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規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)生了連續(xù)、大量集中的養(yǎng)殖廢棄物,固體廢棄物有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分含量高可用于有機(jī)肥生產(chǎn);而經(jīng)過固液分離的養(yǎng)殖污水或沼氣池沼液因體積大、養(yǎng)分濃度低、運(yùn)輸成本高等問題,造成了處理、利用率低,并已經(jīng)引起了一系列環(huán)境問題13)。如何實(shí)現(xiàn)液體包括污水和沼氣池沼液的減量化、無害化、資源化已成為畜禽廢棄物資源化利用必須解決的難題。養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液中留存著大部分的氮、鉀等常規(guī)營(yíng)養(yǎng)元素,并且沼氣池沼液中檢測(cè)出含有吲哚乙酸、赤霉素、細(xì)胞分裂素等植物生長(zhǎng)所需的活性成  分4-7,因此,若能將液體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行濃縮回收  將有效實(shí)現(xiàn)液體廢棄物的資源化利用。膜分離技術(shù)不僅可以有效去除污染物獲得高質(zhì)量的透過液,而且能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)分的濃縮獲得富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃縮液。為此,膜濃縮技術(shù)處理養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液正越來  越受到養(yǎng)殖企業(yè)和學(xué)者們的關(guān)注48-9。目前,國(guó)內(nèi)  開展的主要是沼氣池沼液的膜濃縮,而在國(guó)外如加拿大、瑞

典等國(guó)還對(duì)養(yǎng)殖污水原液進(jìn)行了膜濃縮試驗(yàn)4,°。  本文重點(diǎn)總結(jié)歸納了應(yīng)用于養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液膜濃縮  的工藝、各工藝階段的作用及運(yùn)行參數(shù),為膜濃縮技術(shù)的研究和應(yīng)用提供參考。

1膜濃縮工藝及關(guān)鍵技術(shù)

膜濃縮處理過程一般包括膜前預(yù)處理、膜濃縮、膜污染防治3個(gè)單元。圖1總結(jié)了目前常見的膜分離工藝及關(guān)鍵技術(shù)。膜前預(yù)處理主要去除污水中的懸浮物(SS)、膠體等物質(zhì),從而為后續(xù)膜濃縮過程提供穩(wěn)定的進(jìn)水,合適的預(yù)處理能夠提高后續(xù)膜處  理時(shí)的膜通量和減輕膜污染0-12),膜前預(yù)處理在保證膜使用安全、提高運(yùn)行效率等方面發(fā)揮著重要的作用。目前,盡管應(yīng)用的預(yù)處理技術(shù)種類繁多包括絮凝、膜過濾、秸稈過濾等4”,但是不同預(yù)處理技  術(shù)在處理效果、后續(xù)膜組件運(yùn)行及膜污染防治等方面的差異較大。膜濃縮的目的是在不同滲透壓下,

利用物料有效成分與液體的分子量的不同實(shí)現(xiàn)定向  的分離,達(dá)到濃縮養(yǎng)分的目的。盡管膜生物反應(yīng)器(MBR)、微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等膜分離技術(shù)在養(yǎng)殖污水的處理中均得到了應(yīng)用13-10,但是不同的膜組件形式及工藝組合所發(fā)揮的作用不同。 Massel等對(duì)不同膜技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述,指出MBR,MF,UF主要對(duì)污水中懸浮物、膠體等物質(zhì)進(jìn)行去除,起到預(yù)處理的作用113;NF,RO則可以截留污水中氮、鉀等養(yǎng)分,獲

得高質(zhì)量透過液,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分回收79)。膜濃縮工藝  的研究主要集中于膜組件及膜組合工藝的選擇,運(yùn)  行條件的優(yōu)化及處理效果的考察=0;另外,膜濃  縮過程中可采用酸堿度調(diào)節(jié)、投加添加劑等輔助措  施來提高氨氮去除率、降低氨揮發(fā)21。膜污染的  防治則是在定性分析的基礎(chǔ)上,從預(yù)處理、膜材料選  擇、清洗藥劑的選擇、工藝組合優(yōu)化等多方面入手42-3,以減輕膜污染、減少清洗頻率、提高清洸效果,保持膜的高通量。

