深度解决污水处理问题及办法

随着水资源短缺问题的日益严重,亟需开发再生水利用技术,纳滤膜技术是实现废水再生利用的有效途径(Aouni et al., 2009).在废水处理中,纳滤一般作为深度处理工艺,可以有效截留二级生化出水中残余的有机物及无机盐,保证废水的出水水质,并能回用处理水或回收有用物质,受到了国内外广泛的关注.目前研究较多的有城市污水处理、纺织废水处理、造纸废水处理、制药废水处理

除无机污染、有机污染及生物污染外,二级生化出水中的无机离子与有机物之间还存在相互作用,但它们对纳滤膜污染的影响还有待深入研究.例如Ca2+可与带羧基的大分子有机物发生架桥作用,改变大分子有机物的形态,进而影响膜污染的形成(Mo et al., 2011);Law等(2010)研究证明无机离子的存在可影响有机污染,例如Ca2+、Mg2+能中和腐殖酸所带的负电荷,使静电斥力降低,导致有机污染层更为紧密.由于纳滤膜是一种带电荷的有机膜,膜表面、进水中的有机物、无机盐之间存在复杂的相互作用,使得纳滤膜的污染较其他压力驱动膜更为复杂.

深度解决污水处理问题及办法

进水水质不同,不仅造成膜污染的特征有较大差异,而且对膜污染的形成过程也有影响.Xu等(2006)采用纳滤膜处理城市污水二级出水时发现,产生膜污染的主要物质是多糖、有机磺酸、胶体Si以及Si、Cu、Fe、Zn和Ca.Li等(2016)采用纳滤膜处理北京昌平区某城市污水处理厂氧化沟出水时得出,大分子蛋白质是膜污染的主要物质,无机盐对膜污染的影响较小.Chon等(2013)采用MBR\|NF工艺处理韩国光州污水处理厂的城市污水时指出,纳滤膜污染主要由二级生化出水中的有机物造成,其中多糖类物质是膜污染的主要物质.Azais等(2014)研究了纳滤膜深度处理法国南部市政污水的膜污染状况,指出膜通量的下降主要由有机物引起的膜污染造成的,其中多糖类物质和腐殖酸类物质是造成有机污染的主要物质.水质特征的不同是造成纳滤膜污染差异的主要原因之一.

其中,超滤可以去除造成膜污染的胶体和分子量大于10 kDa的高分子物质,在纳滤预处理中应用zui多,但其本身也存在膜污染问题( Gozalvez Zafrilla et al., 2008);混凝虽然可有效去除进水中的胶体及有机物等,但由于混凝剂通常为铁系、铝系的聚合物,其残留会对纳滤膜造成污染,因此需要在有效去除有机物的前提下尽量降低混凝剂的投加量以减缓纳滤膜的污染过程(Gozalvez Zafrilla et al., 2008).臭氧预处理对膜污染既有积极作用又有消极作用.一方面,在臭氧预处理中,与膜表面吸附力高的功能团被吸附力低的功能团取代,使污染膜较易清洗;另一方面,由于小分子有机物质容易造成膜孔堵塞,所以更易造成膜污染(Wang et al., 2010).此外,多种预处理方法的联用是控制膜污染的有效方法,张泉等(2014)指出,混凝与超滤、生物活性炭联用能够提高有机物、氨氮的去除效果,并能降低膜阻力,延长纳滤膜有效运行周期.

深度解决污水处理问题及办法

　　进水pH是影响纳滤过程的重要因素.pH不仅会影响纳滤进水中溶质的存在状态,还会对膜的性能(例如表面电荷、膜孔径等)造成影响,进而影响膜的污染(Richards et al., 2010).此外,在高pH条件下,纳滤膜表面的结垢现象会明显加剧.因此,调控进水pH是减缓无机污染的重要保障措施.为减缓纳滤膜表面的结垢现象,一般需将进水pH调节至偏酸性范围(pH为5.5~6.5),Kaya等(2010)采用两级纳滤工艺处理造纸废水的研究结果表明,在废水pH为5.6时,膜污染状况优于pH为3和10时的污染状况.也有研究通过向纳滤进水中添加盐酸、柠檬酸或EDTA等来改变进水组成,从而减缓膜污染的产生

纳滤膜技术是废水再生利用的有效途径,而膜污染问题的解决是实现该技术推广应用的关键所在.系统研究废水深度处理过程中的纳滤膜污染的特征及机理、分析方法和控制策略等,不仅对纳滤膜污染的调控具有指导意义,而且利于纳滤膜的推广应用.今后需解决的问题及研究重点包括：

　　1) 开展纳滤膜在不同废水深度处理中的膜污染机制及其防治的共性研究,准确评估不同废水处理过程中的纳滤膜污染特征,为合理选择膜污染防治策略提供依据.

　　2) 开发新型可靠的膜污染分析方法尤其是多种物质共同作用的膜污染机制研究方法,从微观层次研究污染物、膜表面及污染层之间的相互作用,揭示纳滤膜污染的形成机理.

　　3) 加强纳滤膜污染的在线监测技术的研究,实现纳滤膜污染的实时调控.

　　4) 建立纳滤膜深度处理废水过程中的计算机模拟技术,实现对不同废水纳滤膜污染的分析及预测.