隨著城市的不斷擴(kuò)張，城市垃圾越來越多，垃圾焚燒法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但是焚燒法所產(chǎn)生的垃圾滲濾液極難處理，它具有COD高、氨氮高、BOD/COD比值偏低等特點[1-3]，因此通常使用生化法處理。由于垃圾滲濾液組成成分的復(fù)雜性，單一的處理方法不能使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在生物法處理后的出水中仍含有很多難降解物質(zhì)和重金屬，使用膜法進(jìn)行深度處理是目前比較有效的方法之一。一般常用的是超濾膜、納濾膜[4-6]、反滲透膜[7]，由于垃圾滲濾液的難處理性，通常使用多種膜集成工藝處理。  

韓國的Ahn等[8]采用管式MBR+RO工藝對某省垃圾場滲濾液進(jìn)行了試驗研究，COD平均去除率為97%，處理效果很好。王薇等[9]采用MBR和納濾集成工藝處理垃圾滲濾液結(jié)果表明，納濾對COD、色度的脫除情況很好，試驗過程中膜性能穩(wěn)定，透過通量和脫鹽率的變化不大。左俊芳等[10]采用碟管式反滲透（DTRO）處理垃圾滲濾液，出水水質(zhì)穩(wěn)定且能達(dá)到國家生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)中水污染物排放控制要求。  

綜上所述，膜法應(yīng)用于垃圾滲濾液已是比較成熟的辦法，但膜法也有其缺點。武江津等[11]分析了膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的優(yōu)勢和不足，該技術(shù)具有受原水水質(zhì)影響小、出水水質(zhì)好、運行穩(wěn)定和占地面積小等優(yōu)點，在垃圾滲濾液等高濃度、難降解廢水的處理中具有明顯的優(yōu)勢，但是存在運行費用高以及濃縮液需要進(jìn)一步處理的問題。  

本文采用T-MBR+NF+RO工藝處理垃圾焚燒廠滲濾液，目標(biāo)是使出水達(dá)到國家生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)中水污染物排放控制的要求。納濾濃縮水因其COD、含鹽量很高并且呈堿性，適合采用石灰混凝法處理，處理后的上清液重新回到系統(tǒng)中繼續(xù)深度處理，排出的混凝劑進(jìn)行干燥處理，從而提高了水的回收率并解決了膜法水處理中濃縮水處理的問題。  

1試驗部分  

1.1試劑與儀器  

試驗設(shè)備和材料：微型高壓隔膜泵，型號DP-130；納濾膜為陶氏NF270-400，膜材料為聚酰胺，有機(jī)物脫除率在80%以上，Ca2+脫除率在40%～60%，操作壓力0.6MPa時純水通量64.36L·m-2·h-1，pH適用范圍2～11，總有效面積為0.0018m2。  

反滲透膜為沃頓產(chǎn)品，脫鹽率95.3%，操作壓力1MPa時，純水通量32.5L·m-2·h-1，總有效面積為0.0018m2。  

試驗試劑：鹽酸，氫氧化鈉，氫氧化鈣，過硫酸鉀，重鉻酸鉀，硫酸亞鐵氨等，均為分析純。  

1.2試驗用水  

試驗處理的是天津雙港垃圾焚燒處理廠垃圾滲濾液經(jīng)管式膜MBR處理后的出水，大部分COD、氨氮、懸浮物等污染物已被去除，其水質(zhì)為：COD為507～1635mg·L-1，氨氮質(zhì)量濃度10～186mg·L-1，電導(dǎo)6.43～10.09mS·cm-1，pH為8.06～9.20，色度300～700倍，硬度1998～2717mg·L-1，濁度0.603～0.874NTU，基本滿足納濾進(jìn)水水質(zhì)要求。  

1.3試驗裝置  

工藝流程如圖1所示。工藝采用序批式間歇進(jìn)水，T-MBR出水進(jìn)入進(jìn)水箱，經(jīng)隔膜泵加壓后通過納濾膜分離，納濾系統(tǒng)回收率為80%，納濾產(chǎn)水進(jìn)入中間水箱經(jīng)隔膜泵加壓通過反滲透膜分離，反滲透系統(tǒng)回收率為77%，產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水箱，濃水回流到進(jìn)水箱；積蓄到一定量的納濾濃水放入混凝水箱，投入一定量的石灰乳，先快速攪拌30～60s（轉(zhuǎn)速300r·min-1），接著中速條件攪拌10min（轉(zhuǎn)速100r·min-1），最后慢速攪拌15min（轉(zhuǎn)速50r·min-1），攪拌結(jié)束并靜置沉降30min后，50%的清液調(diào)節(jié)pH呈中性后回到進(jìn)水箱繼續(xù)深度處理，沉淀物排出。整個系統(tǒng)水的總回收率為86%。試驗過程在常溫下進(jìn)行，試驗溫度20～30℃。清洗使用0.01mol·L-1鹽酸，無壓力沖洗。  