2常用分離膜的類型及特點(diǎn)

膜組件是膜分離的核心。膜組件的功能和應(yīng)用主要取決于分離孔徑、膜材質(zhì)和膜組件形式(見表1)。膜材料主要分為有機(jī)和無機(jī)兩大類,有機(jī)膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚砜等,無機(jī)材料有陶瓷(氧化鋁、氧化鋯)、金屬、玻璃等材質(zhì)。其中,無機(jī)陶瓷膜在耐酸堿、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性、使用壽命上等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。MBR的最大特點(diǎn)是膜組件替代活性污泥法中二沉池,有效實(shí)現(xiàn)對(duì)活性污泥混合液、固體微生物和大分子溶解物質(zhì)的分離。MF,UF常用于養(yǎng)殖污水膜濃縮的預(yù)處理過程,MF(0.05~2m)可以有效去除砂礫、藻類、細(xì)菌等物質(zhì);UF過濾精度在0.001~0.1m之間

可有效去除水中的懸浮物、膠體、細(xì)菌及高分子有機(jī)  物質(zhì)323。納濾膜的孔徑介于RO膜和UF膜之  間,其截留分子量(MWCO)在80-1000之間,對(duì)一  價(jià)離子的截留率較低,但對(duì)于Ca2,Mg2,SO等二價(jià)離子及抗生素、多肽、氨基酸的截留率較高3反滲透膜的傳質(zhì)機(jī)理為溶質(zhì)的擴(kuò)散傳遞,能夠?qū)}類進(jìn)行有效的去除。反滲透膜組件的形式很大程度上決定了其機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐污染性,主要膜組件形式有:板框式、管式、卷式、中空纖維式、碟管式(DTRO),其中卷式和碟管式反滲透常見于養(yǎng)殖污水處理。卷式膜具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、單位體積膜表面積大等優(yōu)點(diǎn),但存在易堵塞、清洗困難的缺點(diǎn)。碟管式膜由于通道寬、流程短,因此抗污染力強(qiáng),但單位體積膜表面積小制造安裝費(fèi)用高

固液分離后的污水在出水水質(zhì)及穩(wěn)定性上都不能達(dá)到進(jìn)膜標(biāo)準(zhǔn),為保證膜組件的安全需采用混凝  電化學(xué)法、多介質(zhì)過濾、膜過濾等方式進(jìn)行預(yù)處理  化學(xué)處理  令物理法預(yù)處理是利用廢水在與濾料接觸時(shí),懸浮顆粒、膠體被截留在濾料表面或內(nèi)部,從而凈化水  常使用的濾料有無煙煤、石英砂、火山巖、秸稈等。毛金剛”等采用無煙煤、石英砂兩級(jí)砂濾對(duì)豬  場(chǎng)廢水(s:474mg:L)進(jìn)行處理,盡管能夠利用過濾和吸附作用去除豬場(chǎng)廢水中大顆粒的懸浮物和膠體,但是由于沼氣池沼液中雜質(zhì)較多需要對(duì)砂濾罐進(jìn)行定期的沖洗,造成了操作難度大,用水量多等問題為實(shí)現(xiàn)濾料的綜合利用,張智燁等對(duì)豬場(chǎng)沼氣池沼液s:3830mg·L-)采用玉米秸稈一火山巖一石英

過濾,考察了秸稈粗細(xì)程度、不同堆放方式對(duì)沼氣池沼液的過濾效果。結(jié)果顯示,玉米秸稈上粗下細(xì)(0.11g:cm3)一細(xì)粒徑火山巖(1.09g·cm3)石英砂(1.52g·cm3)的過濾方式處理效果最佳對(duì)SS,COD和TP的去除率分別為60%,50%和45%,并且納污后的秸稈可進(jìn)行堆肥處理,實(shí)現(xiàn)了濾料的綜合利用2。

