处理垃圾渗滤液的反渗透膜污染研究
反渗透膜污染分析及清洗研究
反渗透膜污染分析及清洗研究摘要介绍了反渗透技术在废水处理过程中的膜污染类型，并对不同膜污染类型目前常见的污染检测技术和清洗方法进行了总结，最后对污染清洗过程中的影响因素进行了探讨。
关键词反渗透；膜污染；清洗；影响因素反渗透是膜分离技术中的一种，在外界压力驱动下，只允许水分子通过，几乎能截留废水中所有污染物质，因此在工业废水处理领域得到了广泛的应用。
反渗透技术在应用过程中会面临膜污染的问题，膜污染会使膜过滤阻力增大，通量和分离性能下降，进而增加清洗频率，导致膜使用寿命缩减。
1膜污染膜污染可定义为由于被截留的颗粒、胶体粒子、乳浊液、悬浮液、大分子和盐等与膜发生物理化学相互作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面浓度超过溶解度而引起的在膜表面或膜孔内的不可逆沉积，这种沉积包括吸附、堵孔、沉淀、形成滤饼等。
1.1膜污染类型根据造成膜污染物质的不同，膜污染主要可分为以下三类：1）无机污染：无机物质在膜面或者膜孔沉淀造成的污染，主要有粘土、硅酸盐、金属氧化物和钙镁沉淀等。
大多数情况下，无机污染与有机污染之间还存在着相互促进的作用。
2）有机污染：由废水有机物造成的污染，废水中常见的有机污染物质有腐殖酸，蛋白质和碳水化合物等。
在处理组分复杂的废水时，有机污染往往与无机污染相伴发生，这与被处理废水的水质特点密切有关。
3）微生物污染：微生物在膜面上沉积和生长，同时通过释放有机质在膜面形成凝胶层对膜造成污染。
膜面上微生物自身的生长繁殖会形成污染，其分泌的产物还有利于有机物粘附形成菌膜，无机物形成晶核，从而促进有机污染和无机污染联合发生。
1.2膜污染的分析技术膜污染的分析过程一般如下：首先观察分析膜上污染物的整体形貌和分布概况；然后微观观察分析膜上污染物的特征形貌结构，包括污染层厚度, 膜上聚集体大小及形态分布；最后，对膜上污染物的成分进行定性定量分析，确定污染物的具体类型和成分组成。
通常膜面上截留的污染物大多不是单一的某种污染类型，而是多种污染同时发生。
生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理研究
生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理研究摘要：近年来，生活垃圾已成为一个严重的环境问题，部分原因是当地垃圾填埋场产生的渗滤液，这些废物对水生环境构成严重的环境威胁。
垃圾填埋场处理的一吨固体废物产生约0.2立方米的垃圾渗滤液，其中含有多种有毒或不可生物降解的污染物，对周围环境的影响更大。
关键词：生活垃圾焚烧；垃圾渗滤液处理；回用措施；引言垃圾必须在焚烧前堆肥，这会产生大量的渗滤液，通常占工厂垃圾总量的10%-25%。
渗滤液主要包括垃圾本身的水分、降解产生的水分和溶解的污染物，如果处理不当，将对环境造成严重污染。
因此，城市垃圾焚烧发电厂渗滤液的处理具有重要意义。
1.生活垃圾焚烧发电厂渗滤液及危害一方面，渗滤液水质。
目前，国内生活垃圾收集管理系统尚未完成全面分类，在垃圾中提取少量干垃圾，全部交由相应的收集系统处理，根据相关统计，超过一半的生活垃圾被分类为食物垃圾，导致垃圾的含水量较高，因此，为了达到燃烧热值标准，通常在焚烧炉中，垃圾需要提前3-7天或更长时间投放，这样一些水就被沥出，而环节会形成大量渗滤液，特别是在夏季，垃圾和自然降水中的水果和蔬菜含量会增加，在垃圾填埋发酵期间，随着温度的升高，成熟效率将加快，渗滤液将进一步增加，这类液体通常伴随着难闻的气味，具有不同的成分和不同程度的毒性，应根据需要进行处理，一般来说，发电厂将把发酵池放在室内，产生渗滤液的地方主要是降解水、废水和溶解污染物，简单来说，垃圾渗滤液的颜色很明显，通常是黄黑色、墨黑色和灰黑色，质地粘稠，散发出恶臭。
此外，碳氢化合物、酚类等多种污染物所占比例较高，其中COD通常为每升渗滤液10000-80000毫克。
