纳滤膜技术在废水深度处理中的膜污染及控制研究进展

纳滤(Nanofiltration)膜技术是实现废水再生利用的有效途径,但膜污染是限制其推广应用的主要因素之一.本文总结了纳滤膜技术在废水深度处理过程中的膜污染研究现状,分析了膜污染分析方法研究进展,并探讨了纳滤膜污染的控制策略,最后对今后的工作重点进行了展望,以期为纳滤膜技术在不同废水深度处理过程中的膜污染调控提供参考.     

催化湿式双氧水氧化处理煤气化废水纳滤浓液

以锆材反应釜为反应容器、硫酸亚铁为均相催化剂,采用催化湿式双氧水氧化法处理煤气化废水纳滤浓液。通过正交实验和单因素实验考察了H_2O_2投加量、ρ(H_2O_2)/ρ(Fe~(2+))、反应温度、反应压力和反应时间对处理效果的影响,通过GC-MS分析了反应前后的水质变化。结果表明,在最佳反应条件,即双氧水投加量为12‰、pH为3、ρ(H_2O_2)/ρ(Fe~(2+))=10∶1、反应温度为160℃、反应压力为1 MPa、反应时间为60 min下,UV_(254)去除率达90.3%、COD去除率达77.7%、TOC去除率达65.3%。水中大分子有机物基本被降解为小分子有机物,ρ(BOD_5)/ρ(COD)由0.02提升至0.41,可生化性大大提高,出水可进入含驯化嗜盐菌的生化系统中进行进一步处理。     

纳滤预处理测定景观水体中溶解性有机氮质量浓度及其分布特征

为了提高景观水体中DON测定的精确性,研究了纳滤(NF90、NF270)预处理前后水样中DON测定的变化,探讨了NF90、NF270对DIN的去除效果.结果表明,NF90和NF270预处理对NH4+-N、NO3--N和NO2--N的平均去除率分别为30.7%、55.9%、50.0%、73.1%、42.9%、72.0%,NF270对DIN的去除效果更好.常规方法测定DON的质量浓度范围为0.09～0.46 mg·L-1,采样点2处出现负值(-0.08 mg·L-1),DIN/TDN比率范围为85.3%～105%;NF90预处理测定DON的质量浓度范围为0.03～0.58 mg·L-1,DIN/TDN比率范围为76.1%～90.6%;NF270预处理测定DON的质量浓度范围为0.10～0.59 mg·L-1,DIN/TDN比率范围为47.5%～84.5%.这说明NF预处理能够有效去除水样中DIN,减少DON测定的标准偏差,增加了测定的精度.奥林匹克森林公园水体中DON分布的研究表明,水体DON呈现显著的季节性差异,并且南北园区也存在明显差异.北园11月、3月、5月DON较低,小于0.2 mg·L-1,7月质量浓度较高,南园5月DON较低,11月和3月较高,在0.40～0.65 mg·L-1之间.     

光催化/活性炭/纳滤组合工艺处理二级出水及对膜污染的控制

污水的资源化与回用可作为城市和各类建筑的非传统水源,必须满足相关水质标准,其中有机物一直是广泛关注的重要指标.本文采用华北某市大型污水厂的二级出水,研究了二氧化钛光催化氧化(UV-TiO_2)和颗粒活性炭(GAC)技术对溶解性有机物的去除特性以及对纳滤(NF)的膜污染控制特性,构建了UV-TiO_2/GAC/NF组合工艺,评价了组合工艺的有机物去除效能和膜污染控制作用,解析了影响NF膜污染程度的有机物种类和相对分子质量分布特征.结果表明,UV-TiO_2和GAC技术均可不同程度地缓解NF膜的不可逆污染、降低膜通量衰减速率; UV-TiO_2/GAC联用的不可逆膜污染程度比单独UV-TiO_2或GAC技术分别降低了48. 7%或61. 4%.类蛋白质和类腐殖质等有机污染物是不可逆膜污染的主要组分;相对分子质量为小于3×10~3和30×10~3～100×10~3的有机物是造成纳滤膜通量下降的主要因素. UV-TiO_2/GAC/NF组合工艺的COD、DOC和UV_(254)去除率为45. 7%、74. 5%和89. 2%,出水中COD、DOC和UV_(254)等有机物指标均得到有效去除.研究成果为城市和各类建筑非传统水源的深度净化与多途径回用提供了技术支持.     

