廢水深度處理工藝分析（三）
2022-05-11 來自: 環保水圈 瀏覽次數:56
四、納濾膜技術在廢水深度處理中的膜污染調控方法（Control of nanofiltration membrane fouling in the advanced treatment of wastewater）
1、進水預處理
如前所述，進水水質與膜污染有著密切關系。在納濾膜處理廢水過程中，采取有效的進水預處理方法可以減緩膜污染，延長膜的使用周期。文獻中常用的進水預處理方法及效果如表 5所示。
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較多，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）。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用是控制膜污染的有效方法，張泉等指出，混凝與超濾、生物活性炭聯用能夠提高有機物、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。
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，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象，一般需將進水pH調節至偏酸性范圍（pH為5.5~6.5），Kaya等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。
表 5 常用納濾膜預處理方法及其對膜污染的影響效果
2、膜污染清洗
不論采取何種措施，膜污染的產生不可避免。采用物、化清洗方法對受污染膜進行清洗是納濾系統正常運行的重要保障。物理清洗方法包括水力方法、氣液脈沖、反沖洗滌和循環洗滌；化學清洗是利用化學試劑或清洗劑與造成膜污染的物質發生化學反應，恢復膜通量，表 6為常用的化學清洗劑及其作用。
表 6 納濾膜污染常用化學清洗劑及其作用
清洗體系的建立和膜污染的形成機制和類型有關，鑒于廢水水質的復雜性，采用單一清洗劑有時很難達到理想效果，因此需根據膜污染具體類型和形成過程，制定合理的清洗方案。Wang等對納濾膜處理抗生素制藥廢水不同預處理出水的清洗策略發現，處理MBR出水時，采用先堿洗后酸洗的清洗策略可以達到較好的清洗效果，但是處理MBR\GAC（顆?；钚蕴窟^濾）出水時，采用先酸洗后堿洗的效果較好，其原因是由于這2種出水中有機物/無機物比例不同，從而造成膜污染性質不同。羅敏等對淋浴污水的納濾膜污染分析及清洗方案研究發現，在膜污染產生過程中，膠體粒子和有機污染物在膜上沉積和吸附，形成膜表面的一層垢；碳酸鹽及金屬氧化物垢是逐漸形成的，沉積于膠體垢之上，并緩慢滲入膠體中，因此建立了先用酸性洗液去除上部污垢，并達到松動下層膠體的作用，然后再用堿性洗液清洗的清洗方案。采用超聲輔助酸清洗法對納濾處理含砷咸水的無機污染進行了清洗，比單純酸清洗可節省1/3~2/3的清洗時間，并可節省酸清洗劑用量。
五、結論和展望（Conclusions and future prospect）
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該技術推廣應用的關鍵所在。系統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方向包括：
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。
2、開發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測技術的研究，實現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，實現對不同廢水納濾膜污染的分析及預測。
