膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

徐宏亮

(中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，400039)

較之于傳統(tǒng)的過濾、結(jié)晶等技術(shù)手段，膜技術(shù)有其自身的優(yōu)點(diǎn)，比如能耗低、設(shè)備和操作比較簡(jiǎn)單；不僅分離效率高，而且還無相變和污染。膜分離技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)廢水處理過程中，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常的顯著，尤其在液體分離中的應(yīng)用前景更為廣闊。

1、膜分離技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

膜分離技術(shù)在操作過程中，涉及到壓力、濃度以及電勢(shì)梯度等方面的內(nèi)容，由于混合體是由多組分構(gòu)成的，因此可利用膜對(duì)其進(jìn)行選擇性的滲透，并且利用化學(xué)位差等作為推動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)混合物中的氣體、液體分離與提純。在現(xiàn)代工業(yè)廢水處理過程中，膜技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，作為一種新型的混合體分離技術(shù)，不僅可以有效凈化廢水，而且還可以高效去除污染物、回收有用物質(zhì)。膜技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化以及濃縮，即膜分離。較之于傳統(tǒng)的過濾技術(shù)而言，膜可在分子范圍內(nèi)分離，這是一種物理過程，無需發(fā)生相的變化或者添加助劑。膜孔徑為微米級(jí)，根據(jù)孔徑的不同，可將膜分成微濾、超濾、納濾以及反滲透膜，并且根據(jù)材料將其分成無機(jī)膜和有機(jī)膜。對(duì)于無機(jī)膜而言，主要有微濾級(jí)膜；對(duì)于有機(jī)膜而言，主要是由高分子材料做成的，比如醋酸纖維素、聚醚砜以及聚氟聚合物等。

2、膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 染料廢水處理中的膜技術(shù)應(yīng)用

染料生產(chǎn)過程中，通常會(huì)產(chǎn)生大量的高鹽度、高色度以及高廢水。這類工業(yè)廢水中的bod5、codcr比值一般都小于0.4，所以采用生物降解技術(shù)效果不明顯；由于廢水中含鹽，可降低廢水生物降解性，因此生化處理之前需對(duì)其預(yù)處理。實(shí)踐中，可用卷式納濾膜對(duì)二苯乙烯雙三嗪型熒光增白染料水溶液進(jìn)行脫鹽、濃縮處理，1.8mpa壓力下經(jīng)過納濾膜處理，nacl的濃度從原來的1.05摩爾每升降低到現(xiàn)在的0.049摩爾每升，廢水中成分的截留率超過了99%。同時(shí)，還可利用卷式反滲透膜對(duì)腈綸絲洗滌廢液進(jìn)行處理，進(jìn)膜廢液中己內(nèi)酰胺單體質(zhì)量濃度超過2000mg/L時(shí)，單體濃縮超過10倍，截留率也在80%左右；透過液可用于工藝用水，能夠有效節(jié)約新鮮軟水，經(jīng)濟(jì)效益顯著。此外，醋酸纖維素納濾膜也可以有效處理染料廢水，即其可對(duì)活性艷紅以及x-3b水溶液進(jìn)行有效的分離，ca納濾膜能的活性染料印染廢水處理以及染料回收效果也比較顯著。

2.2 造紙廢水處理中的膜技術(shù)應(yīng)用

(l)造紙廢水處理

對(duì)于造紙行業(yè)而言，其日常生產(chǎn)過程中會(huì)消耗大量的水，如果將廢水隨意排放，則必然會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。實(shí)踐中可以看到，紙漿的成分、造紙工藝不同，產(chǎn)生的工業(yè)廢水也存在著較大的差異。通常情況下，造紙工業(yè)污水處理時(shí)，所采用的方法是化學(xué)沉淀法、藥浮、活性污泥以及氣浮等。然而，從效果來看，上述和方法或處理措施難以達(dá)到廢水處理效果，特別是活性污泥處理方法，在炎熱高溫的環(huán)境條件下很可能會(huì)影響處理效率。近年來,滲透膜分離介質(zhì)的應(yīng)用，即uF、NF以及RO和ED等措施在紙漿和廢水處理中的應(yīng)用，成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。一般而言，造紙工業(yè)廢水中存在著很多有利用價(jià)值的化工產(chǎn)品，比如香蘭素、木質(zhì)素磺酸鹽以及木質(zhì)素等，可通過膜處理技術(shù)的應(yīng)用有效的將其回收起來。

（2）造紙廢水膜法處理工藝

在利用膜技術(shù)處理造紙廢水時(shí)，膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、膜以及相關(guān)設(shè)備的選型非常重要。造紙工業(yè)廢水溫度一般都比較高，而且其酸堿度范圍也比較寬，因此實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)優(yōu)選耐溫、耐化學(xué)腐蝕的高分子膜，以聚礬、含氟聚合物以及聚礬酞胺和其他相關(guān)聚合物為材料，制作uF膜或者Ro膜等。造紙廢水中的成分非常的復(fù)雜，而且濃度也非常的高，建議選用流動(dòng)性能較好的管式或者板式 uF、Ro設(shè)備,只有這樣才能獲得良好的處理效果。在膜系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)過程中，uF、Ro膜法在恒定操作過程中對(duì)造紙廢水進(jìn)行處理，其透水通量會(huì)隨著溶液濃度的不斷增加而顯著降低。基于膜分離技術(shù)方法考慮，可選的設(shè)計(jì)方法有以下幾種，如下圖所示。

