有機(jī)污染物特性對反滲透濃水處理的影響

有機(jī)污染物特性對反滲透濃水處理的影響

隨著人口的增加和工業(yè)化進(jìn)程的加快，水資源不足問題變得越來越嚴(yán)重。海水淡化是解決水資源短缺的重要途徑之一，能夠產(chǎn)生高品質(zhì)的飲用水和生產(chǎn)用水，主要包括膜法脫鹽和熱法脫鹽兩種方式近年來，國內(nèi)外常用的反滲透濃水處理方式主要包括直接排放(地表水或海洋)、深井注射、蒸發(fā)塘和處理回用等。直接排放法具有操作簡單、成本低廉的優(yōu)勢，是目前最常用的處理方式。然而，隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，反滲透濃水直接或間接排放已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)境承載力1關(guān)于滲透過程中有機(jī)污染物的組成和性能1.1胡敏酸和富里酸腐殖質(zhì)是天然有機(jī)物經(jīng)微生物分解、轉(zhuǎn)化形成的物質(zhì)，主要包括胡敏酸和富里酸，廣泛存在于土壤、天然水體及底泥中。腐殖質(zhì)是一類極難被再度降解的物質(zhì)，往往殘留在市政污水處理廠二級生化出水中反滲透濃水中的腐殖質(zhì)會帶來生物毒性，Sun等(2)生物代謝產(chǎn)物微生物代謝產(chǎn)物是微生物在代謝過程中產(chǎn)生的多種產(chǎn)物，可分為初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。在特定條件下，部分代謝產(chǎn)物(如生物毒素和氣味代謝產(chǎn)物)會在環(huán)境中出現(xiàn)積累，形成致癌、致畸、致突變作用微生物代謝產(chǎn)物一方面會加速反滲透膜的污染，另一方面還會對受納水體帶來危害。楊哲等(3)污水和污水系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，新興污染物被廣泛使用并進(jìn)入環(huán)境中，主要來源包括工業(yè)污染物、給水系統(tǒng)污染源、排水系統(tǒng)污染物、醫(yī)院污水和垃圾填埋場雖然新興污染物在環(huán)境中的濃度較低，通常為μg/L或ng/L級別，但水生生物長期暴露于痕量污染物環(huán)境中會增加慢性中毒的概率，進(jìn)而通過食物鏈影響動物和人類健康。據(jù)報(bào)道，多種內(nèi)分泌干擾物可以通過阻礙甚至破壞激素分泌影響生物的內(nèi)分泌系統(tǒng)，進(jìn)而影響人類的生殖、免疫和神經(jīng)系統(tǒng)，造成器官畸形和雌雄一體化1.2環(huán)境對水的危害反滲透濃水中的有機(jī)污染物主要包括腐殖質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物和新興污染物。其中，新興污染物普遍存在于自然環(huán)境中，如水體、土壤和污泥等，且在環(huán)境中的持久性普遍很強(qiáng)，會增加水生生物慢性中毒的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而通過食物鏈威脅人類健康。Acero等(2)．污染物，環(huán)反滲透濃水中大部分有機(jī)污染物的可生化性都很差，如腐殖質(zhì)和新興污染物。腐殖質(zhì)經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)存在于二級生化出水中，含有羧基、羥基和甲氧基等多種官能團(tuán)，分子量在數(shù)百到數(shù)萬之間。楊岸明等2在富爾濃度下去除有機(jī)物的方法2.1混凝劑的處理反滲透濃水中的有機(jī)污染物主要來源于城鎮(zhèn)污水或工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的二級生化出水，多為難降解、可溶性的小分子有機(jī)物?