2.3膜對(duì)COD和鹽的去除效果

納濾和反滲透膜產(chǎn)水的COD和電導(dǎo)率，以及膜對(duì)COD和鹽的去除率如圖5、圖6所示，膜對(duì)離子的截留率見圖7所示。

由圖5、圖6可知，納濾產(chǎn)水的COD和電導(dǎo)率都較高，這是由于廢水中部分有機(jī)物和鹽類的相對(duì)分子質(zhì)量很小，如廢水中一價(jià)離子Na+、Cl-、NO3-等，納濾膜的篩分作用無法完全截留這部分小分子質(zhì)量的有機(jī)物，對(duì)一價(jià)離子的截留率也較低，如圖7中所示，NF-2#對(duì)NO3-去除率僅為3.9%，對(duì)Na+的去除率則有65%，NF-1#更是4種膜中對(duì)離子截留率最低的。兩種納濾膜對(duì)SO42-的去除率雖然略高一些，分別為71.7%和78%，但由于SO42-是印染廢水中含量較多的離子之一，因此納濾膜產(chǎn)水電導(dǎo)率還是較高。相比之下，由于反滲透膜是無孔膜，因此對(duì)有機(jī)物和離子的去除率都較高，產(chǎn)水COD可達(dá)5 mg/L以下，對(duì)離子的去除率在90%以上，其中BW30產(chǎn)水電導(dǎo)率穩(wěn)定在38μS/cm，CPA2產(chǎn)水電導(dǎo)率穩(wěn)定在63μS/cm，產(chǎn)水水質(zhì)遠(yuǎn)超《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 11923—2005）中的相關(guān)指標(biāo)，接近工業(yè)用初級(jí)純水指標(biāo)。

由圖5、圖6還可知，納濾產(chǎn)水COD和電導(dǎo)率隨操作時(shí)間加長(zhǎng)稍有增長(zhǎng)，而COD去除率和脫鹽率則有所下降，這主要是由于濃差極化使膜表面有機(jī)物和離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主體溶液的濃度，這不僅減小了膜兩側(cè)的凈推動(dòng)力，也加快了溶質(zhì)透過通量。溶質(zhì)傳遞方程：

Js=B·ΔC（1）

式中：Js———溶質(zhì)透過通量；

B———溶質(zhì)滲透系數(shù)；

ΔC———膜兩側(cè)溶質(zhì)濃度差。

由溶質(zhì)傳遞方程可知，在相同操作條件下，B為常數(shù)，溶質(zhì)透過通量與膜兩側(cè)濃度差成正比。因此濃差極化使膜表面溶質(zhì)濃度增加，ΔC變大，故Js也變大。但隨著凝膠層的形成，膜面有機(jī)物濃度不再變化，隨著產(chǎn)水側(cè)有機(jī)物和離子濃度的增加，ΔC趨向穩(wěn)定，所以產(chǎn)水COD和電導(dǎo)率也趨于穩(wěn)定。

2.4產(chǎn)水水質(zhì)比較

表2為常溫下納濾（1.4 MPa）和反滲透（2.8 MPa）運(yùn)行6 h后的產(chǎn)水水質(zhì)。

由表2可知，反滲透產(chǎn)水COD和電導(dǎo)率均較低，水質(zhì)指標(biāo)遠(yuǎn)超回用標(biāo)準(zhǔn)。納濾產(chǎn)水水質(zhì)比反滲透差，產(chǎn)水COD>100 mg/L，對(duì)一價(jià)離子去除率較低。但是，納濾在低壓下即可獲得較大的通量，且運(yùn)行費(fèi)用低，低壓下對(duì)Mg2+、Ca2+等工業(yè)循環(huán)回用水中最關(guān)注離子的去除率與高壓下反滲透的去除率相當(dāng)，在廢水資源化利用方面潛力很大，這也是目前國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中一直青睞納濾的主要原因。

2.5工藝放大及經(jīng)濟(jì)性分析

綜合以上分析，納濾和反滲透在廢水資源化利用領(lǐng)域具有較好的實(shí)用價(jià)值，與常規(guī)工藝相比，納濾與反滲透的脫鹽功能對(duì)提高廢水水質(zhì)、增強(qiáng)生物法處理的效果、防止管道腐蝕等具有重要作用。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及以往相關(guān)工程類比，工業(yè)放大階段以產(chǎn)水10 t/h計(jì)算，反滲透工程直接投資費(fèi)用約15~20萬元，納濾投資費(fèi)用一般為反滲透投資費(fèi)用的80%，大約為12~16萬元。運(yùn)行費(fèi)用中，反滲透過程電耗以0.5元/m3計(jì)，由于廢水資源化項(xiàng)目膜耗較大，預(yù)計(jì)膜壽命為2 a，膜耗以0.52元/m3計(jì)，反滲透所用藥劑及操作人工費(fèi)合計(jì)約0.5元/m3；納濾操作壓力比反滲透小，因此電耗比反滲透小，以0.4元/m3計(jì)，納濾膜耐污染性比反滲透強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，以3 a計(jì)，且產(chǎn)水量比反滲透大，使用膜數(shù)量可適當(dāng)減少，但目前市場(chǎng)納濾膜價(jià)格比反滲透稍貴，經(jīng)計(jì)算納濾膜耗預(yù)計(jì)在0.33元/m3左右，納濾所用藥劑及操作人工費(fèi)合計(jì)約0.5元/m3。綜上所述，納濾與反滲透運(yùn)行費(fèi)用分別為1.23元/m3和1.52元/m3。整個(gè)系統(tǒng)折舊以10 a計(jì)算，折舊費(fèi)用約0.3元/m3，因此，反滲透和納濾的廢水回用處理成本分別約1.82元/m3和1.53元/m3，加上常規(guī)廢水生化處理的費(fèi)用約1.35元/m3，總成本與目前企業(yè)自來水價(jià)格（3.5元/m3）相比，反滲透和納濾技術(shù)仍有一定的優(yōu)勢(shì)。由于我國(guó)水資源的嚴(yán)重緊缺，隨著水費(fèi)不斷上漲、廢水減排的壓力日益增大，膜工藝過程的優(yōu)勢(shì)必將越來越明顯。

3·結(jié)論

實(shí)驗(yàn)采用兩種納濾膜和兩種反滲透膜處理印染廠生物法處理后的出水，考察了納濾和反滲透兩種過程對(duì)印染廢水資源化回收利用的可行性。結(jié)果表明，反滲透對(duì)印染廢水深度處理效果比較明顯，廢水COD去除率達(dá)到99%以上，兩種反滲透膜對(duì)廢水脫鹽率基本在98%~99%之間，產(chǎn)水水質(zhì)超過回用標(biāo)準(zhǔn)。納濾過程產(chǎn)水水質(zhì)低于反滲透，主要是由于廢水中一價(jià)離子和小分子物質(zhì)含量較高，而納濾膜對(duì)其去除率較低，因此實(shí)驗(yàn)中所用的兩種納濾膜NF-1#和NF-2#對(duì)廢水COD去除率分別為30%~50%和47%~53%，對(duì)廢水脫鹽率分別為25%~39%和46%~53%。鑒于納濾操作壓力低，且產(chǎn)水通量大、運(yùn)行費(fèi)用低、低壓下即可對(duì)Mg2+、Ca2+等工業(yè)循環(huán)回用水中最關(guān)注離子達(dá)到與反滲透一樣的去除率等優(yōu)點(diǎn)，納濾在廢水資源化回收利用方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)反滲透和納濾過程的成本分析表明，膜工藝在印染廢水節(jié)能減排、資源再生利用等方面將具有廣闊的應(yīng)用前景。