑選出2組優化組合進行復核試驗。

復核試驗：在正交試驗及其分析結果的基礎上，確定2組繼續重復正交試驗過程，以確保試驗的準確性和可重復性。

2　試驗儀器和試劑

試驗用水：光大環保（常州）能源公司MBR膜的產水。

試驗周期：2013年6月18～21日。

設備儀表：4頭磁力攪拌器1臺，筆式pH計1臺，筆式ORP儀1臺，筆式電導率1臺，手持式濁度儀1臺，硬度測試盒4盒。

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

3　試驗結果與分析

3.1軟化劑過量試驗

3.1.1氫氧化鈣加藥試驗

氫氧化鈣藥劑純度95%；氫氧化鈣溶液濃度10%（乳濁液，pH調節到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，單獨投加氫氧化鈣調節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結果

試驗數據表明，依次調節pH至10、10.5、11、11.5，水中硬度逐步降低，當調節pH到12.5時，硬度為1 107.32 mg/L，表明氫氧化鈣已經投加過量。因此，確定投加氫氧化鈣調節pH，在不過量的情況下建議最高調節pH到11.5。

圖1為調節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為調節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　氫氧化鈣過量試驗加藥攪拌后水樣

圖2　氫氧化鈣過量試驗過濾后水樣

3.1.2氫氧化鈉加藥試驗

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絮凝效果。

實驗數據表明，將pH調節到12.5時，水中硬度僅為17.86 mg/L，效果最佳，但是電導率也相應較高，在2 706 mS/m左右，這樣會導致反滲透高壓泵壓力的增高。

表2　氫氧化鈉加藥試驗結果

圖3為調節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為調節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　氫氧化鈉過量試驗加藥攪拌后水樣

圖4　氫氧化鈉試驗過濾后水樣

3.2正交試驗

正交試驗中，將氫氧化鈣、氫氧化鈉、次氯酸鈉、三氯化鐵同時定量投加，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　正交試驗絮凝效果

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

表3為燒杯試驗正交試驗計劃及結果。

表3　正交試驗計劃與結果表

由表4可知：因素A，即氫氧化鈣加藥量的極差值最大，故其對硬度去除率的影響最大，并且4個因素對硬度去除率的影響程度由大到小順序為A>C>B>D。但從理論上討論，因素B應大于因素C。分析原因可能在于因素B幾個水平選擇的較近，使其極差值偏小。根據分析結果，硬度去除率最高的優化方案為A1C1B3D2或者A1C1B3D3，即投加氫氧化鈣至pH為10.5，繼續投加氫氧化鈉至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個因素對出水電導率的影響程度由大到小順序為B>A>C>D，且確定使得出水電導率最低的優化方案為B1A3C2D1。

在該試驗中，出水COD和氨氮的幾組數據差別均不明顯，故不作為藥劑選用的考量指標因素繼續進行討論，同時說明投加不同水平的氧化劑次氯酸鈉對出水的COD和氨氮影響均不明顯。

表5　出水電導率

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，即印證了單獨投加氫氧化鈣容易出現水中鈣離子過量，單獨投加氫氧化鈉會導致水中TDS升高的事實。那么，在保證硬度去除率最高，而出水電導率不超過泵壓要求的前提下，應對2組方案進行復核。

3.3復核試驗

取正交試驗確定的2組優化方案進行復核：ⅠA和ⅠB為A1B3C2D3，ⅡA與ⅡB為A2B3C1D2（A 和B為彼此的平行試驗）。超濾出水水樣體積為250 mL，調節前的pH為8.48。

由表6可知：2組復核試驗結果中硬度去除率均高達99.4%，出水電導率均在滲瀝液水質進反滲透膜的正常范圍，故投加氫氧化鈣將pH調至10.5～11，再投加氫氧化鈉將pH調至12.5出水硬度去除率較佳。

表6　復核試驗結果

4　結論

1） 試驗中投加氫氧化鈣，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試驗效果影響不大，但是為了保護反滲透膜，建議投加適量氧化劑。

3） 投加氫氧化鈣將pH調至10.5～11，再投加氫氧化鈉將pH調至12.5，出水硬度去除率較佳，且出水電導率均在滲瀝液水質進反滲透膜的正常范圍。

參考文獻：

［1］ 李劍，龔蘇俊，張再紅，等.反滲透膜進水預處理及水質硬度過大的對策［J］.水處理技術，2006，32（8）：83-85.

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A

文章編號：1005-8206（2016）02-0017-04

作者簡介：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