同时，液体中氨氮的比例会干扰微生物的活动。
结合这类电厂的运行情况，发现垃圾渗滤液的含盐量高，除了盐的高腐蚀性外，还会抑制微生物的预收缩，因此需要与设施接触才能做好防腐工作。
另一方面，渗滤液的水量。
目前，我国此类电厂基本上是循环流化床和炉排炉两种结构，炉膛温度没有太严格的预处理标准，生活垃圾只能预设2-4天，产生的渗滤液通常占总垃圾的10%-20%，在渗滤液处理项目中，通常以20%为标准，炉排炉装置类型多，应用范围广，这一过程是通过炉排的交错移动，以延长垃圾填埋场的发酵期，产生的渗滤液量占工厂的20%-40%，在处理项目规划中，通常以30%-40%为基础，结合电厂机组的运行，渗滤液量将受到多种条件的影响，夏季的产量将更大，因此，为了确保渗滤液处理项目能够满足电厂垃圾焚烧的需要，实际设计通常以夏季产量为基础。
用反渗透和纳滤技术净化垃圾填埋场渗滤液
用反渗透和纳滤技术净化垃圾填埋场渗滤液作者：佚名文章来源：本站收集点击数：453 更新时间：2006-11-4 摘要对于许多垃圾填埋场来说，最环保和最经济的处理渗滤液的方法使用反渗透工艺，回收75～80%的净水，而将浓缩液有控制地回灌到填埋场。
如果回灌工艺没有被地方政府认可，那么渗滤液处理工艺就必须达到较高的回收率，即使用反渗透、纳滤和控制结晶来处理浓缩液。
1.渗滤液的成分对150多个德国【1】和西班牙【2】的垃圾填埋场的数据分析表明，不同类型填埋场渗滤液中的溶解性成分的总量范围在2000~15000mg/L。
其中有机组分的含量约为100~3000mg/L，大大少于无机组分1600~143000mg/L的含量，这其中包括氨的含量，约为300~2000mg/L。
也就是说，垃圾渗滤液中80~95%的成分为无机物，而有机成分的含量只有5~20%。
由于这些污染物不适合用传统的生物方法进行处理，因此新法规开始限制把这种复杂的污染物排入市政排水管网。
即使用生化处理结合活性炭吸附，或用臭氧或其他氧化剂氧化渗滤液中溶解的有机物，也只有部分污染物被降解，不能达到充分消除渗滤液对环境的负面影响的目的【3】。
另一方面，经过上述处理后，那些所谓的“难降解COD”没有完全被生物降解、破坏或吸附，长期排放经过累积就会出现问题。
因此，人们不得不发展更加有效的渗滤液处理方式。
反渗透作为渗滤液处理的部分环节或主要技术的良好表现证明它是完全净化渗滤液的成功方法。
2.反渗透用于净化渗滤液由于现代高压反渗透膜可以去除水中98~99%的有机或无机污染物，对净化垃圾渗滤液这样的污水是非常有效的，有助于解决日益恶化的水污染问题。
其透过液中，有机物和无机物的含量都很低，出水可以达到饮用水的水质标准，排放到附件的河流或水体可以维持水量平衡，因为渗滤液主要来自于干净的雨水。
由于反渗透膜运行起来像精密的格网，净化过程可以通过简单、高精度的传感器的控制连续、稳定的运行。
UF+DTRO膜处理垃圾渗滤液的研究的开题报告
UF+DTRO膜处理垃圾渗滤液的研究的开题报告【摘要】垃圾渗滤液是城市固体废弃物处理过程中所产生的一种废水，含有高浓度的悬浮物、有机物和微生物等污染物，如果不经处理直接排放至环境中，将对水体和土壤造成严重污染。
本研究将采用超滤+反渗透（UF+DTRO）膜技术对垃圾渗滤液进行处理，并探讨其处理效果及经济效益。
【关键词】垃圾渗滤液；超滤；反渗透；处理效果；经济效益【背景】城市废弃物的处理一直是城市环境保护中的重要环节之一，而垃圾渗滤液是城市生活垃圾处理产生的一种难以处理的废水，其主要成分包括有机物、悬浮物、氨氮等污染物，如果直接排放到自然水体中，将对环境造成严重的污染和破坏。
因此，对垃圾渗滤液的处理和利用已成为环保领域中一个研究热点。
目前，对垃圾渗滤液的处理技术主要包括生物技术和膜技术等，其中膜技术因具有高效、节能、环保等特点，被广泛应用于水处理领域。
