膜技術在工業廢水處理中的應用

徐宏亮

(中機中聯工程有限公司，400039)

較之于傳統的過濾、結晶等技術手段，膜技術有其自身的優點，比如能耗低、設備和操作比較簡單；不僅分離效率高，而且還無相變和污染。膜分離技術在現代工業廢水處理過程中，應用優勢非常的顯著，尤其在液體分離中的應用前景更為廣闊。

1、膜分離技術及其應用優勢

膜分離技術在操作過程中，涉及到壓力、濃度以及電勢梯度等方面的內容，由于混合體是由多組分構成的，因此可利用膜對其進行選擇性的滲透，并且利用化學位差等作為推動力，從而實現混合物中的氣體、液體分離與提純。在現代工業廢水處理過程中，膜技術得到了廣泛的應用，作為一種新型的混合體分離技術，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。膜技術的應用，可以實現料液的不同組分的分離、純化以及濃縮，即膜分離。較之于傳統的過濾技術而言，膜可在分子范圍內分離，這是一種物理過程，無需發生相的變化或者添加助劑。膜孔徑為微米級，根據孔徑的不同，可將膜分成微濾、超濾、納濾以及反滲透膜，并且根據材料將其分成無機膜和有機膜。對于無機膜而言，主要有微濾級膜；對于有機膜而言，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、膜技術在工業廢水處理中的應用實踐

2.1 染料廢水處理中的膜技術應用

染料生產過程中，通常會產生大量的高鹽度、高色度以及高廢水。這類工業廢水中的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其預處理。實踐中，可用卷式納濾膜對二苯乙烯雙三嗪型熒光增白染料水溶液進行脫鹽、濃縮處理，1.8mpa壓力下經過納濾膜處理，nacl的濃度從原來的1.05摩爾每升降低到現在的0.049摩爾每升，廢水中成分的截留率超過了99%。同時，還可利用卷式反滲透膜對腈綸絲洗滌廢液進行處理，進膜廢液中己內酰胺單體質量濃度超過2000mg/L時，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，能夠有效節約新鮮軟水，經濟效益顯著。此外，醋酸纖維素納濾膜也可以有效處理染料廢水，即其可對活性艷紅以及x-3b水溶液進行有效的分離，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應用

(l)造紙廢水處理

對于造紙行業而言，其日常生產過程中會消耗大量的水，如果將廢水隨意排放，則必然會對自然環境造成嚴重的污染。實踐中可以看到，紙漿的成分、造紙工藝不同，產生的工業廢水也存在著較大的差異。通常情況下，造紙工業污水處理時，所采用的方法是化學沉淀法、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，在炎熱高溫的環境條件下很可能會影響處理效率。近年來,滲透膜分離介質的應用，即uF、NF以及RO和ED等措施在紙漿和廢水處理中的應用，成為一個新的研究熱點。一般而言，造紙工業廢水中存在著很多有利用價值的化工產品，比如香蘭素、木質素磺酸鹽以及木質素等，可通過膜處理技術的應用有效的將其回收起來。

（2）造紙廢水膜法處理工藝

在利用膜技術處理造紙廢水時，膜系統設計、膜以及相關設備的選型非常重要。造紙工業廢水溫度一般都比較高，而且其酸堿度范圍也比較寬，因此實踐中應當優選耐溫、耐化學腐蝕的高分子膜，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雜，而且濃度也非常的高，建議選用流動性能較好的管式或者板式 uF、Ro設備,只有這樣才能獲得良好的處理效果。在膜系統選型設計過程中，uF、Ro膜法在恒定操作過程中對造紙廢水進行處理，其透水通量會隨著溶液濃度的不斷增加而顯著降低。基于膜分離技術方法考慮，可選的設計方法有以下幾種，如下圖所示。

對于上圖中a膜系統而言，是一種Ro工廠化模式，對處理低濃度的造紙廢水效果非常的明顯。如圖a所示，當造紙廢水經過膜組件時，可去除其中大約5%至20%的稀溶液。第二種類型，如圖b所示的系統設計方案，在超濾系統中的應用效果更為顯著，主要是因為系統組件量相對較少，而且回路溶液可循環流動，直至濃度達標。第三種類型，如圖C所示的系統設計方案，實際上一個多段、連續的系統，在每一段供給液都經過循環和濃縮,最終達到所需的濃度。從操作程序來看，圖C系統更加適合造紙廢水的超濾、納濾以及反滲透。以下將以多段連續過濾膜系統為例，就其膜法處理流程進行分析，圖2所示，根據圖1中的C圖所蘊含的概念進行設計。

（圖1：a、b、c三種膜系統設計選型示意圖）

（圖2：多段連續的過濾膜系統在造紙工業廢水處理工藝）

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

2.3 含油工業廢水處理技術

對于含油廢水而言，其主要源于工業油田生產過程中的采水、金屬切削以及冷軋乳化液和清洗液等。對于這些工業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、化學法對其進行分離，則費用會非常的高；然而，膜技術在含油工業廢水處理中的應用，尤其數應用的透過液可有效去除COD、油脂。同時，濃縮液還可深加工處理，實現油循環的回收利用。目前，國內一些學者、專家們，利用中空的纖維超濾器，對油田注水站回注水做了大量的試驗，并在此基礎上開發出了膜組件，其比常規性的中空纖維組件要大3倍左右；如果壓差在0.08MPa時，則上述纖維超濾器的通量最大。同時，Reed等還進一步分析和研究了利用截留對分油脂廢水的處理，在表面荷負電以及截留相對分子質量在10萬、或者表面不帶電的聚亞乙烯氟超濾膜技術在油脂金屬廢水中的處理效果。當其質量濃度在50mg／L,而且總懸浮固體質量濃度不超過25mg／L時，荷電膜油脂的有效去除率可達97%以上。值得一提的是：某汽車生產企業采用管式的超濾膜組件對車間生產過程中所排放的大量含油以及洗滌廢水進行處理，其膜面積達到了 180平方米，對濃縮廢水中的油分進行處理，然后離心分離濃縮液，最終得到的產品油可以直接在市場上出售。

結語：總而言之，膜技術具有分離效率高、設備簡單以及操作方便等應用優點，在現代工業廢水處理過程中有非常大的應用潛力。工業廢水處理過程中的膜技術手段應用，應當充分考慮工業廢水的組成、具體狀態，然后才有針對性的措施和處理方法，這樣可以起到事半功倍的效果。同時，在工業廢水處理過程中，才有一種技術也許不能有效達到處理有害物質的目的，因此建議根據需要選用兩種或多種技術同時應用，這樣可以對工業廢水進行有效的處理。

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