某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

焦化废水纳滤浓水除氟试验研究

焦化废水采用纳滤工艺进行深度处理会产生大量高浓度的含氟纳滤浓水.针对高氟离子的纳滤浓水,对比考察了Ca(OH)2和CaCl2两种钙盐在焦化纳滤浓水中的除氟效果.研究了Ca(OH)2和CaCl2除氟药剂投加量,合适的pH值,以及纳滤浓水中氯离子、硫酸根离子对除氟的干扰作用.试验结果表明:采用CaCl2可将F-降至10 mg/L以下,最佳条件为初始pH调至10.0,CaCl2投加量为6 000 mg/L,出水pH呈弱碱性,出水中的氟离子低于10 mg/L,达到国家规定的废水排放标准,且采用工艺简便,运行稳定.     

东北地区高浓度垃圾渗滤液处理工艺分析

生活垃圾焚烧厂渗滤液成分复杂、污染物浓度高,对处理工艺要求高。文中采用"预处理+调节池+UASB+MBR+纳滤+反渗透"工艺处理渗滤液,该组合工艺具有系统稳定、工艺先进、出水水质较好等特点。介绍了东北地区某生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处理工程实际应用,着重分析了深度处理工艺、浓缩液回喷系统。     

城市污水厂尾水深度处理工艺的研究

目前我国水资源危机日益加重,水回用的必要性日益凸显,而针对不同回用途径拟定不同的回用水处理工艺,是在保障节能环保的前提下合理配置资源的有效方式。研究对象为某污水厂二级出水,针对不同回用途径,分析各工艺出水水质保障率以确定适宜的深度处理工艺。研究结果表明:活性炭工艺对浊度、总氮、氨氮、总磷、溶解性总固体、有机污染物等指标的去除效果均优于混凝—沉淀—过滤工艺,而纳滤工艺对上述指标的去除效果均明显优于混凝—沉淀—过滤工艺和活性炭工艺,尤其体现在无机离子和重金属离子、有机污染物去除方面。纳滤工艺对于水质要求较高的回用途径,其优势较传统的深度处理工艺比较明显,其出水可作为城市污水回用于农业用水、景观环境用水、工业用水和城市杂用水。     

焚烧飞灰协同去除垃圾渗滤液纳滤膜浓缩液中CODCr的特性研究

城市生活垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液膜浓缩液的环境无害化处置已成为目前行业和政府管理部门亟待解决的难题.遵循“以废治废”的研究思路,利用填料柱开展了生活垃圾焚烧飞灰去除NF（纳滤）膜浓缩液中COD_Cr的特性研究,重点研究了不同淋滤速率（40、60、80 mL/h）、填料层厚度（5、15、25 cm）条件下NF膜浓缩液中COD_Cr随淋滤时间的去除效果.结果表明:NF膜浓缩液中COD_Cr的去除主要依靠飞灰的吸附、化学沉淀以及截留作用;淋滤速率对NF膜浓缩液中COD_Cr的去除效果影响很小,COD_Cr去除率随填料层厚度增加而增大;当填料层厚度为15 cm、淋滤速率为60 mL/h时,飞灰对垃圾渗滤液纳滤膜浓缩液中COD_Cr的去除效果总体达到最佳,且相应灰渣的含盐量以及Pb、Zn、Cu、Cd、Cr的浸出毒性均显著降低.研究显示,最佳条件下飞灰对NF膜浓缩液COD_Cr去除率可达40%以上.      

纳滤在水处理与回用中的应用现状与展望

纳滤(nanofiltration,NF)作为一种分离效果介于超滤和反渗透之间的膜过滤技术,在过滤过程中同时兼具物理孔隙产生的筛分效应和膜面电荷产生的道南效应作用.纳滤对水中的大多数有机物和多价盐离子具有很高的截留率,而对单价离子截留率较低,因而对单价多价盐具有良好的选择分离特性,近年来在饮用水软化、污水深度处理与回用、工业过程浓缩分离等方面得到了较为广泛的应用.据估计,到2019年纳滤膜的全球市场份额将达到4.451亿美元,同时在2015—2019年间将保持高达15.6%的年复合增长率(compound annual growth rate,CAGR).本文总结了目前市场上的纳滤膜品种、产品性能以及纳滤膜在水处理与回用中应用情况,并针对纳滤膜在应用中存在的问题提出了可行的方法和建议,最后对纳滤膜未来的发展方向提出了展望.