反渗透（RO）膜作为一种高效的水处理膜，已被应用于垃圾渗滤液的处理中，但由于其处理后水质较为纯净，需要再次混合其他水源才能达到水的再利用，同时RO膜的耐受度也有限，容易受到水质波动的影响，因此，采用UF+DTRO膜技术处理垃圾渗滤液，不仅能较好地去除污染物，还可以提高其耐受度，从而更好地实现垃圾渗滤液的处理和利用。
【研究内容】本研究旨在采用UF+DTRO膜技术处理垃圾渗滤液，探究其处理效果及经济效益。
具体研究内容包括以下几个方面：（1）垃圾渗滤液的水质分析：对垃圾渗滤液进行水质分析，包括COD、BOD、TSS、NH4+-N等指标的测定。
（2）超滤（UF）+反渗透（DTRO）实验：在实验室内建立垃圾渗滤液处理系统，采用UF+DTRO膜技术处理废水，并对其处理效果进行评估。
（3）经济性分析：对UF+DTRO膜技术处理垃圾渗滤液之后的废水与传统处理技术处理之后的废水进行比较，探究其经济性和实用性等方面的差异。
【研究意义】本研究将采用UF+DTRO膜技术处理垃圾渗滤液，以期通过本研究所得的研究成果，探索垃圾渗滤液经济、高效、环保的处理方法和技术，为城市垃圾处理提供科学、实用的技术手段，同时探究其经济效益，为垃圾渗滤液处理的实践提供科学准确的理论基础。
垃圾渗滤液反渗透浓水深度处理中试分析
垃圾渗滤液反渗透浓水深度处理中试分析采用混凝/Fenton/曝气生物滤池(BAF)组合工艺深度处理某省某垃圾焚烧厂垃圾渗滤液反渗透RO浓水。
连续两个多月的中试运行结果显示，在聚合硫酸铁投量为1kg/m3、双氧水(27.5%)投量为7.8L/m3、H2O2∶Fe2+=2∶1(物质的量之比)、BAF的水力停留时间为12h的条件下，出水COD<300mg/L、色度<64倍，优于《水污染物排放限值》(DB44/26—20**)第二时段的三级标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343—20**)的B级标准，可回用于垃圾焚烧炉渣冷却。
垃圾渗滤液由于具有成分复杂、污染物浓度高、水质变化大等特点，为其处理工艺的选择带来了难度。
反渗透可以实现垃圾渗滤液的高回用率及高出水水质标准，不仅使处理后的废水到达回用标准，还可有效降低处理设施的占地面积，已成为处理垃圾渗滤液的最有效技术。
反渗透技术处理垃圾渗滤液必然会产生高COD、高色度、高TDS的膜滤浓缩液，若直接将浓水回流到调节池，长期积累必然会导致废水处理系统，尤其是生物处理系统中微生物由于盐度高导致渗透压不平衡而造成的崩溃;如果直接外排，必定造成严重的环境污染。
若RO浓水经处理后能满足《水污染物排放限值》(DB44/26—20**)第二时段的三级标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343—20**)的B级标准，将出水作为垃圾焚烧炉渣冷却水是减少垃圾渗滤液污染及节约水资源的有效途径。
为实现这一目标，笔者采用混凝/Fenton/曝气生物滤池组合工艺(专利号：20**10035132.9)开展了深度处理中试研究。
1材料与方法1.1中试进水水质中试在***市某垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处理厂现场开展，进水为反渗透浓水，试验期间的水质如下：pH值为5.6～8(均值为6.8)，温度为12～32℃(均值为22℃)，色度为2998～8192倍(均值为5595倍)，COD为1293～2575mg/L(平均值为1934mg/L)，UV254为22.5～25.35cm-1(平均值为23.9cm-1)，TDS为32.5～40.7g/L(均值为36.65g/L)，碱度为92～108mg/L(均值为100mg/L)，氯离子为8.23～9.15g/L(均值为8.69g/L)，硫酸根为0.98～1.16g/L(均值为1.07g/L)。
垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理技术综述