混凝是通過凝聚劑的水解、縮聚形成高聚物,在電中和、吸附架橋作用下使膠粒吸附黏結(jié),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮微粒和膠體污染物的去  由于養(yǎng)殖場(chǎng)類型及清糞工藝上的差異,造成不同來源污水的理化性質(zhì)差異較大,因此,有針對(duì)性地進(jìn)行藥劑的選擇劑量的確定有助于減少藥劑殘留,減輕藥劑對(duì)后續(xù)膜污染的影響。 Waeger1等采用體積濃度為0.5%的氯化鐵來改變沼氣池沼液中粒徑的分布,研究顆粒  粒徑對(duì)陶瓷膜膜通量的影響;發(fā)現(xiàn)通過混凝能夠使沿液中顆粒粒徑變大,從而提高47%的膜通量。為確定適用于雞場(chǎng)沼氣池沼液的混凝劑組合和使用量,唐李琪等采用有機(jī)、無機(jī)混凝劑組合對(duì)雞場(chǎng)沼氣池沼液進(jìn)行處理,對(duì)硫酸鋁、硫酸鋁鉀、氯化鐵、硅酸鈉、硫酸亞  鐵、聚合氧化鋁(PAC)6種混凝劑和陽離子聚丙烯統(tǒng)胺(CPAM)、陰離子聚丙烯酰胺(APAM)2種助凝  劑進(jìn)行不同組合;發(fā)現(xiàn)PAC(2.0-2.5g·L)與C0D和S6的去除率分別為82.9%和94.8%。在豬  場(chǎng)沼氣池沼液混凝方面,李鵬等則選用PAC和非離子  聚丙烯酰胺(PAM)為混凝劑,CPAM和APAM為助

凝劑,對(duì)豬場(chǎng)沼氣池沼液進(jìn)行處理;結(jié)果顯示,投加PAM

(2.6g·L)與CPAM5.0mg,L2)對(duì)沼氣池沼液中的

COD去除率為33.3%。Mase等則單獨(dú)使用

CPAM(5g·L)對(duì)豬場(chǎng)原水處理,對(duì)原水中ss和

TP的去除率分別為96%和84%;但對(duì)氨氮、鉀、揮

發(fā)性脂肪酸等溶解性物質(zhì)的去除效果不佳。

電化學(xué)法是利用電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)行處理,

主要有電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、電絮凝、電氣浮等3),其中電化學(xué)氧化、電絮凝常用于養(yǎng)殖污水的處理。通過對(duì)電極材料、極電壓、反應(yīng)時(shí)間等條件的優(yōu)化,可一定程度緩解電化學(xué)法能耗高、污泥產(chǎn)生量  大的問題。馬煥春等采用電化學(xué)氧化法處理牛  場(chǎng)沼氣池沼液,并對(duì)運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化;結(jié)果顯示,在極電  壓為10V,反應(yīng)時(shí)間3.0h,極板間距20mm,初始  pH值為5.0時(shí),處理效果最佳,對(duì)COD和TP的去  除率分別為59%和47%。為考察電絮凝處理豬場(chǎng)  沼氣池沼液的效果并確定運(yùn)行參數(shù),Han3等采用電絮凝  對(duì)COD濃度為677.1mg·L的豬場(chǎng)沼氣池沼液處理,發(fā)  現(xiàn)電流密度對(duì)沼氣池沼液中濁度去除效果影響較大,確定  了電流密度37.5A·m-2,反應(yīng)時(shí)間24min,面體比  20.7m2·m時(shí)處理效果最佳,并且對(duì)沼氣池沼液中濁度  的去除率為65.7%。Lium等則采用兩級(jí)電絮凝對(duì)  牛場(chǎng)和餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣池沼液(COD:9140  mg-)進(jìn)行處理,結(jié)果顯示對(duì)沼氣池沼液中COD和的去除率分別為90%和99%。

3.2MBR,MF,UF膜過濾  表2列出了常規(guī)的養(yǎng)殖污水膜預(yù)處理工藝及其  運(yùn)行條件。采用膜過濾對(duì)養(yǎng)殖污水進(jìn)行預(yù)處理,一  方面可以為膜濃縮提供穩(wěn)定的進(jìn)水,另一方面減  其他物質(zhì)的投加,避免二次污染2),是一種適應(yīng)性  強(qiáng)的處理方式。單純采用膜處理污水存在著氨氮去  除率低的問題,而采用MBR將膜組件與活性污泥聯(lián)  合處理,能夠?qū)Π钡M(jìn)行有效的去除。MF,UF預(yù)處  里則能夠?qū)OD,TP,懸浮物、大腸桿菌等物質(zhì)有效