；炷恋矸ㄊ窍蛩屑尤胍欢康幕炷齽?jīng)過壓縮雙電層、電中和、吸附架橋和沉淀網(wǎng)捕等反應(yīng)過程，使水中有機(jī)污染物凝聚并沉淀，主要去除懸浮態(tài)和膠態(tài)的有機(jī)物，對溶解態(tài)有機(jī)污染物的去除率有限。另外，混凝沉淀法會產(chǎn)生大量含水污泥，增加了反滲透濃水的處理流程?；炷恋矸ǖ男逝c混凝劑種類、有機(jī)物特性和反應(yīng)條件有很大關(guān)系。常用的混凝劑包括鐵鹽和鋁鹽，由于反滲透濃水的含鹽量一般較高，鐵鹽絮凝產(chǎn)生的礬花更為致密，混凝效果往往優(yōu)于鋁鹽。Dialynas等2.2活性炭纖維的制備活性炭是一種由碳質(zhì)材料經(jīng)特殊活化制成的多孔吸附劑，其中的中微孔結(jié)構(gòu)對水中的部分有機(jī)污染物有很強(qiáng)的吸附作用。不同類別活性炭的吸附容量差異很大，常用的活性炭包括顆?；钚蕴俊⒎勰┗钚蕴?、柱狀活性炭和活性炭纖維?；钚蕴繌V泛應(yīng)用于飲用水和污水處理領(lǐng)域，其中包括反滲透濃水處理。目前，活性炭吸附濃水中有機(jī)物的研究主要側(cè)重于吸附效果、吸附等溫線、吸附動力學(xué)和吸附機(jī)理等方面。Dialynas等活性炭對濃水中有機(jī)物的去除率要高于混凝沉淀，但再生問題限制了其大規(guī)模應(yīng)用。近年來，研究人員采用多種方法進(jìn)行活性炭再生，如熱法再生、溶劑再生、生物再生和電化學(xué)再生等，取得了一定進(jìn)展，但離工業(yè)化應(yīng)用還有距離2.3羥基自由基高級氧化法是一種高效的有機(jī)污染物處理技術(shù)，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的羥基自由基(HO·)具有很強(qiáng)的氧化性，可以通過一系列自由基反應(yīng)將難降解的有機(jī)污染物分解。近年來，研究人員主要采用Fenton氧化法、O(1)nton氧化去除有機(jī)物Fenton氧化的實(shí)質(zhì)是H雖然Fenton氧化對濃水中有機(jī)物的去除率較高，但往往需要在酸性條件下(pH3.0～5.0)進(jìn)行。同時(shí)，F(xiàn)e(2)OO然而，由于O(3)光氧化光氧化是向水中加入一定量的氧化劑，然后在紫外光或可見光的作用下產(chǎn)生HO·分解污染物的反應(yīng)。常用的氧化劑包括H(4)光氧化法光催化氧化是指在催化劑作用下的光氧化反應(yīng)，將污染物徹底降解為二氧化碳、水和無機(jī)離子，常見的催化劑包括二氧化鈦(TiO(5)反滲透濃水的影響超聲波在水中的穿透力很強(qiáng)，對有機(jī)污染物的氧化降解主要基于空化理論和自由基理論。一方面，在空化核周圍會形成局部熱點(diǎn)，溫度和壓力分別高達(dá)5000K和5.07×10由于反滲透濃水的含鹽量較高，確保了很好的導(dǎo)電性，有利于降低電化學(xué)氧化法的能耗。在電場作用下，氯化物會電解產(chǎn)生次氯酸鹽等強(qiáng)氧化劑，增強(qiáng)間接氧化的效果。穩(wěn)定、高效的電極是電化學(xué)氧化去除有機(jī)污染物的關(guān)鍵。趙春霞等2.4反滲透濃水生物處理的技術(shù)措施通常情況下，反滲透濃水的含鹽量都較高，會抑制微生物的生長，導(dǎo)致生物處理工藝的效率較低。另外，由于濃水中有機(jī)污染物的可生化性很差，更增加了生物法的處理難度。目前，反滲透濃水生物處理的發(fā)展思路主要包括兩個(gè)方面:(1)篩選嗜鹽微生物;(2)開發(fā)合適的生物反應(yīng)器3高級氧化法：反應(yīng)前后a反滲透濃水中含有腐殖質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物和新興污染物等有機(jī)污染物，部分污染物在環(huán)境中的持久性很強(qiáng)，且具有致癌、致畸和致突變作用，需要有效處理后才能外排或回用。相對于混凝沉淀法和活性炭吸附法，高級氧化法能夠有效降解殘留的有機(jī)污染物，可以確保出