因， 产生多种代谢物质和水分 ， 形成了含高浓度悬浮物和高浓度有 用反渗透工艺 的项 目运行经 验分析 ， 要保证反 渗透 出水 的各项指 机或无机成分 的液体 。垃圾 渗滤液 主要 来源 ： １ ） 填埋 场 内 自然 降 标达标 ， 浓 缩液 的产 量非 常大 ， 一 般会 占到进 水量 的 ２ ５ ％一 ４ ５ ％。 水； ２ ） 垃圾本身含 水 ； ３ ） 微生 物厌氧 分解水 。根据 Ｇ Ｂ １ ６ ８ ８ ９ － ２ ０ ０ ８ 浓缩液 中的 Ｃ Ｏ Ｄ主要成分是难降解有机物 ， 一般随地域和 当地居
度增 长 ， 其 中未 经过处理 的垃圾 已有 ７ Ｏ亿 ｔ ， 占我国土地 总数 的 性 ， 一 价盐 （ 铵盐 和硝 酸盐 、 亚 硝酸 盐 ） 均无 法 被纳 滤膜 截 流 ， 因
８ ． ３ ％。集中卫生填埋是我 国现 阶段城市 固体废 弃物 处理 的主要 此纳滤 出水达标保 障 性不 及 反渗 透膜 ， 但 １期
・
１ ９ ４・
２ ０ １ ３ 年 ４ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ｒ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ． １ １ Ａｐｒ ． ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ １ ９ ４ — ０ ３
垃 圾 渗 滤 液 反 渗 透 浓 缩 液 处 理 技 术 综 述
孙雨清
摘
赵
俊
２ １ ５ ０ ０ ７）
（ 苏州市环境卫生管理处 ， 江苏 苏州
要： 垃圾渗 滤液 是填 埋场产生的具有高污染性质 的产物 ， 目前渗 滤液处理 工艺主 要采 用膜 生物反应 器 （ ＭＢ Ｒ） 、纳 滤 （ Ｎ Ｆ） 以
垃圾渗滤液生化处理——膜过滤综合处理工艺研究
垃圾渗滤液生化处理——膜过滤综合处理工艺研究第一篇：垃圾渗滤液生化处理——膜过滤综合处理工艺研究摘要：本文介绍了对垃圾渗滤液采用强化复合厌氧生物床反应器（ECAB）+好氧反应器（复合式SBR）+混凝后处理+超滤+纳滤的生物化集成处理的技术路线，工艺系统运行稳定，对有机物及总氮的去除效果良好，处理出水达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）一级标准，且处理成本较低。
文章并对存在的问题进行了分析。
关键词：垃圾渗滤液；填料；强化复合厌氧生物床反应器；序批式反应器；膜垃圾渗滤液的水质较为复杂，采用单一的物理化学或生化的处理方法均难以达到较满意的处理效果。
本研究介绍了强化复合厌氧生物床反应器（ECAB）+好氧反应器（复合式SBR）+混凝后处理+超滤+纳滤的生化与物化集成处理的技术路线。
该工艺系统运行稳定，对有机物及总氮具有良好的去除效果；内部填料对ECAB和复合式SBR具有强化处理的效果；膜处理出水达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）一级标准；以实际工程建设与运行来核算，单位垃圾渗滤液处理成本较低。
1试验工艺及试验用水工艺路线见图1。
图1工艺流程试验用水取自北京市六里屯垃圾填埋场调节池，分别为第一期和第二期填埋场内的渗滤液，其中一期属于年轻垃圾渗滤液，可生化性较强；二期则属于年老垃圾渗滤液，可生化性相对较差。
其综合水质见表1。
其中着重对几种重金属元素化合物进行了检测，检测结果见表1。
表1渗滤液水质指标2复合厌氧生物床（ECAB）反应器处理垃圾渗滤液 2.1试验装置填料安装在反应器中部。
反应区高1.0m，有效容积约18L。
废水由蠕动泵匀速定量地从反应器底部泵入，反应器底部布置有锥形布水装置，均匀配水后与污泥床进行接触反应，向上流经填料区和沉淀区，最后出水。
反应中产生的沼气经三相分离器分离后进入气体流量计。
采用电热丝衬保温层进行加热保温。
2.2厌氧在不同工况下对渗滤液的净化特性试验中对系统出水的VFA（挥发性脂肪酸）、SS浓度以及碱度进行了相应的考察，如表2所示。
垃圾渗滤液反渗透浓缩液蒸发盐析研究
