深度解決污水處理問題及辦法

隨著水資源短缺問題的日益嚴(yán)重,亟需開發(fā)再生水利用技術(shù),納濾膜技術(shù)是實(shí)現(xiàn)廢水再生利用的有效途徑(Aouni et al., 2009).在廢水處理中,納濾一般作為深度處理工藝,可以有效截留二級生化出水中殘余的有機(jī)物及無機(jī)鹽,保證廢水的出水水質(zhì),并能回用處理水或回收有用物質(zhì),受到了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注.目前研究較多的有城市污水處理、紡織廢水處理、造紙廢水處理、制藥廢水處理

除無機(jī)污染、有機(jī)污染及生物污染外,二級生化出水中的無機(jī)離子與有機(jī)物之間還存在相互作用,但它們對納濾膜污染的影響還有待深入研究.例如Ca2+可與帶羧基的大分子有機(jī)物發(fā)生架橋作用,改變大分子有機(jī)物的形態(tài),進(jìn)而影響膜污染的形成(Mo et al., 2011);Law等(2010)研究證明無機(jī)離子的存在可影響有機(jī)污染,例如Ca2+、Mg2+能中和腐殖酸所帶的負(fù)電荷,使靜電斥力降低,導(dǎo)致有機(jī)污染層更為緊密.由于納濾膜是一種帶電荷的有機(jī)膜,膜表面、進(jìn)水中的有機(jī)物、無機(jī)鹽之間存在復(fù)雜的相互作用,使得納濾膜的污染較其他壓力驅(qū)動膜更為復(fù)雜.

深度解決污水處理問題及辦法

進(jìn)水水質(zhì)不同,不僅造成膜污染的特征有較大差異,而且對膜污染的形成過程也有影響.Xu等(2006)采用納濾膜處理城市污水二級出水時(shí)發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生膜污染的主要物質(zhì)是多糖、有機(jī)磺酸、膠體Si以及Si、Cu、Fe、Zn和Ca.Li等(2016)采用納濾膜處理北京昌平區(qū)某城市污水處理廠氧化溝出水時(shí)得出,大分子蛋白質(zhì)是膜污染的主要物質(zhì),無機(jī)鹽對膜污染的影響較小.Chon等(2013)采用MBR\|NF工藝處理韓國光州污水處理廠的城市污水時(shí)指出,納濾膜污染主要由二級生化出水中的有機(jī)物造成,其中多糖類物質(zhì)是膜污染的主要物質(zhì).Azais等(2014)研究了納濾膜深度處理法國南部市政污水的膜污染狀況,指出膜通量的下降主要由有機(jī)物引起的膜污染造成的,其中多糖類物質(zhì)和腐殖酸類物質(zhì)是造成有機(jī)污染的主要物質(zhì).水質(zhì)特征的不同是造成納濾膜污染差異的主要原因之一.

其中,超濾可以去除造成膜污染的膠體和分子量大于10 kDa的高分子物質(zhì),在納濾預(yù)處理中應(yīng)用zui多,但其本身也存在膜污染問題( Gozalvez Zafrilla et al., 2008);混凝雖然可有效去除進(jìn)水中的膠體及有機(jī)物等,但由于混凝劑通常為鐵系、鋁系的聚合物,其殘留會對納濾膜造成污染,因此需要在有效去除有機(jī)物的前提下盡量降低混凝劑的投加量以減緩納濾膜的污染過程(Gozalvez Zafrilla et al., 2008).臭氧預(yù)處理對膜污染既有積極作用又有消極作用.一方面,在臭氧預(yù)處理中,與膜表面吸附力高的功能團(tuán)被吸附力低的功能團(tuán)取代,使污染膜較易清洗;另一方面,由于小分子有機(jī)物質(zhì)容易造成膜孔堵塞,所以更易造成膜污染(Wang et al., 2010).此外,多種預(yù)處理方法的聯(lián)用是控制膜污染的有效方法,張泉等(2014)指出,混凝與超濾、生物活性炭聯(lián)用能夠提高有機(jī)物、氨氮的去除效果,并能降低膜阻力,延長納濾膜有效運(yùn)行周期.

深度解決污水處理問題及辦法

　　進(jìn)水pH是影響納濾過程的重要因素.pH不僅會影響納濾進(jìn)水中溶質(zhì)的存在狀態(tài),還會對膜的性能(例如表面電荷、膜孔徑等)造成影響,進(jìn)而影響膜的污染(Richards et al., 2010).此外,在高pH條件下,納濾膜表面的結(jié)垢現(xiàn)象會明顯加劇.因此,調(diào)控進(jìn)水pH是減緩無機(jī)污染的重要保障措施.為減緩納濾膜表面的結(jié)垢現(xiàn)象,一般需將進(jìn)水pH調(diào)節(jié)至偏酸性范圍(pH為5.5~6.5),Kaya等(2010)采用兩級納濾工藝處理造紙廢水的研究結(jié)果表明,在廢水pH為5.6時(shí),膜污染狀況優(yōu)于pH為3和10時(shí)的污染狀況.也有研究通過向納濾進(jìn)水中添加鹽酸、檸檬酸或EDTA等來改變進(jìn)水組成,從而減緩膜污染的產(chǎn)生

納濾膜技術(shù)是廢水再生利用的有效途徑,而膜污染問題的解決是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在.系統(tǒng)研究廢水深度處理過程中的納濾膜污染的特征及機(jī)理、分析方法和控制策略等,不僅對納濾膜污染的調(diào)控具有指導(dǎo)意義,而且利于納濾膜的推廣應(yīng)用.今后需解決的問題及研究重點(diǎn)包括：

　　1) 開展納濾膜在不同廢水深度處理中的膜污染機(jī)制及其防治的共性研究,準(zhǔn)確評估不同廢水處理過程中的納濾膜污染特征,為合理選擇膜污染防治策略提供依據(jù).

　　2) 開發(fā)新型可靠的膜污染分析方法尤其是多種物質(zhì)共同作用的膜污染機(jī)制研究方法,從微觀層次研究污染物、膜表面及污染層之間的相互作用,揭示納濾膜污染的形成機(jī)理.

　　3) 加強(qiáng)納濾膜污染的在線監(jiān)測技術(shù)的研究,實(shí)現(xiàn)納濾膜污染的實(shí)時(shí)調(diào)控.

　　4) 建立納濾膜深度處理廢水過程中的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),實(shí)現(xiàn)對不同廢水納濾膜污染的分析及預(yù)測.