摘要:以膜生物反应器二级处理后的出水为研究对象,考察了操作压力、pH、运行时间和进水流量对纳滤膜分离性能的影响以及对COD的去除情况。结果表明,操作压力为0.6MPa,pH为7是最佳运行条件,纳滤膜对COD去除率可以达到90%以上,出水完全达到国家二级排放标准。此外,实验还表明运行4小时后膜的性能就可以达到稳定,进水流量越大,膜通量和COD截留率也越大。文章最后探讨了膜污染的原因,并在膜通量降至膜初通量的16%时进行了水力清洗和化学清洗,结果表明水力清洗最大只能使膜通量恢复至膜初通量的40%,而化学清洗最大可达到85%。
关键词:垃圾渗滤液,纳滤,膜生物反应器,膜通量,COD截留率
垃圾渗滤液是一种成分复杂、有机物浓度极高的废水。渗滤液中的有机物主要由大分子的水溶性腐殖质,中等分子的灰黄霉酸类物质以及小分子的挥发性有机酸、水溶性腐殖质组成。其中大分子部分能被膜所截留,而小分子部分不能被膜截留,且水溶性腐殖质难以被微生物所降解,它是造成处理出水COD偏高的主要原因[1]。一般情况下,经二级处理后的垃圾渗滤液,出水COD、浊度等仍然难以达标排放。
在中国填埋垃圾越来越多,渗滤液水量越来越大的情形下,渗滤液的深度处理成了非常迫切的问题。目前深度处理的方法主要是物理化学方法,如吸附,吹脱,高级氧化,膜分离技术等。国外一般采用一级超滤及二级反渗透的联合处理方法深度处理垃圾渗滤液[2],渗滤液的80%左右可透过分离膜成为达到排放标准的透过液,其余约20%为浓缩液可返回到垃圾填埋场或进一步蒸发或干燥方式处理。
纳滤技术比起其他膜分离技术,不仅达到同样渗透量所需的操作压力较低,而且膜通量也较大[3]。鉴于此,本实验以膜生物反应器(MBR)处理焚烧场垃圾渗滤液的出水为对象,考察了操作压力、pH、运行时间和进水流量对膜通量和COD截留率的影响以及纳滤膜对COD的去除效果,并探讨了膜污染的原因及膜清洗的方法。
1 实验部分
1. 1 实验水质
本实验进水为MBR处理焚烧厂垃圾渗滤液后的出水,MBR 的膜组件是聚丙稀材质的中空纤维膜。出水生物化学指标见表1。
可见MBR处理后BOD5、SS、NH3 - N均已达到国家污水二级排放标准(即S S ≤200 mg/L, BOD5≤150 mg/L, COD ≤200 mg/L 及NH3 - N ≤200mg/L) ,但是COD还有待于进一步处理。
1. 2 实验方法与材料
经MBR处理后的出水直接进入纳滤膜装置,通过考察操作压力、pH值、运行时间和进水流量对纳滤膜分离效果的影响,确定本实验运行的最佳条件。本实验的纳滤膜处理流程采用一级一段循环式处理方式,即将部分浓缩水返回至原水箱与原有的进水混合,然后再通过膜组件分离,这样既能保证原水在膜表面有足够的流速,又不至于因回收率太低而造成原水的浪费。实验选用的膜材料是芳香聚酰胺卷式膜,由杭州凯洁膜技术有限公司提供,膜组件性能指标见表2。
卷式膜结构简单,单位膜面积的价格较低,装填密度较高,拆装方便。
1. 3 监测方法
本实验主要的监测项目是COD, pH。CODcr值用重铬酸钾法测定, pH值用精密试纸测定。进水中原有的指标均采用国家标准测定方法。
2 结论与分析
2. 1 操作压力对纳滤膜分离性能的影响
在恒定的流量( 20 L /h)和进水浓度(COD 为200 mg/L)下,实验操作压力从0. 3 Mpa增加到0. 8Mpa,每隔0. 1Mpa作为一个压力工作区,每个工作区运行30分钟,然后取样分析不同压力下膜通量和COD截留率的变化情况。。
图1和图2分别是操作压力对膜通量和COD截留率的影响曲线。从图1可看出,随着操作压力的增大,膜通量几乎呈线性增大趋势,这一点可以从非平衡热力学模型[ 4 - 6 ]来解释。（东华大学环境科学与工程学院）
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