對(duì)于上圖中a膜系統(tǒng)而言，是一種Ro工廠化模式，對(duì)處理低濃度的造紙廢水效果非常的明顯。如圖a所示，當(dāng)造紙廢水經(jīng)過膜組件時(shí)，可去除其中大約5%至20%的稀溶液。第二種類型，如圖b所示的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在超濾系統(tǒng)中的應(yīng)用效果更為顯著，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)組件量相對(duì)較少，而且回路溶液可循環(huán)流動(dòng)，直至濃度達(dá)標(biāo)。第三種類型，如圖C所示的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，實(shí)際上一個(gè)多段、連續(xù)的系統(tǒng)，在每一段供給液都經(jīng)過循環(huán)和濃縮,最終達(dá)到所需的濃度。從操作程序來看，圖C系統(tǒng)更加適合造紙廢水的超濾、納濾以及反滲透。以下將以多段連續(xù)過濾膜系統(tǒng)為例，就其膜法處理流程進(jìn)行分析，圖2所示，根據(jù)圖1中的C圖所蘊(yùn)含的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（圖1：a、b、c三種膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型示意圖）

（圖2：多段連續(xù)的過濾膜系統(tǒng)在造紙工業(yè)廢水處理工藝）

從圖 2中可以看出，造紙工業(yè)廢水過濾以后，被泵入到膜的每段元件內(nèi)部，并且逐漸滲透或濃縮液在每一個(gè)出口位置。同時(shí)，該系統(tǒng)中還帶有可用蒸汽、冷卻水交換器，這對(duì)系統(tǒng)起到有效的恒溫作用；利用生產(chǎn)線膜系統(tǒng)末端折光儀、通過對(duì)料液、濃縮液流量比例進(jìn)行有效的管控，可對(duì)濃縮液流量以及固體含量等進(jìn)行有的控制。在此過程中，清洗液可以是滲透液與清洗劑混合物。

2.3 含油工業(yè)廢水處理技術(shù)

對(duì)于含油廢水而言，其主要源于工業(yè)油田生產(chǎn)過程中的采水、金屬切削以及冷軋乳化液和清洗液等。對(duì)于這些工業(yè)廢水中所含有的油脂而言，多以浮油、分散油或者乳化油等形式存在，其中乳化油分離難度最大。在此過程中，如果采用電解、化學(xué)法對(duì)其進(jìn)行分離，則費(fèi)用會(huì)非常的高；然而，膜技術(shù)在含油工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，尤其數(shù)應(yīng)用的透過液可有效去除COD、油脂。同時(shí)，濃縮液還可深加工處理，實(shí)現(xiàn)油循環(huán)的回收利用。目前，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者、專家們，利用中空的纖維超濾器，對(duì)油田注水站回注水做了大量的試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了膜組件，其比常規(guī)性的中空纖維組件要大3倍左右；如果壓差在0.08MPa時(shí)，則上述纖維超濾器的通量最大。同時(shí)，Reed等還進(jìn)一步分析和研究了利用截留對(duì)分油脂廢水的處理，在表面荷負(fù)電以及截留相對(duì)分子質(zhì)量在10萬、或者表面不帶電的聚亞乙烯氟超濾膜技術(shù)在油脂金屬廢水中的處理效果。當(dāng)其質(zhì)量濃度在50mg／L,而且總懸浮固體質(zhì)量濃度不超過25mg／L時(shí)，荷電膜油脂的有效去除率可達(dá)97%以上。值得一提的是：某汽車生產(chǎn)企業(yè)采用管式的超濾膜組件對(duì)車間生產(chǎn)過程中所排放的大量含油以及洗滌廢水進(jìn)行處理，其膜面積達(dá)到了 180平方米，對(duì)濃縮廢水中的油分進(jìn)行處理，然后離心分離濃縮液，最終得到的產(chǎn)品油可以直接在市場(chǎng)上出售。

結(jié)語：總而言之，膜技術(shù)具有分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單以及操作方便等應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)廢水處理過程中有非常大的應(yīng)用潛力。工業(yè)廢水處理過程中的膜技術(shù)手段應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)充分考慮工業(yè)廢水的組成、具體狀態(tài)，然后才有針對(duì)性的措施和處理方法，這樣可以起到事半功倍的效果。同時(shí)，在工業(yè)廢水處理過程中，才有一種技術(shù)也許不能有效達(dá)到處理有害物質(zhì)的目的，因此建議根據(jù)需要選用兩種或多種技術(shù)同時(shí)應(yīng)用，這樣可以對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行有效的處理。

[1]王秀茹; 李前鋒; 王娜; 王立輝.工業(yè)廢水中氯化銨的處理方法[J]煤炭與化工，2014（01）.

[2]魏淑美.生物膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用探討[J]中國(guó)化工貿(mào)易，2013(01).

[3]明云峰.污水處理廠生物膜技術(shù)除臭的研究進(jìn)展[J].廣東化工，2012(08).

[4]張艷,趙宜江,李榮清.陶瓷微濾膜處理印染廢水的膜再生研究[J].水處理技術(shù)，20100(6).

[5]楊德敏. 膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[C]. 2010年膜法市政水處理技術(shù)研討會(huì)論文集:322-325.