处理垃圾填埋场渗滤液的膜的污染控制与清洗研究

3.无机膜的清洗再生
不同的清洗剂、不同的清洗方式对于同一体系的清洗效果差别很大。对于一种体系的膜的清洗方式可以通过实验研究确定。
本研究拟通过改变清洗用水、清洗剂、压力等操作条件，研究适合无机膜+渗滤液体系的膜清洗方法。具体方法是：每次试验之前，采用去离子水进行过滤，测定膜的纯水通量（J0），然后对渗滤液原液进行过滤，当膜通量衰减到初始通量的20～30%时，停止过滤，再次测定膜的纯水通量（J1）。然后采用稀酸（HNO3）、稀碱（NaOH）、表面活性剂（曲拉通），在不同的浓度下对无机膜进行分别清洗，再用清水在高流速情况下对膜进行冲洗，然后测定膜的纯水通量（J2）。根据下式计算不同清洗剂的膜通量恢复率（WFR）：

3.1不同清洗用水对清洗效果的影响
为强化对比效果，本试验选择硬度较高的地下水和去离子水两种清洗用水，在操作压差0.36Mpa，温度20℃，膜面流速4.0m/s的条件下清洗受污染的无机膜。检测两种用水随时间对膜通量的影响如图6所示。可以看出，去离子水的清洗效果明显好于地下水的清洗效果。
3.2不同清洗剂对清洗效果的影响
根据渗滤液的性质以及表2中对于不同清洗剂的介绍，本试验选择强酸（稀硝酸），强碱（氢氧化钠），以及表面活性剂（曲拉通）进行膜清洗的研究。结果如表2所示。从表中可以看出，采用两种清洗剂联合清洗污染超滤膜即采用HNO3+NaOH+HNO3（即先酸洗再碱洗再酸洗的方法）清洗，清洗效果最好。这主要和膜表面污染物的形成过程有关。在超滤膜表面污染物的形成过程中，胶体粒子和一些有机物质最先形成，碱金属离子所导致的沉淀物随后覆盖在原有污染物质之上。先用酸洗可以首先溶解掉这些碱金属沉淀，提高了之后碱洗的效果。
三种清洗剂对无机纳滤膜的清洗效果依次为HNO3＞曲拉通＞NaOH。
表2不同清洗剂的清洗效果

3.3清洗时间对清洗效果的影响
图7给出了不同清洗时间对清洗效果的影响。可以看出，清洗时间以20分钟为佳。
3.4清洗压力对清洗效果的影响

图8不同清洗压力对清洗效果的影响
室温下，选择强酸和强碱分别对两种无机膜进行清洗，研究不同压力下，无机膜的清洗效果。由图8可知，提高操作压力有利于提高清洗效果，但提高的幅度不明显。考虑到提高操作压力同样会增加系统的能耗，因此后续试验中，膜清洗的操作压力选择为0.2MPa。
3.5清洗步骤
结合上面的研究设计无机超滤膜的清洗步骤如表3。其中，清洗温度为室温，操作压力除第4步为0.15MPa外均为0.2MPa，膜面流速均为5m/s。
设计无机纳滤膜的清洗步骤如表4，其中清洗温度为室温，操作压力除第3步为0.15MPa外均为0.2MPa，膜面流速均为5m/s。
图9、图10给出了经过清洗后无机膜通量的恢复情况。由图可知，无机超滤膜经过水洗+酸洗+碱洗+酸洗后，膜通量能恢复到新膜通量的97.8%；无机纳滤膜经过水洗+酸洗+酸洗后，膜通量能恢复到新膜通量的98.5%；且具有良好的重复性，说明该清洗方法有效可行。
表3无机超滤膜的清洗步骤

表4无机纳滤膜的清洗步骤

 

图9无机超滤膜清洗后的膜通量恢复情况

图10无机纳滤膜清洗后的膜通量恢复情况