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重,亟需開發(fā)再生水利用技術,納濾膜技術是實現(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物及無機鹽,保證廢水的出水水質,并能回用處理水或回收有用物質,受到了國內外廣泛的關注.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

除無機污染、有機污染及生物污染外,二級生化出水中的無機離子與有機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物發(fā)生架橋作用,改變大分子有機物的形態(tài),進而影響膜污染的形成(Mo et al., 2011);Law等(2010)研究證明無機離子的存在可影響有機污染,例如Ca2+、Mg2+能中和腐殖酸所帶的負電荷,使靜電斥力降低,導致有機污染層更為緊密.由于納濾膜是一種帶電荷的有機膜,膜表面、進水中的有機物、無機鹽之間存在復雜的相互作用,使得納濾膜的污染較其他壓力驅動膜更為復雜.

深度解決污水處理問題及辦法

進水水質不同,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發(fā)現(xiàn),產生膜污染的主要物質是多糖、有機磺酸、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得出,大分子蛋白質是膜污染的主要物質,無機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指出,納濾膜污染主要由二級生化出水中的有機物造成,其中多糖類物質是膜污染的主要物質.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物引起的膜污染造成的,其中多糖類物質和腐殖酸類物質是造成有機污染的主要物質.水質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,在納濾預處理中應用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水中的膠體及有機物等,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,在臭氧預處理中,與膜表面吸附力高的功能團被吸附力低的功能團取代,使污染膜較易清洗;另一方面,由于小分子有機物質容易造成膜孔堵塞,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)用能夠提高有機物、氨氮的去除效果,并能降低膜阻力,延長納濾膜有效運行周期.

深度解決污水處理問題及辦法

　　進水pH是影響納濾過程的重要因素.pH不僅會影響納濾進水中溶質的存在狀態(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,納濾膜表面的結垢現(xiàn)象會明顯加劇.因此,調控進水pH是減緩無機污染的重要保障措施.為減緩納濾膜表面的結垢現(xiàn)象,一般需將進水pH調節(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果表明,在廢水pH為5.6時,膜污染狀況優(yōu)于pH為3和10時的污染狀況.也有研究通過向納濾進水中添加鹽酸、檸檬酸或EDTA等來改變進水組成,從而減緩膜污染的產生

納濾膜技術是廢水再生利用的有效途徑,而膜污染問題的解決是實現(xiàn)該技術推廣應用的關鍵所在.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理、分析方法和控制策略等,不僅對納濾膜污染的調控具有指導意義,而且利于納濾膜的推廣應用.今后需解決的問題及研究重點包括：

　　1) 開展納濾膜在不同廢水深度處理中的膜污染機制及其防治的共性研究,準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共同作用的膜污染機制研究方法,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理.

　　3) 加強納濾膜污染的在線監(jiān)測技術的研究,實現(xiàn)納濾膜污染的實時調控.

　　4) 建立納濾膜深度處理廢水過程中的計算機模擬技術,實現(xiàn)對不同廢水納濾膜污染的分析及預測.