渗沥液处理中反渗透膜进水预处理药剂的比选

陆　红，安　瑾，高用贵，高兴斋，肖诚斌，李成海，张　林，于　磊（.光大环保技术研究院（深圳）有限公司，广东　深圳　58000；.光大环保（镇江）能源有限公司，江苏　镇江　000）



渗沥液处理中反渗透膜进水预处理药剂的比选

陆红1，安瑾1，高用贵1，高兴斋1，肖诚斌1，李成海1，张林1，于磊2
（1.光大环保技术研究院（深圳）有限公司，广东深圳518000；2.光大环保（镇江）能源有限公司，江苏镇江212000）

【摘要】通过试验研究，确定渗沥液处理中反渗透膜进水预处理中投加的软化剂可以选用氢氧化钙和氢氧化钠，并进行配比投加，投加氢氧化钙将pH调至10.5～11，再投加氢氧化钠将pH调至12.5，出水硬度去除率较佳，且出水电导率均在反渗透膜进水水质要求的正常范围；建议投加适量氧化剂以降低有机物对反渗透膜的污染；建议不投加絮凝剂。

【关键词】反渗透膜；渗沥液处理；硬度；氢氧化钙；氢氧化钠

在利用反渗透膜对渗沥液进行处理的过程中，高硬度以及过高有机物含量的原液会导致膜通量下降，产水水质变差，还会导致反渗透膜脱盐困难，增大膜清洗难度。在反渗透前端增加预处理对反渗透进水进行软化，可降低反渗透的无机污染，而添加氧化剂可降低有机物对膜的污染［1］。

在MSF中试试验中，初步确定采用氢氧化钙、氢氧化钠作为软化剂，三氯化铁作为辅助絮凝剂，次氯酸钠作为氧化剂对反渗透膜进行预处理。单独投加氢氧化钙容易出现水中钙离子过量，导致已降低的硬度再次回升，单独投加氢氧化钠会导致水中TDS升高，增加反渗透渗透压，影响出水水质。

本研究通过烧杯试验确定中试试验中软化剂的加药类型和加药配比量，以及氧化剂、絮凝剂的加药量。

1　试验内容和方法

软化剂过量试验：通过控制pH大小，以出水硬度和电导率作为考量指标，初步确定在正交试验中氢氧化钙和氢氧化钠的投加量对应pH。

正交试验：在软化剂过量试验的基础上，按照相应配比投加软化剂、氧化剂以及絮凝剂，通过控制pH大小，以试验出水硬度、电导率、COD、氨氮作为考量指标，综合分析，挑选出2组优化组合进行复核试验。

复核试验：在正交试验及其分析结果的基础上，确定2组继续重复正交试验过程，以确保试验的准确性和可重复性。

2　试验仪器和试剂

试验用水：光大环保（常州）能源公司MBR膜的产水。

试验周期：2013年6月18～21日。

设备仪表：4头磁力搅拌器1台，笔式pH计1台，笔式ORP仪1台，笔式电导率1台，手持式浊度仪1台，硬度测试盒4盒。

试验器具：500mL烧杯4个，100mL烧杯4个，50mL烧杯4个，250mL容量瓶1个，100mL容量瓶1个，50 mL容量瓶1个，1 mL移液管2根，5 mL移液管2根，250mL锥形瓶4个，漏斗4个，滤纸。

3　试验结果与分析

3.1软化剂过量试验

3.1.1氢氧化钙加药试验

氢氧化钙药剂纯度95%；氢氧化钙溶液浓度10%（乳浊液，pH调节到11.5所加药剂为0.5%的氢氧化钙溶液）；超滤出水水样体积250mL。

由表1可知，单独投加氢氧化钙调节pH，形成的絮体较大，沉淀效果较好，并且可以去除部分色度。

表1　氢氧化钙加药过量试验结果

试验数据表明，依次调节pH至10、10.5、11、11.5，水中硬度逐步降低，当调节pH到12.5时，硬度为1 107.32 mg/L，表明氢氧化钙已经投加过量。因此，确定投加氢氧化钙调节pH，在不过量的情况下建议最高调节pH到11.5。

图1为调节pH到10、10.5、11搅拌完成后水样的照片（从左向右pH依次为11、10.5、10），图2为调节pH到10、10.5、11过滤后水样的照片（从左向右pH依次为10、10.5、11）。

