超濾技術在工業(yè)廢水處理中的應用

林琛雨

青島世宇環(huán)境工程有限公司

超濾技術在工業(yè)廢水處理中的應用

林琛雨

青島世宇環(huán)境工程有限公司

超濾是近幾年所研發(fā)出來的新型加壓膜分離技術，又稱之為超過濾，其主要是通過壓力的作用，使混合水體中所包含的不同分子質(zhì)量的組分進行合理的區(qū)分、歸類、提取以及濃縮。超濾技術憑借其操作簡便、工作效率高、運行所耗能源低等突出優(yōu)勢，順勢成為廢水處理項目中的核心性技術。

工業(yè)廢水；超濾技術；應用

1 超濾技術

超濾( UltraFiltration，UF)是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、分離或者濃縮的膜透過分離技術，介于微濾和納濾之間。超濾技術截留分子量的定義域為500～500000u左右，對應孔徑約為0.002～0.1μm，操作靜壓差一般為0.1～0.5MPa，被分離組分的直徑約為0.005～10μm。超濾過程通常可以理解成與膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水、無機鹽及小分子物質(zhì)透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)通過。超濾膜多為不對稱結(jié)構(gòu)，由一層極薄(通常小于1μm)具有一定尺寸孔徑的表皮層和一層較厚(通常為125μm左右)具有海綿狀或指狀結(jié)構(gòu)的多孔層組成，前者起分離作用，后者起支撐作用。超濾膜的耐壓性、耐清洗性、耐溫性等性能對于工業(yè)應用是非常重要的。目前已商品化的有機材質(zhì)的超濾膜都是采用相轉(zhuǎn)化法制得的，所采用的材質(zhì)有磺化聚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、纖維素類、聚丙烯腈、磺化聚醚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚醚醚酮。此外，還有陶瓷超濾膜，主要是由Al2O3、ZrO2采用Sol-gel法制得。

2 超濾技術在廢水處理中的應用

2.1 城市污水回用

城市污水是一種重要的水資源，膜法城市污水回用技術在國外有多年的歷史，在我國也得到了廣泛的推廣。如在某經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)建成的污水回用廠，以當?shù)匚鬯畯S的二級出水為原水，采用連續(xù)超濾+反滲透的工藝路線，每天生產(chǎn)脫鹽水10000m3，不脫鹽水15000m3，脫鹽水可用于綠化、工業(yè)循環(huán)冷卻等，不脫鹽水用于景觀用水等。利用CASS與超濾膜組合工藝處理小區(qū)生活污水，當水力停留時間為12h、CODCr濃度在215～677mg/L之間時，該工藝出水CODCr穩(wěn)定在30mg/L左右；NH3-N濃度為22.2～41.2mg/L時，出水NH3-N最低可達0.2mg/L，去除率達到90%以上，出水pH值在7.26～7.89之間，出水濁度小于0.5，出水水質(zhì)優(yōu)于回用水標準，可直接回用。以某污水處理廠二級處理出水為回用水源，采用曝氣生物濾池(BAF)和超濾(UF)相結(jié)合的工藝對其進行深度處理，結(jié)果表明：該組合工藝能有效去除城市二級處理出水中的濁度和氨氮，平均去除率均可達到95%以上，出水水質(zhì)滿足電廠循環(huán)冷卻水補給水的要求。

2.2 處理重金屬廢水

處理重金屬廢水是一種傳統(tǒng)方式和方法，能夠進行污染轉(zhuǎn)移，對廢水中含有的重金屬進行沉淀處理和回收。據(jù)相關實踐來看，采用燒堿中和，然后進行超濾處理能夠提高效果，使其中的Cd、Cu、Zn等離子去除率高達99%。此外，在廢水處理過程中，結(jié)合實際情況，適當調(diào)整孔徑，能夠?qū)崿F(xiàn)對pH值的控制，使得Cu2+、Ni2+等重金屬離子去除率保持在較高的水平，使得處理后的廢水能夠回用。

2.3 處理食品加工廢水

由于食品生產(chǎn)加工種類繁多，因此生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢水量與污染程度也存在較大差異，一般情況下，廢水中的化學需氧量濃度往往較高，如若不經(jīng)過濾處理直接排放出去，則會造成自然水體富營養(yǎng)化，并且引發(fā)水底沉積物質(zhì)散發(fā)異味，污染水質(zhì)破壞生態(tài)環(huán)境。應用超濾技術進行污水處理后，該技術的截留和膜通量優(yōu)勢能夠有效處理高濃度的食品廢水，其中幾種聚醚砜超濾膜所截留的分子質(zhì)量大約在20～70KDa，通過國外科研人員的相關實驗，運用各種集成技術針對肉類加工過程所產(chǎn)生的廢水進行處理，所產(chǎn)生的實驗對比數(shù)據(jù)證明，通過一系列集成技術輔助超濾技術進食品加工廢水處理，經(jīng)過處理得廢水能夠達到工廠回用質(zhì)量要求。

2.4 處理紡織染整廢水

利用超濾技術對紡織染整廢水進行處理，能夠確保廢水符合國家、地方廢水排放標準，且回收其中的有效成分，進行循環(huán)使用，在此基礎上能夠兼顧環(huán)保與資源節(jié)約雙重目標。如借助超濾工藝對燃料廢水進行高效處理后，選擇丙烯睛—聚氯乙烯超濾膜，能夠有效回收其中的燃料。利用該工藝，對于水量的處理能夠達到50om3/ d。近年來，國家加大了對工業(yè)廢水的管理力度，且紡織染整行業(yè)環(huán)保意識逐漸增強，積極引進超濾技術進行廢水處理。如北京環(huán)科院在常州市羊毛衫進行試驗，對高濃度洗毛廢水進行處理，膜面積控制在68m2，處理水量68m3/d，為企業(yè)帶來了更高的經(jīng)濟效益。

3 超濾技術在廢水處理過程中的問題與未來發(fā)展趨勢分析

通過一系列的分析與研究發(fā)現(xiàn)，超濾技術在各個領域的應用中所集中反映出的問題是超濾膜的污染問題。超濾膜在受到污染后，會在表層堆積過濾殘渣導致過濾性能下降，過濾阻力增大相應的通量減小，大大降低超濾膜的使用壽命，這一現(xiàn)象嚴重影響了超濾技術對于廢水的處理效果。超濾膜的污染是污染水體與超濾膜之間相互作用所形成的必然結(jié)果，這一現(xiàn)象主要受到污染水體中的化學物質(zhì)性質(zhì)、超濾膜性質(zhì)、污水處理過程中的各項條件因素的影響。因此，在超濾技術的未來發(fā)展中，應當將研發(fā)重心投放在超濾膜的耐久性、抗污抗堵以及降低耗能等方面，同時有效提高超濾技術的設計水平，完善超濾設備的管理工作，克服超濾技術在廢水處理中的諸多問題。

綜上所述，超濾技術具有操作簡單、流程短、分離效果好、處理效率高、能耗低等特點，在廢水處理中得到廣泛的應用。隨著超濾膜品種的不斷增加，超濾設備和工藝過程的不斷完善，超濾膜分離所具有的高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢將日益顯露，超濾技術的應用領域必將進一步擴展。

[1] 段學華，何立紅. 超濾技術在廢水處理中的應用[J]. 環(huán)境科技，2010，S1：36-39.

[2] 牛濤濤，李振玉，汪建根，閆曉. 超濾在廢水處理中的應用[J]. 河北化工，2008，05：10-12+31.