基于雙膜法的工業(yè)污水重金屬離子濾除方法研究

李俊葉 劉 爽

（南昌交通學(xué)院，江西 南昌 330100）

工業(yè)產(chǎn)業(yè)屬于有色金屬高污染行業(yè)，排出的污水，已對我國的環(huán)境造成污染，一些工業(yè)廢水進入生活用水中，對健康造成威脅。在對工業(yè)單位的考察中發(fā)現(xiàn)，一些生產(chǎn)廠位于河流的中上游，其污水未經(jīng)有效處理，直接排入水域中，導(dǎo)致水體中含有大量重金屬離子[1]。為降低污染，我國2010 年起，提出對工業(yè)單位的污水“零排放”要求，并要求廢水進行凈化處理與質(zhì)量安檢后排放。早期技術(shù)落后，無法做到重金屬離子的有效清除，并且，按照常規(guī)的處理方式進行處理，會導(dǎo)致水體結(jié)垢附著在設(shè)備上，最終增加處理成本。

1 基于雙膜法的工業(yè)污水重金屬離子濾除方法設(shè)計

1.1 基于超濾膜的工業(yè)污水預(yù)處理

為了實現(xiàn)對工業(yè)污水中重金屬離子的有效濾除，本章提出基于“超濾膜+超濾膜”的雙膜處理工藝，對工業(yè)廢水進行凈化處理。通過超濾膜進行預(yù)處理，超濾膜處理裝置由2.0 個ZeeWeed 裝置構(gòu)成，膜體厚度約為1.0mm，超濾膜的抗裂性能優(yōu)良[2]。每套超濾膜結(jié)構(gòu)的透水量最少為180.0m3/h，為了確保超濾膜結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中具有作用，在使用前，進行技術(shù)指標設(shè)計。如表1 所示。

表1 超濾膜技術(shù)指標

按照上述表1 中內(nèi)容，對超濾膜技術(shù)指標進行設(shè)計，當濃水被引入時，廢水在膜內(nèi)進行反洗處理，此時，水體中的大顆粒細菌和雜質(zhì)均被去除。在此過程中，廢水從進水泵進入裝置，進行初次透水，從膜內(nèi)空腹區(qū)域排出，進入廢水池。在廢水池靜置30.0min～40.0min，通過超濾膜初次過濾高分子與大直徑顆粒[3]。與此同時，液泵產(chǎn)生負壓，并在中空纖維膜內(nèi)部形成真空區(qū)域，透過液通過超濾膜的孔洞，進入纖維膜內(nèi)部，并由抽泵抽取到超濾膜表層，送到水箱中。上述提出的膜技術(shù)屬于反滲透前的預(yù)處理，采用全自動控制系統(tǒng)進行調(diào)控，經(jīng)過此步驟后的水體更加清澈，同時，強絮凝試劑有效地去除顆粒物與病原體，實現(xiàn)初步凈化。

1.2 基于納濾膜的工業(yè)污水脫鹽處理工藝參數(shù)

完成預(yù)處理后，使用雙膜處理工藝中的納濾膜，進行脫鹽處理。此膜體適用回水處理，通過提高透水面積，提高單位時間的凈水量，因此，使用納濾膜可以有效地提高污水堵塞處理效率[4]。納濾膜外型結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 納濾膜外型結(jié)構(gòu)示意圖

按照上述圖1 所示結(jié)構(gòu)，對納濾膜過濾結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，對納濾膜技術(shù)指標進行描述。如表2 所示。

表2 納濾膜技術(shù)指標

對接表2 中提出的工藝參數(shù)與圖1 描述的納濾膜結(jié)構(gòu)，以此種方式，保障脫鹽（脫MgSO4）效果。

1.3 自動清洗并過濾重金屬離子

完成參數(shù)設(shè)計后，污水導(dǎo)入沉淀池，從超濾膜進入水箱，加入氧化試劑進行處理。污水經(jīng)過自動清洗過濾器進入納濾膜裝置，納濾膜自動截留水體中>100.0μm 的離子。

考慮到在濾除過程中，產(chǎn)生混合物并堆積，或堵塞影響纖維膜入水，因此，在納濾膜出口位置安裝一個壓力傳感器，并進行通信連接，實時監(jiān)測過濾器在運行中的壓力[5]。同時，設(shè)定安全運行閾值，壓力值超過此范圍，觸發(fā)預(yù)警，證明此時過濾口的運行壓力較大，影響濾除行為。當壓力達到邊界范圍時，過濾器自動清洗纖維網(wǎng)，過程持續(xù)10.0s～45.0s，完成清潔后，繼續(xù)進行過濾行為，完成處理后，清洗裝置停止運行，此時，從出水口排出處理后的水體，便可認為完成了工業(yè)廢水中重金屬離子的有效濾除。

2 實驗論證分析

為了證明本文設(shè)計的濾除方法，在應(yīng)用中具備一定可靠性，將其與基于微濾膜的重金屬離子濾除方法進行對比。選擇與設(shè)計單位具有合作關(guān)系的Y 工業(yè)單位作為實驗廠址。在生產(chǎn)線上設(shè)計兩個排水路線，分別為A 與B，在A 排水口使用本文的方法進行凈化處理，在B 排水口使用基于微濾膜的濾除方法進行凈化處理。此次實驗為期6 個月，實驗周期為一個月，每天對處理后的廢水進行水質(zhì)抽樣檢測，以污水中重金屬離子濃度作為評價指標，記錄每個月的平均濃度。將實驗結(jié)果繪制成折線圖，如圖2 所示。

圖2 重金屬離子濃度對比結(jié)果

綜合上述圖2 結(jié)果可知，本文設(shè)計的濾除方法，可實現(xiàn)將污水中重金屬離子濃度降低到國家標準范圍內(nèi)，而傳統(tǒng)的濾除方法無法實現(xiàn)。因此，可以認為本文設(shè)計的方法，對于重金屬離子的濾除效果更佳。

3 結(jié)論

為了改善工業(yè)污水排放對水環(huán)境造成污染的問題，本文引進雙膜法，設(shè)計一種重金屬離子濾除方法，此次研究結(jié)合“超濾膜+超濾膜”雙膜處理工藝，從基于超濾膜的工業(yè)污水預(yù)處理、脫鹽處理、自動清洗并過濾重金屬離子三個方面，進行詳細設(shè)計，并將此方法與工業(yè)廠現(xiàn)用的方法進行對比，對比后發(fā)現(xiàn)，本文的方法處理效果更佳，并且在一定程度上可從工業(yè)污水中提取有利用價值的物質(zhì)，為工業(yè)生產(chǎn)帶來經(jīng)濟效益，總之，以此種方式降低工業(yè)生產(chǎn)對水環(huán)境造成的危害，可實現(xiàn)以工業(yè)帶動經(jīng)濟建設(shè)工作的同時，提高工業(yè)園區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。