第53卷第2期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 2 2024年2月 Liaoning Chemical Industry February，2024垃圾渗滤液反渗透浓缩液蒸发盐析研究彭乾，严磊，云天健，吴文龙，刘洋，杨虎君（维尔利环保科技集团股份有限公司，江苏常州213125）摘要：垃圾渗滤液反渗透浓缩液目前一般采用“蒸发+干燥”的全量化处理，而蒸发阶段反渗透浓缩液的盐析现象会降低其得率，容易造成后续管道堵塞。
因此，就反渗透浓液盐析时温度临界点展开研究，采用恒温磁力搅拌器对反渗透浓缩液进行加热，重点研究蒸发阶段及降温阶段（模拟反渗透超浓液外排阶段）反渗透浓缩液的盐析现象，并记录其对应的温度及电导率、溶解性总固体。
关键词：反渗透浓缩液；蒸发；温度；电导率；溶解性总固体中图分类号：TQ028.6+1 文献标识码：A 文章编号：1004-0935（2024）02-0222-04目前垃圾填埋场仍普遍存在于我国大小城镇，全国每天约产生6.4万t垃圾渗滤液需要处理，2008年国家出台了《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008），对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求，当前“膜生物反应器（MBR）+NF/RO膜”工艺已成为国内垃圾渗滤液的主流处理方式[1]。
反渗透（RO）作为膜法水处理技术，因其运行过程与渗透过程方向相反，故称为反渗透，该技术利用功能性高分子半透膜的选择透过性来实现水体的脱盐和净化[2]。
在渗透现象具体发生过程中，引起溶液物质或者是溶剂物质发生跨越半透膜结构转移现象的主要推动力在于渗透压，也就是选择性半透膜结构两侧溶液之间存在的浓度差异[3]。
反渗透在运行过程中需克服膜阻力和液体渗透压的能量，该能量一般由增压泵提供[4]。
RO膜表面微孔的直径一般在0.5～10 nm之间，再加上膜良好的选择透过性保证了在运行过程中除去大部分污染物质，例如胶体、有机物、无机盐及溶解性固体等[5]。
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处理垃圾渗滤液的反渗透膜污染研究摘要膜污染及其防治是影响膜系统运行效果的重要因素。
本研究选取工程中运行一年多的处理垃圾渗滤液的碟管式反渗透膜, 经研究判断, 污染絮体的主要成分是有机物, 并含有Al、Si等的胶体物质以及Fe和Ca的化合物。
通过化学清洗来验证对污染层结构的判断, 先碱洗后酸洗的清洗效果远远好于先酸洗后碱洗, 有机物在污染层形成过程中起主要作用, 减少渗滤液中的有机物质, 将会大大减轻膜污染的发生。
关键词反渗透膜垃圾渗滤液膜污染化学清洗膜的污染是指与膜接触的料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、化学或机械作用,而发生膜面或膜孔内吸附、沉积,造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生通量降低及分离特性变差的现象[1]。
料液与膜一旦接触,膜污染即开始,即溶质与膜之间相互作用,开始改变膜的特性,使膜本身发生劣化[2,3]。
膜污染的形成过程非常复杂, 因进水组成成分、膜材质、运行方式等因素而具有不同的特点, 必须有针对性进行分析研究。
膜污染主要包括无机污染(结垢)、有机污染、微生物污染及胶体污染[ 4 ～ 8] 。
不同类型的污染常常同时发生, 并相互影响, 引起系统脱盐率下降、产水量降低、工作压力提高、压差上升等问题, 并且需要经常化学清洗, 从而引起膜性能下降, 缩短膜的使用寿命。
在系统设计及运行过程中, 需采取相应的措施防止或减缓膜污染的发生。
