常見問題
為什么催化氧化法及芬頓法作為廢水回用納濾系統的預處理工藝并不可取？
發布時間：
2019-11-19
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納濾技術被廣泛地用于回用水RO濃水、焦化廢水、煤化工廢水、垃圾滲瀝液及化工制藥廢水等高COD難處理廢水的達標排放及回用深度處理。該類型廢水的COD值一般都遠大于100mg/l，通常為200~500mg/L甚至更高。 為了控制與高COD值相關的有機物污染，通常采用降低膜系統進水的COD作為基本的預處理措施。由于上述列舉各類高濃度難處理廢水的COD成分的可降解性一般都比較低，臭氧催化氧化、芬頓法等高級氧化技術成為工藝設計者樂于采用的高效COD去除工藝。
對于納濾及反滲透廢水應用來說，采用純粹的催化氧化法及芬頓法作為以降低COD為目標的預處理工藝并不可取。其主要有以下原因：
一. 更容易發生微生物污染
生物污染是各種中水及污水應用納濾及反滲透系統所面對的首要挑戰。芬頓法或臭氧催化氧化雖然能夠有效降低難處理廢水的排放COD值，但在COD降低的那部分有機物被直接分解為無機碳的同時，水中依然殘留的COD反映的可能是原來較大分子量的難降解有機物被破碎后的小分子有機物。因此，在水質指標上反映為COD降低BOD增加，所以會加劇納濾和反滲透系統中的微生物污染。
二. 納濾的COD截留率會明顯降低
由于難處理廢水中的難降解COD都是分子量較大的有機物，如腐植酸、富力酸等，納濾膜對生化出水的COD脫除率在85~95%，TOC截留率一般都在95%以上，當較大分子量的有機物被破碎之后，納濾的COD截留率自然會降低。
以華東某焦化廢水工程為例：該項目采用芬頓預處理工藝作為UF+NF深度處理工藝的預處理，芬頓工藝將COD從300~400mg/L降到～100mg/L，納濾膜實測COD只有50%左右的截留率，而在其他未采用氧化預處理的焦化廢水納濾項目上，COD去除率一般都在85%以上。由于目前項目設計是將納濾作為反滲透的預處理，主要目的在于去除COD，這樣顯然達不到工藝設計的預期，同時加重了下游RO系統的生物和有機物污染負荷。
三. 芬頓反應會導致嚴重的鐵膠體污染
芬頓反應采用硫酸亞鐵作為催化劑，過氧化氫作為氧化劑來氧化降解廢水中的COD有機物。與臭氧工藝相比，芬頓法的成本較低，因此在許多高濃度有機廢水處理中得到了廣泛應用。廢水經芬頓法處理之后，一般會殘留>1mg/l的亞鐵離子。由于亞鐵離子為溶解性成分，在UF+NF/RO的雙膜法工藝中，溶解性的亞鐵離子會一直透過所有的過濾介質直到納濾進水池。而由于控制微生物的需求，我們需要在進水池中保持一定的余氯，于是，亞鐵離子會被余氯部分氧化，形成難溶的氫氧化鐵。這一點是對納濾最大的危害。
氫氧化鐵膠體在保安過濾器濾芯以及納濾的進口端膜元件上會快速形成嚴重的棕紅色鐵氧化物膠體累積，致使系統完全無法運行。在華北某焦化廢水工程中，曾經發現過超濾產水的濁度～0.1 NTU，而再次從納濾進水箱抽出來后，濁度達到了1~2NTU，其結果是第一支膜元件嚴重膠體顆粒物污染，稱重達40kg。
綜上所述，純粹的催化氧化預處理工藝，雖然能夠有效降低COD指標，但對于下游的納濾膜系統不僅不能降低有機物污染傾向，反而會加劇微生物污染、明顯降低納濾膜的COD 去除率。特別需要強調的是，芬頓反應殘留的鐵會導致下游膜系統的嚴重污染。
對于納濾及反滲透廢水應用來說，采用純粹的催化氧化法及芬頓法作為以降低COD為目標的預處理工藝并不可取。其主要有以下原因：
一. 更容易發生微生物污染
生物污染是各種中水及污水應用納濾及反滲透系統所面對的首要挑戰。芬頓法或臭氧催化氧化雖然能夠有效降低難處理廢水的排放COD值，但在COD降低的那部分有機物被直接分解為無機碳的同時，水中依然殘留的COD反映的可能是原來較大分子量的難降解有機物被破碎后的小分子有機物。因此，在水質指標上反映為COD降低BOD增加，所以會加劇納濾和反滲透系統中的微生物污染。
二. 納濾的COD截留率會明顯降低
由于難處理廢水中的難降解COD都是分子量較大的有機物，如腐植酸、富力酸等，納濾膜對生化出水的COD脫除率在85~95%，TOC截留率一般都在95%以上，當較大分子量的有機物被破碎之后，納濾的COD截留率自然會降低。
以華東某焦化廢水工程為例：該項目采用芬頓預處理工藝作為UF+NF深度處理工藝的預處理，芬頓工藝將COD從300~400mg/L降到～100mg/L，納濾膜實測COD只有50%左右的截留率，而在其他未采用氧化預處理的焦化廢水納濾項目上，COD去除率一般都在85%以上。由于目前項目設計是將納濾作為反滲透的預處理，主要目的在于去除COD，這樣顯然達不到工藝設計的預期，同時加重了下游RO系統的生物和有機物污染負荷。
三. 芬頓反應會導致嚴重的鐵膠體污染
芬頓反應采用硫酸亞鐵作為催化劑，過氧化氫作為氧化劑來氧化降解廢水中的COD有機物。與臭氧工藝相比，芬頓法的成本較低，因此在許多高濃度有機廢水處理中得到了廣泛應用。廢水經芬頓法處理之后，一般會殘留>1mg/l的亞鐵離子。由于亞鐵離子為溶解性成分，在UF+NF/RO的雙膜法工藝中，溶解性的亞鐵離子會一直透過所有的過濾介質直到納濾進水池。而由于控制微生物的需求，我們需要在進水池中保持一定的余氯，于是，亞鐵離子會被余氯部分氧化，形成難溶的氫氧化鐵。這一點是對納濾最大的危害。
綜上所述，純粹的催化氧化預處理工藝，雖然能夠有效降低COD指標，但對于下游的納濾膜系統不僅不能降低有機物污染傾向，反而會加劇微生物污染、明顯降低納濾膜的COD 去除率。特別需要強調的是，芬頓反應殘留的鐵會導致下游膜系統的嚴重污染。
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