圖1納濾反滲透試驗裝置及工藝流程  

Fig.1Theexperimentalsetupandflowchartofnanofiltrationandreverseosmosis  

1.4分析方法和儀器  

試驗主要監(jiān)測水質(zhì)指標(biāo)包括：COD、NH3-N、pH、硬度，各項水質(zhì)指標(biāo)均按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）中的分析方法分析。  

COD：重鉻酸鉀法；氨氮：納氏試劑法；總氮：UV2450紫外分光光度法；pH：PHS-25玻璃電極pH計；電導(dǎo)：DDB-303A便攜式電導(dǎo)率儀；硬度：EDTA-絡(luò)合滴定法；濁度：2011N濁度儀；重金屬：180-80原子吸收光譜儀。  

2結(jié)果與討論  

2.1濁度去除效果  

管式膜出水作為納濾膜的進(jìn)水，其濁度為1.40NTU，符合納濾膜進(jìn)水的濁度要求，納濾的出水濁度為0.185NTU，說明納濾膜對水中懸浮物有很好的去除效果，為后續(xù)反滲透膜正常運行提供了保證。反滲透膜出水濁度為0.095NTU，說明反滲透膜對懸浮物去除的更徹底。  

2.2電導(dǎo)率  

電導(dǎo)率反映了水體中的含鹽量，可作為納濾膜去除離子性能的重要指標(biāo)。納濾過程中電導(dǎo)率的變化如圖2所示。  

由圖2可以看出，進(jìn)水電導(dǎo)率為3080～8240S·cm-1，納濾出水電導(dǎo)率為2660～6700μS·cm-1，納濾膜的脫鹽率相對穩(wěn)定，保持在10%～20%。納濾膜的脫鹽率較低，這是由于MBR出水中含有大量的一價離子，而二價及其以上的離子所占比例相對較小的緣故。  

反滲透出水電導(dǎo)率的平均值為418μS·cm-1，對鹽類去除率初期達(dá)96%，隨著運行時間的延長，膜受到一定污染截留率會有所下降，但平均去除率為90.7%，這證實了反滲透脫鹽的高效性。  

2.3COD去除效果  

COD的去除效果如圖3所示，可以看出進(jìn)水COD在597～1087mg·L-1之間，在操作壓力為0.6MPa時，經(jīng)過納濾膜處理后，出水COD降到了200mg·L-1以下，平均去除率為85.8%，這對于垃圾滲濾液這種高濃度的有機(jī)廢水而言是相當(dāng)高效的。這是由于經(jīng)過了MBR的生化降解和過濾，MBR出水中的大分子及可生化有機(jī)物濃度已經(jīng)大大降低，但仍然含有大量的難以降解的腐殖酸、棕黃酸等，其分子量大于納濾膜截留的分子量，所以納濾處理可以取得很好的去除效果。但是根據(jù)垃圾滲濾液排放限值的規(guī)定，納濾出水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要反滲透膜進(jìn)行深度處理，經(jīng)反滲透膜處理COD降到50mg·L-1以下，平均去除率為76.7%，反滲透膜COD去除率低于納濾膜可能是因為進(jìn)水經(jīng)過納濾膜處理后COD低的緣故。  

2.4總氮去除效果  

總氮的去除效果如圖4所示，納濾膜處理對總氮的處理效果因進(jìn)水而異，進(jìn)水高則出水高，進(jìn)水低則出水低，平均去除率為30%，這是由于納濾膜的孔徑大，不能截住離子狀態(tài)的硝態(tài)氮。反滲透出水總氮小于40mg·L-1，平均去除率為75%，說明反滲透對總氮的去除效果很好。  

2.5硬度去除效果  

硬度的去除效果如圖5所示，進(jìn)水硬度在1860～3580mg·L-1之間，納濾膜對二價的Ca2+和Mg2+等硬度離子的平均去除率為67%，納濾出水中硬度在702～1081mg·L-1，這是由于納濾膜孔徑大，對二價離子的截留不夠徹底，但是為后續(xù)的反滲透工藝去除了大部分硬度，延長了反滲透膜的使用壽命。反滲透膜的硬度平均去除率為94.8%，反滲透出水硬度在26.8～87.4mg·L-1，說明反滲透膜對硬度脫高效性。  

2.6重金屬  

經(jīng)過生物反應(yīng)器處理后的出水，經(jīng)納濾膜處理后，Ni、Cr的出水質(zhì)量濃度分別為0.12、0.06mg·L-1，重金屬含量基本能夠達(dá)標(biāo)。  

試驗數(shù)據(jù)表明，納濾和反滲透可以有效去除COD、總氮、硬度、重金屬等，出水各指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到垃圾滲濾液排放限值（GB16889－2008）。  

2.7通量  

2.7.1納濾純水通量  

納濾是以壓力為驅(qū)動力的膜分離過程，在壓力分別為0.5、0.6、0.7、0.8MPa時，納濾膜純水通量為93.01、117.25、133.77、147.99L·m-2·h-1?？梢钥闯觯瑝毫υ酱?，通量越大，但是隨著壓力越大，濃差極化也會越大，另外由于膜的壓密化，通量與壓力不是成正比增加的，也不會無限制的擴(kuò)大。隨著壓力的提高，膜通量的增大有減緩的趨勢。  