1 试验材料与方法1.1 试验准备为了有效分析碟管式反渗透膜(disc-tubereverseosmosis,DTRO)系统处理国内垃圾渗滤液的运行过程中, 膜污染的结构特点及组成成分, 利用电镜扫描与X射线能谱分析(SEM-EDX)技术联合进行膜污染层形态及无机污染分析, 利用傅里叶红外光谱分析(FT-IR)技术进行膜污染层中有机物的分析。
研究采用的膜是在长生桥垃圾渗滤液DTRO处理工程运行一年后, 在化学清洗前, 利用系统维护时机, 从后段膜柱选取的膜片。
主要试验设备型号:扫描电镜HITACHIS-4700型, 傅里叶红外光谱仪Omnic560, HP5890GC/MS色谱-质谱联用仪。
1.2 SEM-EDX的分析样品制备[ 9]SEM-EDX的分析样品制备步骤如下:(1)分析样品制备。
从污染膜上选取待分析的样品一块, 约5 ×5 mm, 将待测样品固定在直径约2 cm的铝质平台, 进行真空镀膜;当观察膜样品的断面结构时, 样品断口是在液氮中冷却、脆断而制成的, 断面样品制作的好坏直接关系到能否观察到膜面污染物层的断面结构。
(2)真空镀膜。
由于反渗透膜不导电, 进行扫描电镜分析时, 需要对试样表面进行导电处理, 即在试样被观察的表面采用蒸发沉积的办法镀上一层均匀的碳或金(本研究镀金), 厚度通常控制在20 ～80 nm之间。
因需采用EDX进行元素分析, 镀膜尽可能薄一些, 以减少吸收效应, 从而减少对成分定量分析的影响[ 10] 。
1.3 FT-IR的分析样品制备试验样品采用压片法制备, 将样品与金属卤化物晶体混合, 压制成薄片进行检测。
溴化钾在整个中红外光区透明, 因而被广泛应用于压片法中。
取200目光谱纯干燥KBr粉末200 mg与样品1 mg混合, 用玛瑙研钵研细混匀。
转移混合物到模具中, 放好压杆, 边抽气边加压, 几分钟后, 卸掉压力, 得到厚度1 mm的透明薄片。
将得到的样品压片放入光路, 即可测定样品的红外吸收光谱。
2 污染反渗透膜的结构及形态分析2.1 污染膜的表面形态选取DTRO膜柱运行一年, 在化学清洗前, 为研究膜污染而拆卸下来的膜片。
肉眼观察单片膜的污染特点, 膜片上有粘滞感, 膜片的正面呈黄色, 边缘处膜污染较严重, 明显附着褐色污染物;膜片与水导流盘上分布的凸点接触处呈褐色, 并由内向外呈放射状。
膜片背面污染较轻, 颜色为浅黄色, 边缘污染亦相对较重。
用于SEM分析的污染膜照片如图1所示。
2.2 污染膜的SEM分析取新膜和污染膜样品, 经过脆断、真空镀膜后,采用SEM技术进行膜表面污染垢层和膜面污染层断面(倾斜角75°)分析, SEM分析结果如图2所示。
膜正面边缘处的污染层外观为一种堆积结构, 较致密(图2b), 对局部点再放大可以观察到局部点污染物成团簇结构;在真空条件下进行SEM观察时, 膜污染层出现断裂现象。
与正面相比, 膜背面边缘处的污染层较疏松, 为大面积的堆积状絮状(图2c)。
膜中部正面部位形成了大量的形体较大的絮状污染物, 且存在凹陷型的小孔(图2d), 分析认为是系统运行过程中, 膜与水力导流盘上排布的凸点接触所致。
膜背面中部局部区域颗粒物较多, 但并未形成大的絮体, 污染物层有较浅的凹陷孔, 数量较正面少(图2e)。
对膜不同部位污染状态差异进行分析, 认为膜的边缘处与中部、正面与背面的污染层差异是与膜柱内水力运动状况密切相关的。
进料液进入膜柱后, 首先沿导流盘边缘到达膜柱的底部, 然后180°逆转到另一膜面, 此过程中水流的湍流作用不强, 膜面流动的浓缩液极易在边缘处沉淀、吸附、堆积。
而在膜面中部, 由于水力导流盘的作用, 料液在膜面形成湍流, 使得浓缩液中的污染物质吸附沉淀的机率相对较小, 因此污染较边缘处轻。
2.3 膜污染的线扫描分析线扫描分析是联合扫描电镜与X射线能谱仪(SEM-EDX), 以二次电子扫描像来选定待分析的区域, 使电子束沿着指定的直线(方向为膜进水端指向膜出水端)对试样进行轰击, 同时用阴极射线管记录和显示元素X射线强度在该直线上的变化, 从而取得元素在线度方向上的分布信息。
试验采用SEM-EDX技术以膜面污染层沿直线方向进行线扫描分析, 对膜面污染物的分布情况与分布规律进行研究。