图1　氢氧化钙过量试验加药搅拌后水样

图2　氢氧化钙过量试验过滤后水样

3.1.2氢氧化钠加药试验

氢氧化钠药剂纯度98%；氢氧化钠溶液浓度30%；超滤出水水样体积250 mL。

由表2可知，采用氢氧化钠加药，加药量小，投加方便，但是加药后絮凝效果较差，泥的沉降性能不好，必须加三氯化铁或者其他助凝剂增强絮凝效果。

实验数据表明，将pH调节到12.5时，水中硬度仅为17.86 mg/L，效果最佳，但是电导率也相应较高，在2 706 mS/m左右，这样会导致反渗透高压泵压力的增高。

表2　氢氧化钠加药试验结果

图3为调节pH到10、10.5、11搅拌完成后水样的照片（从左向右pH依次为10、10.5、11），图4为调节pH到10、10.5、11过滤后水样的照片（从左向右pH依次为10、10.5、11）。

图3　氢氧化钠过量试验加药搅拌后水样

图4　氢氧化钠试验过滤后水样

3.2正交试验

正交试验中，将氢氧化钙、氢氧化钠、次氯酸钠、三氯化铁同时定量投加，在相互作用的情况下，确定哪种加药配比更合理，处理效果最佳。

图5为正交试验中，分别依次添加4种药品混凝沉淀后的照片。

图5　正交试验絮凝效果

对比可知，配加适量氢氧化钙、三氯化铁后，絮凝效果较单独投加氢氧化钠明显提高。

表3为烧杯试验正交试验计划及结果。

表3　正交试验计划与结果表

由表4可知：因素A，即氢氧化钙加药量的极差值最大，故其对硬度去除率的影响最大，并且4个因素对硬度去除率的影响程度由大到小顺序为A>C>B>D。但从理论上讨论，因素B应大于因素C。分析原因可能在于因素B几个水平选择的较近，使其极差值偏小。根据分析结果，硬度去除率最高的优化方案为A1C1B3D2或者A1C1B3D3，即投加氢氧化钙至pH为10.5，继续投加氢氧化钠至pH 为12.5，按照200 mg/L的浓度投加次氯酸钠，按照100（200）mg/L的浓度投加三氯化铁。

表4　硬度去除率

由表5可知：4个因素对出水电导率的影响程度由大到小顺序为B>A>C>D，且确定使得出水电导率最低的优化方案为B1A3C2D1。

在该试验中，出水COD和氨氮的几组数据差别均不明显，故不作为药剂选用的考量指标因素继续进行讨论，同时说明投加不同水平的氧化剂次氯酸钠对出水的COD和氨氮影响均不明显。

表5　出水电导率

综合比较表4、5可知：2种方案的选择在主要影响因素的水平选择上相互排斥，即印证了单独投加氢氧化钙容易出现水中钙离子过量，单独投加氢氧化钠会导致水中TDS升高的事实。那么，在保证硬度去除率最高，而出水电导率不超过泵压要求的前提下，应对2组方案进行复核。

3.3复核试验

取正交试验确定的2组优化方案进行复核：ⅠA和ⅠB为A1B3C2D3，ⅡA与ⅡB为A2B3C1D2（A 和B为彼此的平行试验）。超滤出水水样体积为250 mL，调节前的pH为8.48。

由表6可知：2组复核试验结果中硬度去除率均高达99.4%，出水电导率均在渗沥液水质进反渗透膜的正常范围，故投加氢氧化钙将pH调至10.5～11，再投加氢氧化钠将pH调至12.5出水硬度去除率较佳。

表6　复核试验结果

4　结论

1） 试验中投加氢氧化钙，絮凝效果较好，泥的沉降性能也较好，无须再投加三氯化铁，因此建议可以不用投加絮凝剂。

2） 虽然投加次氯酸钠对试验效果影响不大，但是为了保护反渗透膜，建议投加适量氧化剂。

3） 投加氢氧化钙将pH调至10.5～11，再投加氢氧化钠将pH调至12.5，出水硬度去除率较佳，且出水电导率均在渗沥液水质进反渗透膜的正常范围。

参考文献：

［1］ 李剑，龚苏俊，张再红，等.反渗透膜进水预处理及水质硬度过大的对策［J］.水处理技术，2006，32（8）：83-85.

中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：1005-8206（2016）02-0017-04

作者简介：陆红（1986—），水处理工程师，从事渗沥液处理研究。

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