隨著城市的不斷擴(kuò)張，城市垃圾越來(lái)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(diǎn)[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(guó)的Ahn 等[8]采用管式MBR+RO 工藝對(duì)某省垃圾場(chǎng)滲濾液進(jìn)行了試驗(yàn)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(duì)COD、色度的脫除情況很好，試驗(yàn)過(guò)程中膜性能穩(wěn)定，透過(guò)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(guó)家生活垃圾填埋場(chǎng)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(diǎn)。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(shì)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(yùn)行穩(wěn)定和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，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(shì)，但是存在運(yùn)行費(fèi)用高以及濃縮液需要進(jìn)一步處理的問(wèn)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(guó)家生活垃圾填埋場(chǎng)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(wèn)題。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試驗(yàn)設(shè)備和材料：微型高壓隔膜泵，型號(hào)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0.6 MPa 時(shí)純水通量64.36 L·m-2·h-1，pH 適用范圍2～11，總有效面積為0.001 8 m2。

反滲透膜為沃頓產(chǎn)品，脫鹽率95.3%，操作壓力1 MPa 時(shí)，純水通量32.5 L·m-2·h-1，總有效面積為0.001 8 m2。

試驗(yàn)試劑：鹽酸，氫氧化鈉，氫氧化鈣，過(guò)硫酸鉀，重鉻酸鉀，硫酸亞鐵氨等，均為分析純。

1.2 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)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507～1 635 mg·L-1，氨氮質(zhì)量濃度10～186 mg·L-1，電導(dǎo)6.43～10.09 mS·cm-1，pH 為8.06～9.20，色度300～700 倍，硬度1 998～2 717 mg·L-1，濁度0.603～0.874 NTU，基本滿足納濾進(jìn)水水質(zhì)要求。

1.3 試驗(yàn)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(guò)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(guò)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30～60 s（轉(zhuǎn)速300 r·min-1），接著中速條件攪拌10 min（轉(zhuǎn)速100r·min-1），最后慢速攪拌15 min（轉(zhuǎn)速50 r·min-1），攪拌結(jié)束并靜置沉降30 min 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(gè)系統(tǒng)水的總回收率為86%。試驗(yàn)過(guò)程在常溫下進(jìn)行，試驗(yàn)溫度20～30℃。清洗使用0.01 mol·L-1鹽酸，無(wú)壓力沖洗。

圖1 納濾反滲透試驗(yàn)裝置及工藝流程

Fig.1 The experimental setup and flow chart of nanofiltration and reverse osmosis

1.4 分析方法和儀器

試驗(yàn)主要監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)包括：COD、NH3-N、pH、硬度，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均按照《水和廢水監(jiān)測(cè)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(jì)；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0.185 NTU，說(shuō)明納濾膜對(duì)水中懸浮物有很好的去除效果，為后續(xù)反滲透膜正常運(yùn)行提供了保證。反滲透膜出水濁度為0.095 NTU，說(shuō)明反滲透膜對(duì)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(guò)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3 080～8 240S·cm-1，納濾出水電導(dǎo)率為2 660～6 700 μS·cm-1，納濾膜的脫鹽率相對(duì)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(jià)離子，而二價(jià)及其以上的離子所占比例相對(duì)較小的緣故。

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

2.3 COD 去除效果

COD 的去除效果如圖3 所示，可以看出進(jìn)水COD 在597～1 087 mg·L-1 之間，在操作壓力為0.6MPa 時(shí)，經(jīng)過(guò)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(duì)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(guò)了MBR 的生化降解和過(guò)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50 mg·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?yàn)檫M(jìn)水經(jīng)過(guò)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(duì)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40 mg·L-1，平均去除率為75%，說(shuō)明反滲透對(duì)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1 860～3 580 mg·L-1 之間，納濾膜對(duì)二價(jià)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702～1 081 mg·L-1，這是由于納濾膜孔徑大，對(duì)二價(jià)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(zhǎng)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26.8～87.4 mg·L-1，說(shuō)明反滲透膜對(duì)硬度脫高效性。

2.6 重金屬

經(jīng)過(guò)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、0.06 mg·L-1，重金屬含量基本能夠達(dá)標(biāo)。

試驗(yàn)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（GB 16889－2008）。

2.7 通量

2.7.1 納濾純水通量

納濾是以壓力為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程，在壓力分別為0.5、0.6、0.7、0.8 MPa 時(shí)，納濾膜純水通量為93.01、117.25、133.77、147.99 L·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(huì)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(huì)無(wú)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(shì)。

2.7.2 納濾運(yùn)行及清洗通量

操作壓力為0.6 MPa 時(shí)，連續(xù)運(yùn)行280 min，膜通量由46.90 L·m-2·h-1 下降到22.83 L·m-2·h-1，將壓力降為0，用濃度0.01 mol·L-1 的鹽酸清洗5 min，再用清水沖洗15 min，繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，通量恢復(fù)到41.98 L·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、1.0 MPa 時(shí)，反滲透純水通量為28.86、30.8、31.7、32.5 L·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(shì)。這是因?yàn)檫^(guò)高的操作壓力會(huì)加速膜的壓密化，使膜通量過(guò)快衰減，影響膜的使用壽命。在實(shí)際使用過(guò)程中回收率過(guò)高，會(huì)使?jié)馑畟?cè)流量過(guò)小，濃度過(guò)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(yùn)行及清洗通量

操作壓力為0.8 MPa 時(shí)，連續(xù)運(yùn)行280 min，膜通量由7.27 L·m-2·h-1 下降到3.38 L·m-2·h-1，將壓力降為0，用0.01 mol·L-1 的鹽酸清洗5 min，再用清水沖洗15 min，繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，通量恢復(fù)到6.95 L·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(yàn)時(shí)，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(gè)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3 g·L-1時(shí)，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(huì)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(lái)，從而達(dá)到去除COD 的目的。

同時(shí)石灰對(duì)硬度的去除也有顯著效果，當(dāng)石灰投加量為3 g·L-1 時(shí)，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?yàn)橄蛩�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(shí)，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(shí)，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3 g·L-1 時(shí)，COD 去除率為31%，硬度去除率為89%，COD 去除率增長(zhǎng)最快并且硬度去除率最高，建議石灰投加量為3 g·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(shí)提高了14%。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

探討了經(jīng)過(guò)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(duì)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(zhǎng)時(shí)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(guò)石灰混凝后，當(dāng)石灰投加量為3 g·L-1 時(shí)COD 去除率為31%，硬度去除率達(dá)到89%�；炷�后的上清液回到納濾系統(tǒng)繼續(xù)處理，系統(tǒng)的水總回收率為86%。