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反渗透技术在难降解有机污废水处理中的应用

      以反渗透（RO）为核心的膜分离技术因其高效、占地面积小、产水水质高、运行可靠、易实现自动控制和集成化等优势，为获得高品质的再生水提供了重要的技术保障，从而成为了21世纪水处理领域的关键技术。上期我们了解到了什么是RO膜分离技术以及反渗透技术在高矿化度废水处理中的应用。这期我们继续分享反渗透技术在难降解有机污废水处理中的应用。

      1，印染废水和石化废水的处理

      印染废水由于其包含大量染料、浆料以及其他无机盐、酸碱等成分，具有水量大、有机污染物含量高、水质变化大、可生化性差等特点。其色度可高达4000倍。

      采用臭氧-曝气生物滤池（O3-BAF）作为预处理，与超滤（UF）和反渗透（RO）双膜系统组合的深度处理方法，处理印染纺织废水。在处理过程中，首先利用臭氧初步降解废水中的难降解有机物以提高其可生化性，然后利用生物滤池进行生物降解和过滤，使水中的化学需氧量（COD）降低到27.4mg/L、悬浮物（SS）小于5mg/L。出水通过多介质过滤器过滤，其中装填石英砂和锰砂组合滤料，进一步吸附滤除水中的SS、胶体细菌、病毒等杂质。然后经UF处理使RO进水稳定在浊度小于0.4NTU、饱和指数在0.4到1.5之间。为了避免在膜表面产生微生物污染，系统在UF进水前加入次氯酸钠消毒剂。UF出水通过高压泵进入保安过滤器，出水加阻垢剂和亚硫酸钠还原剂进入RO。经过该工艺处理，最终产水pH为7.4到7.9、电导率50到200微秒/厘米、总硬度为2到10毫克/升、总碱度25到60毫克/升，达到了生产回用水水质标准。

      石化污水具有水量和水质波动大、污染物成分复杂的特点，其中生产中带入的油含量最高可达30克/升、硫化物接近50毫克/升，COD约为1克/升，各种盐的质量浓度接近12克/升，还含有挥发酚等有毒有害物。

      对于污废水中的各种形态的油，一般采用重力隔油池回收和气浮脱出处理，可使出水中油的质量浓度降至30毫克/升以下。王晓阳首先利用隔油池去除石化污水中的大部分可浮油；然后调节污水pH至8到8.5，投加催化剂、曝气氧化水中硫化物，使出水中硫化物浓度控制在5毫克/升以下；通过气浮去除污水中的悬浮物和乳化态油；然后在先缺氧后好氧的环境下，利用微生物将水中的有机物和氨氮降解为二氧化碳、水和氮气（即2A/O两段生物处理工艺）；再经快速过滤、UF和活性炭吸附进一步脱出水中的SS和有机物后，进入RO系统。最终处理产水中的盐浓度降至500毫克/升，作为生产补充水使用。

      膜生物反应器（MBR）工艺是将膜过滤工艺与传统活性污泥法进行有机结合，在活性污泥池中直接加入帘式微滤（MF）或UF膜组件代替二沉池进行泥水分离，在有效截留废水中SS的同时，可高效降解有机物，获得稳定的产水水质。具有污泥龄、污泥浓度等技术条件调控空间大，出水水质标准高、设备占地面积小、易实现集成化等优点。利用MBR代替生化处理、多介质过滤和UF作为RO的预处理，可大大缩短RO水处理工艺流程。

      山东某大型纺织染整企业首先利用水解酸化池将印染废水中的大分子有机物厌氧酸化分解成可生化性高的小分子有机物，再依靠重力自流进入MBR生化池，经过充分吸附、氧化和降解、滤过作用，将废水中COD降至110毫克/升以内、SS几乎不能有效检出，基本满足RO进水水质要求。工程设计处理规模为10000立方米/天，回用水的处理费用预计为3.92元/立方米。

      由此可见，相较于UF+RO双膜法，MBR+RO双膜法因工艺流程缩短，不仅生产管理简化，而且水处理成本相对较低，更适用于难降解有机污废水的深度处理。

      2，垃圾渗滤液的深度处理

      垃圾渗滤液主要来源于填埋场的降水，其污染物主要来源于微生物对垃圾的分解和降水淋溶。这种水质非常复杂且波动大，其COD远高于城市污水，最高可达30000mg/L。同时，垃圾渗滤液的可生化性很差。此外，渗滤液还可能含有多种金属离子，如Fe2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+等。在发酵阶段，Fe2+的浓度甚至高达2000mg/L，Ca2+高达4000mg/L。

      尽管A/O二段生化处理工艺已被广泛用于垃圾渗滤液的有机物降解和脱氮处理，但其出水效果并不稳定。为了解决这个问题，姜彦超等人在利用机械过滤的基础上，采用了UF膜与A/O结合构成的MBR工艺，以强化其对垃圾渗滤液中有机物的去除率。出水经过UF膜水泥分离后进入纳滤（NF）系统。纳滤系统能有效分离MBR产水中分子量为200到2000的有机物和部分高价金属离子。通过组合MBR、NF和RO三膜联合处理工艺，组成了一个有效的处理流程。研究结果表明，该工艺运行效果良好，出水水质达到生活垃圾填埋场污染控制标准。在运行过程中，当NF出水满足排放要求时，产水可直接排放，否则利用后续的RO系统继续处理。

      利用A/O-MBR+NF+RO工艺处理垃圾渗滤液的研究中发现，向A/O反应器中加入活性炭不仅可改善系统对有机物和重金属的去除效果，同时还能减轻膜污染。

      对于高污染、难降解的垃圾渗滤液，经过生化处理及MBR降解和过滤后，出水中仍会残留一定量的小分子有机物和较强的微生物代谢产物。在RO前引入NF可以缓解这部分有机物可能与高浓度金属离子在RO膜表面形成复杂的无机有机复合污染，从而保证RO系统的稳定运行。

      结语：

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      下期继续分享反渗透技术在难降解有机污废水处理中的应用，敬请期待。

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