处理垃圾填埋场渗滤液的膜的污染控制与清洗研究

摘要：用膜法处理垃圾渗滤液，对膜的污染控制与清洗的研究表明：超滤预处理、调节pH值、冲洗、添加阻垢剂等方法都能够在一定程度上减轻无机纳滤膜的污染状况。其中，超滤预处理和调节pH值的影响大于冲洗和添加阻垢剂的影响。常温下，采用水洗+酸洗+碱洗+酸洗的综合化学清洗方法能使超滤膜通量恢复到新膜通量的97.8%；采用水洗+酸洗+酸洗的方法能使纳滤膜通量恢复到新膜通量的98.5%，并有良好的重复性。
关键词：渗滤液；纳滤；超滤；膜污染；清洗
近年来，纳滤处理垃圾填埋场渗滤液由于其投资少、运行稳定、出水水质好而受到了很多研究者的关注。陈尧[1]等运用锯齿膜超滤加两级卷式膜纳滤分离系统处理广东某垃圾填埋场渗滤液，出水水质达到了国家一级排放标准。但膜法处理存在的问题主要是膜污染及其清洗，本文就是从无机超滤及纳滤膜的污染控制及其清洗方式进行一定的研究，为纳滤处理渗滤液技术的实践应用提供基础依据。
1.实验装置和材料
1.1实验装置
试验工艺流程中主要包括超滤系统和两级纳滤系统（本实验省去了絮凝沉淀预处理过程，直接用渗滤原液试验）。工艺流程图如图1所示：

图1膜法处理垃圾渗滤液的工艺流程
本试验中共使用到两种无机膜，无机超滤膜（截留分子量为8000Da）、无机纳滤膜（截留分子量为1000Da），膜组件为法国进口，材质由氧化锆、氧化铝及氧化钛组成，膜管外径φ25mm，通道内径φ2.5mm，管长1178mm。最大工作压力≤1.0MPa，PH值适用范围0～14。
1.2渗滤液
渗滤液原液取自广东某垃圾卫生填埋场。所取样的水质如下表1：
表1渗滤液原液的COD值

图2无机纳滤不同水样膜通量随时间的衰减情况
从图2可以看出，在同等操作条件下，直接对渗滤液原液进行纳滤，膜通量下降很快，而经超滤预处理之后的水样进行纳滤时，膜通量随时间的衰减较为缓慢。说明超滤预处理对于减轻无机纳滤的膜污染具有一定的效果。
2.2表面冲洗对无机膜的污染影响
本实验只进行表面冲洗的研究。结果表明，第一次冲洗后，膜通量提高了23.3%，第二次冲洗后提高了17.4%，随着时间的增加，冲洗效果越来越差。运行到150分钟时，有表面冲洗和没有表面冲洗的膜通量基本相同（图3）。

图3表面冲洗对膜通量的影响
2.3调节PH值对无机膜的污染影响
在压差0.32MPa、温度22～25℃、膜面流速4.2m/s的条件下对超滤出水进行无机纳滤分离试验。试验分两批次进行：未调PH值（=8.37）及调节PH值（=6.5）的水样。膜通量检测如图4所示。可以看出，酸性水样的膜通量始终大于碱性水样的膜通量。这说明，将渗滤液的PH值调为酸性有利于减轻膜污染，增大膜通量。这可以理解为调解渗滤液成酸性后，减轻了渗滤液中的Ca2+、Mg2+等的沉淀。

图4不同PH值下膜通量随时间的衰减情况