2.7.2納濾運行及清洗通量  

操作壓力為0.6MPa時，連續(xù)運行280min，膜通量由46.90L·m-2·h-1下降到22.83L·m-2·h-1，將壓力降為0，用濃度0.01mol·L-1的鹽酸清洗5min，再用清水沖洗15min，繼續(xù)運行時，通量恢復(fù)到41.98L·m-2·h-1。  

2.7.3反滲透純水通量  

在壓力分別為0.7、0.8、0.9、1.0MPa時，反滲透純水通量為28.86、30.8、31.7、32.5L·m-2·h-1。可以看出，壓力越大，反滲透膜的純水通量越大。隨著壓力的提高，膜通量的增大有減緩的趨勢。這是因為過高的操作壓力會加速膜的壓密化，使膜通量過快衰減，影響膜的使用壽命。在實際使用過程中回收率過高，會使?jié)馑畟?cè)流量過小，濃度過高，不利于水垢排出，加劇濃差極化使膜表面結(jié)垢。  

2.7.4反滲透運行及清洗通量  

操作壓力為0.8MPa時，連續(xù)運行280min，膜通量由7.27L·m-2·h-1下降到3.38L·m-2·h-1，將壓力降為0，用0.01mol·L-1的鹽酸清洗5min，再用清水沖洗15min，繼續(xù)運行時，通量恢復(fù)到6.95L·m-2·h-1。  

2.8濃縮水處理  

納濾濃縮水因其COD、含鹽量等均很高，污染性很大，所以不能隨意排放。本文中納濾系統(tǒng)回收率為80%，其濃縮水pH為9.30，偏堿性且硬度高，使用石灰混凝能夠軟化水質(zhì)并且去除COD、重金屬等污染物，偏堿性的水中HCO3-較少，石灰乳中的Ca2+能夠直接和CO32-生成沉淀，因此采取石灰混凝法能夠更高效，更經(jīng)濟(jì)的處理濃縮水。  

試驗時，用氫氧化鈣粉末配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的石灰乳溶液，按照不同投加量依次投加并攪拌，石灰乳所產(chǎn)生的混凝作用能夠降低濃水中的硬度和COD，其上清液加酸調(diào)節(jié)pH后回到納濾進(jìn)水處繼續(xù)進(jìn)行深度處理，這樣不僅減少了濃縮水的排出，而且提高了整個系統(tǒng)的水回收率。  

由圖6可以看出，隨著石灰投加量的增加，COD的去除率逐漸增加，當(dāng)石灰投加量為3g·L-1時，COD去除率達(dá)到31%。繼續(xù)增加石灰的投加量仍可以使COD去除率增加，但其增加幅度不明顯。這是由于隨著石灰投加量的增加，水樣中的CO32-和一些金屬離子（如Fe3+、Mg2+）會生成具有較大吸附能力的CaCO3和氫氧化物沉淀，將水樣中的污染物吸附網(wǎng)捕下來，從而達(dá)到去除COD的目的。  

同時石灰對硬度的去除也有顯著效果，當(dāng)石灰投加量為3g·L-1時，硬度的去除率達(dá)到89%，但繼續(xù)投加石灰，水中硬度反而有所升高。這是因為向水中投加石灰，可以與水中的HCO3-離子反應(yīng)，生成CO32-，再與水中的Ca2+生成CaCO3沉淀，同時，石灰還與水中的Mg2+及其它重金屬離子（如Fe3+、Al3+）生成沉淀而被去除，導(dǎo)致水硬度的降低。隨著石灰加入量的增加，相應(yīng)的離子去除率升高，水的硬度去除率增加。當(dāng)石灰投加到一定量時，相應(yīng)離子基本被完全去除，繼續(xù)加入石灰，水中Ca2+增加，硬度也就相應(yīng)增加了，硬度去除率降低。  

綜上所述，石灰投加量在3g·L-1時，COD去除率為31%，硬度去除率為89%，COD去除率增長最快并且硬度去除率最高，建議石灰投加量為3g·L-1，其上清液pH為10.36，需要加酸調(diào)節(jié)pH成中性后，再回到納濾系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行深度處理，這樣減少了濃縮水的排放，使系統(tǒng)的水總回收率比濃水全部排放時提高了14%。

3結(jié)論  

探討了經(jīng)過MBR法處理后的垃圾滲濾液采用納濾-反滲透法垃進(jìn)行深度處理的可行性，并對產(chǎn)生的納濾濃縮水進(jìn)行了石灰混凝處理。結(jié)果表明，納濾和反滲透可以有效去除污水中的COD、總氮、硬度、重金屬等，出水各指標(biāo)能夠穩(wěn)定達(dá)到垃圾滲濾液排放限值，通量在較長時間內(nèi)能夠保持穩(wěn)定，清洗后可以有效恢復(fù)其通量。納濾濃縮水經(jīng)過石灰混凝后，當(dāng)石灰投加量為3g·L-1時COD去除率為31%，硬度去除率達(dá)到89%?；炷蟮纳锨逡夯氐郊{濾系統(tǒng)繼續(xù)處理，系統(tǒng)的水總回收率為86%。

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