地去除,而對(duì)氨氮,TK等可溶解性物質(zhì)最大程度的

MBR工藝處理養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液,能夠充分發(fā)揮  膜池中微生物的降解作用和膜組件的截留作用,兩  者相互補(bǔ)充。膜組件能夠截留污泥混合液中的微生  物和難生物降解的物質(zhì)。孟海玲1等采用MBR工

藝對(duì)豬場(chǎng)沼氣池沼液進(jìn)行處理,對(duì)水力停留時(shí)間(HRT)  間歇曝氣區(qū)·曝/停比、膜出水抽/停比3個(gè)主要運(yùn)

行條件進(jìn)行了優(yōu)化,確定最佳條件為:HRT=24b,

間歇曝氣區(qū)-曝/停比為1h:3h,膜出水抽/停比為  5min:3min。糞污經(jīng)過厭氧消化處理后會(huì)導(dǎo)致碳氮  比失衡,造成生化降解難度大。針對(duì)碳氮比低的  問題,隋倩雯等以氨吹脫提高沼氣池沼液中的C/N,并  與MBR進(jìn)行工藝組合,從而對(duì)碳氮污染物進(jìn)行同步  去除;結(jié)果顯示:氨吹脫和MBR對(duì)厭氧消化液總氮  的去除率分別為64%和30%,組合工藝后出水的  COD和TN濃度分別為310±58mg·L和57±6  mg·L,達(dá)到了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》  (2001)。姚惠嬌等則對(duì)豬場(chǎng)污水原水采用浸沒  式MBR進(jìn)行處理,對(duì)溶解氧(DO)、HRT、回流比3  個(gè)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,選擇的最佳運(yùn)行條件為DO1.5~3.0mg·L,HRT3.0d和回流比300%;結(jié)果顯示,對(duì)COD,氨氮,TP的去除率分別為9.8%±1.5%,93.8%±5.0%和81.5%±14.2%。

Fugere等采用PVDF超濾膜處理豬場(chǎng)廢水對(duì)取自存儲(chǔ)池、新鮮化糞池、篩分清液、厭氧消化液4種不同取樣點(diǎn)的污水進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)新鮮糞水由于高懸浮物高膠體濃度導(dǎo)致膜通量下降嚴(yán)重,因此不建議采用超濾直接處理;超濾膜能夠有效的去除

懸浮物,固態(tài)磷,COD,對(duì)大腸桿菌的去除率高于  9%,但對(duì)溶解態(tài)的物質(zhì)的去除效果較差。在陶瓷  膜孔徑選擇的試驗(yàn)中, Waeger等采用陶瓷微濾(200m)、陶瓷超濾膜(50mm)處理厭氧消化液,發(fā)現(xiàn)盡管超濾膜孔徑較小,但微濾相較于超濾易發(fā)生膜孔堵塞,在膜通量上微濾比超濾低30%,因此建議選用超濾進(jìn)行處理;在水質(zhì)處理方面,陶瓷超濾膜對(duì)COD的去除率85%左右,對(duì)氨氮的去除率低于20%。宋成芳4等對(duì)牛場(chǎng)、豬場(chǎng)沼氣池沼液采用超濾處理,處理工藝為沉降-砂濾-保安過濾器-超濾,其中超濾能夠獲得體積減少20倍的濃縮液,并且濃縮液中TN和TP濃度分別為原液的10倍和13倍,TK的含量變化不大。

膜前預(yù)處理效果的優(yōu)劣關(guān)系到后續(xù)膜處理效率、膜污染濃縮液性質(zhì),是保證膜使用安全的保障膜前預(yù)處理在選擇和優(yōu)化時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮以下3個(gè)因素:一是盡可能減少化學(xué)物質(zhì)的使用,以免造成二次污染;二是盡量保留污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的有  效回收;第三是避免處理工藝對(duì)周圍環(huán)境的產(chǎn)生不利影響。

4膜濃縮技術(shù)及參數(shù)