膜面污染层中污染元素的分布情况如图3和图4所示。
图3表示EDX分析检测出的主要元素的相对含量, 可看出污染物的主要成分是C、Si和S,且含有少量的Al、Ca和Fe。
图4的曲线表示膜面污染层进行线扫描的直线上, Al、Si、S、Ca和Fe元素在直线上每一点的相对含量, 可通过图4 求得该元素在膜表面上的平均含量(表1)对图4中的污染结构进行局部放大, 可知其为结构紧密的絮体, 对该絮体颗粒物进行SEM-EDX分析, 分析结果如图5和图6 所示。
由图6中污染元素在直线方向的元素分布数据, 求得该元素在膜表面上的平均浓度, 分析结果见表2。
通过线扫描分析可知, 絮体的主要成分为C、O、Si、S、Fe、Ca和Pd元素, 其中Pd是因制作SEM-EDX分析样品时镀金而呈现的元素。
对表2的数据进行分析, 图6中絮体Si、Ca、Al、Fe等无机金属的含量都较低, 分别为3.85%、5.06%、3.18%和10.86%, 所以絮体不应以这些金属元素组成的无机垢体为主, 而应该以有机物为主要成分, 并含有Al、Si等的胶体物质, 以及Fe、Ca的化合物等。
这一絮体的形成过程可能是:首先细小颗粒或者是Si 和Al作用生成不溶性的盐在膜面截留, 然后有机物、微生物不断在其表面吸附、积累, 最终形成图4中的絮体, 是有机物、无机物和微生物共同作用的复杂体系。
2.4 膜污染的FT-IR分析FT-IR技术通过波数进行化合物的定性分析,因为多数有机物的吸收峰出现在625 ～ 4000 cm-1区间, 对波数在625 cm-1以下的未加考虑。
取污染膜并采用压片法制作样品, 进行FT-IR分析, 将得到的红外吸收光谱减除反渗透膜本底的红外吸收, 在625 ～ 1850 cm-1和2430 ～ 3580 cm-1区间存在吸收峰, 认为膜面污染物可能主要是烷基酸类、氯代烷类及酯羰基类化合物。
3 膜污染的清洗研究通过对膜污染的分析, 得知膜面污染的无机物质主要是S、Si、Ca、Fe和Al的化合物, 有机物质是烷基酸类、氯代烷类和酯羰基类化合物。
根据膜面污染物情况, 有针对性地选用碱性清洗剂和酸性清洗剂, 进行化学清洗, 考察清洗效果及污染层形成过程。
分别采用先碱洗再酸洗、先酸洗再碱洗, 进行了2种清洗顺序的对比, 分析结果如表3和表4所示。
由表3可知, 先酸洗后膜表面还有大量未被清洗掉的污染物, 具体表现为S、Si相对含量都很高,再经碱洗后, 对污染物的去除很好, 污染物主要为Si和S元素, 而Ca2 +几乎完全去除, 这可能是因为有机物与Ca2 +架桥作用, 使Ca2 +在膜上结合牢固, 碱液破坏了其架桥作用, 使Ca2 +从膜面污染物中除去, 从而使膜表面的其他元素成为主要成分。
由表4可知, 先碱洗后Ca元素的相对含量表现出来, 这可能是污染物中的Ca与碱液作用的结果,使得Ca还残留在膜表面, 再酸洗后各主要元素量均明显降低, 膜表面外观基本恢复到与新膜相近。
通过2种清洗的对比结果表明, 先碱性清洗的效果好于先酸性清洗, 这说明虽然膜面污染物中有机物和无机物之间存在一种协同作用, 但在膜污染层中有机物的作用较大, 在污染膜样品的清洗过程中, 碱性清洗液的作用表现得较突出, 以至于去除了有机物, 膜表面的污染显著减少, 清洗基本上就可以达到满意的效果, 而且进一步的清洗也变得容易进行。
4 结论选取工程中运行了一年处理渗滤液的碟管式反渗透膜, 采用SEM-EDX技术和FT-IR技术, 进行了膜面污染物垢层中的污染物的形态结构特征及成分分析, 判断污染絮体的主要成分是有机物, 并含有Al、Si等的胶体物质以及Fe和Ca的化合物, 有机污染物成分判断是憎水性的邻苯二甲酸酯类、脂肪酸类、烷基酸类以及氯代烷类污染物质。
对污染的反渗透膜进行了化学清洗研究, 表明先碱洗后酸洗的清洗效果远远好于先酸洗后碱洗;并且通过SEX-EDX技术证实:有机物在污染层形成过程中起主要作用, 减少渗滤液中的有机物质, 将会大大减轻膜污染的发生。