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反滲透技術(shù)在難降解有機(jī)污廢水處理中的應(yīng)用

      以反滲透（RO）為核心的膜分離技術(shù)因其高效、占地面積小、產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行可靠、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和集成化等優(yōu)勢(shì)，為獲得高品質(zhì)的再生水提供了重要的技術(shù)保障，從而成為了21世紀(jì)水處理領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。上期我們了解到了什么是RO膜分離技術(shù)以及反滲透技術(shù)在高礦化度廢水處理中的應(yīng)用。這期我們繼續(xù)分享反滲透技術(shù)在難降解有機(jī)污廢水處理中的應(yīng)用。

      1，印染廢水和石化廢水的處理

      印染廢水由于其包含大量染料、漿料以及其他無機(jī)鹽、酸堿等成分，具有水量大、有機(jī)污染物含量高、水質(zhì)變化大、可生化性差等特點(diǎn)。其色度可高達(dá)4000倍。

      采用臭氧-曝氣生物濾池（O3-BAF）作為預(yù)處理，與超濾（UF）和反滲透（RO）雙膜系統(tǒng)組合的深度處理方法，處理印染紡織廢水。在處理過程中，首先利用臭氧初步降解廢水中的難降解有機(jī)物以提高其可生化性，然后利用生物濾池進(jìn)行生物降解和過濾，使水中的化學(xué)需氧量（COD）降低到27.4mg/L、懸浮物（SS）小于5mg/L。出水通過多介質(zhì)過濾器過濾，其中裝填石英砂和錳砂組合濾料，進(jìn)一步吸附濾除水中的SS、膠體細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)。然后經(jīng)UF處理使RO進(jìn)水穩(wěn)定在濁度小于0.4NTU、飽和指數(shù)在0.4到1.5之間。為了避免在膜表面產(chǎn)生微生物污染，系統(tǒng)在UF進(jìn)水前加入次氯酸鈉消毒劑。UF出水通過高壓泵進(jìn)入保安過濾器，出水加阻垢劑和亞硫酸鈉還原劑進(jìn)入RO。經(jīng)過該工藝處理，最終產(chǎn)水pH為7.4到7.9、電導(dǎo)率50到200微秒/厘米、總硬度為2到10毫克/升、總堿度25到60毫克/升，達(dá)到了生產(chǎn)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

      石化污水具有水量和水質(zhì)波動(dòng)大、污染物成分復(fù)雜的特點(diǎn)，其中生產(chǎn)中帶入的油含量最高可達(dá)30克/升、硫化物接近50毫克/升，COD約為1克/升，各種鹽的質(zhì)量濃度接近12克/升，還含有揮發(fā)酚等有毒有害物。

      對(duì)于污廢水中的各種形態(tài)的油，一般采用重力隔油池回收和氣浮脫出處理，可使出水中油的質(zhì)量濃度降至30毫克/升以下。王曉陽首先利用隔油池去除石化污水中的大部分可浮油；然后調(diào)節(jié)污水pH至8到8.5，投加催化劑、曝氣氧化水中硫化物，使出水中硫化物濃度控制在5毫克/升以下；通過氣浮去除污水中的懸浮物和乳化態(tài)油；然后在先缺氧后好氧的環(huán)境下，利用微生物將水中的有機(jī)物和氨氮降解為二氧化碳、水和氮?dú)猓?A/O兩段生物處理工藝）；再經(jīng)快速過濾、UF和活性炭吸附進(jìn)一步脫出水中的SS和有機(jī)物后，進(jìn)入RO系統(tǒng)。最終處理產(chǎn)水中的鹽濃度降至500毫克/升，作為生產(chǎn)補(bǔ)充水使用。

      膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝是將膜過濾工藝與傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在活性污泥池中直接加入簾式微濾（MF）或UF膜組件代替二沉池進(jìn)行泥水分離，在有效截留廢水中SS的同時(shí)，可高效降解有機(jī)物，獲得穩(wěn)定的產(chǎn)水水質(zhì)。具有污泥齡、污泥濃度等技術(shù)條件調(diào)控空間大，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高、設(shè)備占地面積小、易實(shí)現(xiàn)集成化等優(yōu)點(diǎn)。利用MBR代替生化處理、多介質(zhì)過濾和UF作為RO的預(yù)處理，可大大縮短RO水處理工藝流程。

      山東某大型紡織染整企業(yè)首先利用水解酸化池將印染廢水中的大分子有機(jī)物厭氧酸化分解成可生化性高的小分子有機(jī)物，再依靠重力自流進(jìn)入MBR生化池，經(jīng)過充分吸附、氧化和降解、濾過作用，將廢水中COD降至110毫克/升以內(nèi)、SS幾乎不能有效檢出，基本滿足RO進(jìn)水水質(zhì)要求。工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為10000立方米/天，回用水的處理費(fèi)用預(yù)計(jì)為3.92元/立方米。

      由此可見，相較于UF+RO雙膜法，MBR+RO雙膜法因工藝流程縮短，不僅生產(chǎn)管理簡(jiǎn)化，而且水處理成本相對(duì)較低，更適用于難降解有機(jī)污廢水的深度處理。

      2，垃圾滲濾液的深度處理

      垃圾滲濾液主要來源于填埋場(chǎng)的降水，其污染物主要來源于微生物對(duì)垃圾的分解和降水淋溶。這種水質(zhì)非常復(fù)雜且波動(dòng)大，其COD遠(yuǎn)高于城市污水，最高可達(dá)30000mg/L。同時(shí)，垃圾滲濾液的可生化性很差。此外，滲濾液還可能含有多種金屬離子，如Fe2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+等。在發(fā)酵階段，F(xiàn)e2+的濃度甚至高達(dá)2000mg/L，Ca2+高達(dá)4000mg/L。

      盡管A/O二段生化處理工藝已被廣泛用于垃圾滲濾液的有機(jī)物降解和脫氮處理，但其出水效果并不穩(wěn)定。為了解決這個(gè)問題，姜彥超等人在利用機(jī)械過濾的基礎(chǔ)上，采用了UF膜與A/O結(jié)合構(gòu)成的MBR工藝，以強(qiáng)化其對(duì)垃圾滲濾液中有機(jī)物的去除率。出水經(jīng)過UF膜水泥分離后進(jìn)入納濾（NF）系統(tǒng)。納濾系統(tǒng)能有效分離MBR產(chǎn)水中分子量為200到2000的有機(jī)物和部分高價(jià)金屬離子。通過組合MBR、NF和RO三膜聯(lián)合處理工藝，組成了一個(gè)有效的處理流程。研究結(jié)果表明，該工藝運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)。在運(yùn)行過程中，當(dāng)NF出水滿足排放要求時(shí)，產(chǎn)水可直接排放，否則利用后續(xù)的RO系統(tǒng)繼續(xù)處理。

      利用A/O-MBR+NF+RO工藝處理垃圾滲濾液的研究中發(fā)現(xiàn)，向A/O反應(yīng)器中加入活性炭不僅可改善系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物和重金屬的去除效果，同時(shí)還能減輕膜污染。

      對(duì)于高污染、難降解的垃圾滲濾液，經(jīng)過生化處理及MBR降解和過濾后，出水中仍會(huì)殘留一定量的小分子有機(jī)物和較強(qiáng)的微生物代謝產(chǎn)物。在RO前引入NF可以緩解這部分有機(jī)物可能與高濃度金屬離子在RO膜表面形成復(fù)雜的無機(jī)有機(jī)復(fù)合污染，從而保證RO系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

      結(jié)語：

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      下期繼續(xù)分享反滲透技術(shù)在難降解有機(jī)污廢水處理中的應(yīng)用，敬請(qǐng)期待。

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