目前膜濃縮工藝主要集中于膜組件及膜組合工藝的選擇,運(yùn)行條件的優(yōu)化及處理效果的考察上(61-20。表3總結(jié)了常用的膜濃縮工藝及運(yùn)行條件。通過對(duì)膜濃縮工藝的比較,發(fā)現(xiàn)相較于反滲透膜,納濾膜具有運(yùn)行壓力低、膜通量高的優(yōu)點(diǎn),但

NF也存在著氨氮去除率低的缺點(diǎn)。在膜組件的選擇上,卷式膜在工程應(yīng)用上較多,而碟管式多集中于實(shí)驗(yàn)室或中試規(guī)模。通常采用常規(guī)卷式膜進(jìn)行濃縮,其運(yùn)行壓力一般在1~4MPa18-19。采用碟管式反滲透膜或海水淡化膜,運(yùn)行壓力可以達(dá)到8MPa。在處理效果上碟管式除能夠獲得更高的濃耀倍數(shù)外,透過液的水質(zhì)較卷式膜也會(huì)有一定的提升

但是,DTRO存在著膜裝填面積低,設(shè)備投資高的缺點(diǎn)(730)。在膜濃縮工藝的選擇上,需要在高水質(zhì)、高濃縮倍數(shù)膜污染及目標(biāo)產(chǎn)物之間尋找平衡,以得到經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)行工藝。

膜濃縮工藝需要對(duì)預(yù)處理、膜材料和膜工藝進(jìn)行選擇。 Konieczny0等對(duì)豬場(chǎng)污水采用離心兩級(jí)超濾-納濾工藝進(jìn)行濃縮,對(duì)聚偏氟乙烯UF(100,50kDa)、聚醚砜樹脂UF(10,5kDa)、NF(0.2kDa)幾種不同膜材料、不同膜截留分子量的膜工藝進(jìn)行組合;優(yōu)選出了UF(50kDa)-UF(5kDa)NF(0.2kDa)工藝效果最佳,結(jié)果顯示NF能夠使污水電導(dǎo)率從5.7mS·cm-降低到0.65ms·cm-1,并且NF能夠獲得占進(jìn)水總量70%~80%的透過液。張智燁等對(duì)豬場(chǎng)沼氣池沼液采用多級(jí)生物基濾料超濾納濾工藝處理,結(jié)果顯示,納濾能夠有效地對(duì)COD進(jìn)行去除,透過液中COD含量低于120mg·L-,而濃縮液中COD含量最高可達(dá)9126.7mg·L;對(duì)氨氮的去除效率非常低,透過液中氨氮的含量高達(dá)850ng·L;濃縮液中TN的濃度可達(dá)到4420mg·L,濃縮倍數(shù)為2.5倍。 Masse16等在采用RO對(duì)豬場(chǎng)

污水原水進(jìn)行處理時(shí)發(fā)現(xiàn)反滲透膜透過液的pH值  出現(xiàn)升高現(xiàn)象,分析其原因是反滲透膜對(duì)溶于水的  游離氨的截留效果不好,導(dǎo)致透過液中有較多的氮  以游離氨的形式存在于水中,從而使pH值升高;在運(yùn)行壓力為4.85MPa時(shí),透過液回收率76%時(shí),氨氮的濃度可以達(dá)到10.7g·L,濃縮倍數(shù)為3倍。

通過運(yùn)行條件的優(yōu)化可以提高處理效果及運(yùn)行效率。劉慶玉等采用DTRO對(duì)豬場(chǎng)沼氣池沼液進(jìn)行處理,對(duì)影響沼氣池沼液中氨氮消減的主要因素,運(yùn)行壓力、pH值、回收率進(jìn)行優(yōu)化;結(jié)果表明,影響因素主次順序?yàn)?運(yùn)行壓力>回收率>pH值,當(dāng)運(yùn)行條件為:運(yùn)行壓力5.53MPa,pH值7.7,回收率76.0%時(shí),對(duì)氨氮的最大去除率為96.5%。溫度是影響膜通量的重要因素, Thorney4等對(duì)牛場(chǎng)、豬場(chǎng)污水采用螺旋壓濾沉降反滲透工藝處理,發(fā)現(xiàn)當(dāng)反滲透溫度  從10℃上升到20℃時(shí),膜通量能夠上升50%。氨  氮去除率低是膜濃縮普遍面臨的問題,為提高產(chǎn)水  水質(zhì),對(duì)進(jìn)水通過調(diào)節(jié)pH值的方式,可以有效地提  高對(duì)氨氮的截留性能4-0。Gong7等采用碟管式  反滲透膜(DTRO)對(duì)雞場(chǎng)沼氣池沼液進(jìn)行濃縮,處理工藝為

砂濾-酸化-濾芯過濾DTRO,其中酸化環(huán)節(jié)將進(jìn)水的pH值調(diào)節(jié)至6.0~6.5之間。pl值調(diào)節(jié)會(huì)使溶液中的離子平衡發(fā)生改變,將游離氨轉(zhuǎn)變?yōu)殇@根離子

進(jìn)而提高對(duì)氨氮的去除

5膜污染的防治

膜污染是指污水中懸浮物、膠體離子、溶解性有機(jī)物、無機(jī)鹽類等物質(zhì)在膜表面的吸附沉積、膜孔內(nèi)  吸附,造成膜孔徑變小、堵塞,膜通量下降或跨膜壓差升高2)。膜污染形式主要包括:濃差極化,表面沉積、膜孔堵塞。  膜污染是由無機(jī)、有機(jī)、微生物代謝產(chǎn)物造成  的1。膜污染的形成與進(jìn)料粒徑和膜孔徑有直接的關(guān)系。 Waeger等研究結(jié)果顯示,采用50,200  nm陶瓷膜對(duì)沼氣池沼液進(jìn)行處理,200mm陶瓷膜的膜通  量低于50m,其主要原因?yàn)榭讖礁〉?0mm  瓷膜不易堵塞。在研究納濾膜污染形成原因的試驗(yàn)  中, Amoudi等發(fā)現(xiàn)濃縮液中離子濃度不斷的增加  會(huì)導(dǎo)致無機(jī)離子在膜表面的析出造成了膜污染,而  微生物由于在膜表面的覆蓋及結(jié)垢也會(huì)造成膜通量  的下降。為確定膜污染的主要組成,Mase等利用x射線光電子能譜(XF)與傅里葉變換衰減全反射紅外光譜法( ART-FTIR)對(duì)膜污染的化學(xué)組成  成分、污染物類型進(jìn)行了綜合分析。通過與未污染  的膜成分比較后發(fā)現(xiàn),膜污染前、后的主要化學(xué)元素  均為C,0,N,但膜污染后檢測(cè)出了Ca,K,Na,P,SSi等元素。對(duì)膜污染物中蛋白檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)蛋白含  量最高可達(dá)585mg·m2,其主要原因是反滲透膜對(duì)細(xì)菌、病毒等污染物的截留

膜污染的防治則需要通過對(duì)預(yù)處理改善、膜材  料選擇、膜組件改進(jìn)、運(yùn)行條件優(yōu)化等措施減緩膜污  染的生成,采用物理、化學(xué)等方法對(duì)膜組件進(jìn)行清洗以恢復(fù)膜性能231。預(yù)處理是減緩膜污染的重要環(huán)節(jié),但殘留藥劑及懸浮物也會(huì)引起膜污染

Mase+等采用CPAM對(duì)豬場(chǎng)原水進(jìn)行絮凝預(yù)處理  研究了殘留CPAM對(duì)反滲透膜通量、膜污染的影響;發(fā)現(xiàn)初始污水及濃縮液中殘留CPAM濃度分別  達(dá)到3mg·L,1lmg·L時(shí)會(huì)引起明顯的膜  染。當(dāng)采用 NaoH與檸檬酸進(jìn)行清洗后,可使膜通  量恢復(fù)98%±3%。 Pedersen5等研究 Superflow

c20)3兩種型號(hào)CD35可使膜通量分別減低109%-16%,4

3%。當(dāng)采用乙二胺四乙酸與三聚磷酸鈉(EDTN  sTP)混合液(pH值11.0±0.1,40℃,當(dāng)晚浸泡)  檸檬酸(pH值2.5~2.7,0.9h)- EDTA/STPP混  液(pH值1.0±0.1,40℃,1.3h)的清洗方式,膜  通量的恢復(fù)率能夠達(dá)到95%。

膜通量的恢復(fù)與膜材質(zhì)、膜表面電性有很大的  關(guān)系。當(dāng)膜表面電性呈陰性時(shí),膜通量恢復(fù)情況不  佳,應(yīng)在選擇時(shí)優(yōu)先考慮表面呈中性的膜元件  Eum等針對(duì)膜污染嚴(yán)重的問題,采用高速渦旋膜分離系統(tǒng)( high-speed vortex generating membrane filration system)對(duì)豬場(chǎng)糞污及厭氧消化液進(jìn)行處理區(qū)別于傳統(tǒng)的管式膜,其通過在兩片膜間加入渦旋少與膜的直接接觸,減輕膜污染。Mn2等還對(duì)清洗藥劑種類及濃度處理?xiàng)l件進(jìn)行選擇,并確定了  兩種有效的清洗方式:18mM十二烷基磺酸鈉Ss  pH值11,40℃,60min),NaOH(pH值12,33U,  120min)。另外,發(fā)現(xiàn)提高清洗藥劑的pH對(duì)提高  膜通量的恢復(fù)效果要優(yōu)于提高清洗液的溫度。Ca  milleri rumba23等則開展了中試規(guī)模豬場(chǎng)污水反  滲透膜污染的試驗(yàn),使用SDs(31.2℃,62min),  SDS和EDTA混合液(31.3℃,62min),NaO  (27.7℃,12lmin),3種方式進(jìn)行膜清洗,清洗頻率  均為每周4次。結(jié)果顯示,3種清洗方式都能夠使  膜通量恢復(fù)98%以上,最終從成本、有效性上綜合  考慮選擇了NaOH作為清洗藥劑

江藝是一個(gè)系統(tǒng)工程,從處理工藝  擇、運(yùn)行條件的優(yōu)化、膜污染的防治到產(chǎn)品的利用都  需要科學(xué)的設(shè)計(jì)。盡管我國(guó)在畜禽養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液  膜濃縮領(lǐng)域開展了一些研究,但由于起步晚,無論是  膜前預(yù)處理技術(shù)選擇與污水或沼氣池沼液特征針對(duì)性,還  是膜濃縮產(chǎn)品屬性、技術(shù)選擇和運(yùn)行參數(shù),以及工程  的長(zhǎng)期運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)都有待于深入研究  (1)明確濃縮的目的,選擇合適的運(yùn)行參數(shù)  濃縮目的分為濃縮液養(yǎng)分回收為主,透過液達(dá)標(biāo)

排放或回用為輔、或者以透過液達(dá)標(biāo)排放為主,濃縮液養(yǎng)分回收為輔的兩種。透過液產(chǎn)生后有灌溉農(nóng)  田、回沖糞污、達(dá)標(biāo)排放等去向,應(yīng)結(jié)合濃縮目的和場(chǎng)區(qū)條件,選擇合適的工藝和運(yùn)行參數(shù)。

(2)開展膜濃縮工藝物質(zhì)流解析,防治二次污染。膜濃縮工藝隨著污水中物質(zhì)的濃縮,重金屬、抗生素等污染物也可能隨之富集,建議對(duì)濃縮液中各種物質(zhì)進(jìn)行解析,在發(fā)揮濃縮液價(jià)值的同時(shí),規(guī)避濃縮液應(yīng)用帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

(3)開展標(biāo)準(zhǔn)化研究與示范,降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液膜濃縮技術(shù)發(fā)展晚使得工藝組合、膜組件的選擇、設(shè)計(jì)存在一定的盲目性,缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品,投資和運(yùn)行費(fèi)用不明確,建議在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究的同時(shí),系統(tǒng)分析核算膜濃縮處理在減少養(yǎng)殖污水和沼氣池沼液在存儲(chǔ)、處理、溫室氣體減排、運(yùn)輸成本等方面發(fā)揮的作用。建立示范工程,為膜濃縮技術(shù)在養(yǎng)殖業(yè)污水沼氣池沼液處理和資源化利用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,提供科學(xué)的依據(jù)和樣板。

摘自《中國(guó)沼氣》2018第二期 岳彩德 董紅敏 張萬欽 朱志平 尚斌 陳永杏 鄒夢(mèng)圓

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