基于納濾膜分離技術的工業污水處理方法

李俊葉，趙 嵐

（南昌交通學院，江西 南昌 330100）

納濾膜分離技術是我國近年來提出的一種新型膜技術，在利用該技術進行污水處理過程中，要求水體兩側的膜壓差在0.2 MPa～2.0 MPa范圍內，也稱之為低壓滲透膜技術。在我國工業化發展進程不斷加快的社會背景下，此項技術廣泛應用于污水處理，也成為了生態環境治理工作的研究重點。

1 基于納濾膜分離技術的工業污水處理方法

1.1 基于納濾膜的工業污水預軟化

在工業污水處理過程中，使用具有納米微孔結構的納濾膜，可以確保污水中的離子在帶電微孔中擴散時，出現對向電流傳導受阻或靜電異相排斥的行為，而在工業廢水中的單價金屬離子，可以利用其擴散系數低的優勢，進行膜內滲透，在此過程中，正一價鉀離子與負一價氯離子均可以在膜內被有效過濾[1]。

目前，市場上商用的納濾膜較多，主要為適用于凈化生活飲用水的納濾膜、適用于脫硝與脫鹽處理的納濾膜、適用于對污水進行軟化處理的工業納濾膜，三種不同的納濾膜在實際應用中的性能是不同的，為了確保一次處理便可以達到飲水標準，可選擇第三種納濾膜作為此次污水處理方法的納濾膜[2]。在使用此種納濾膜進行工業污水預軟化處理時，需要參照我國《工業污水排放標準》（GB521460-2018）文件中的內容，將處理后的污水硬度控制在0.6 mmol/L范圍內，需要使用NF900.0的納濾膜，對進入水槽的水進行壓力處理。納濾膜的應用可能會受到相關外界因素的影響，因此，應在對其預軟化處理時，控制軟化水的水質與操作壓力[3]。若滲透壓力過大，會導致操作能耗呈現一種上升的趨勢，此時不僅會縮短納濾膜的壽命，同時也會在一定程度上提升納濾膜的滲透率。因此，可在進水槽導入污水后，適當添加阻垢試劑，對原水進行一次清理，以達到預期效果。

1.2 基于納濾膜分離技術的軟水酸洗流程

一些染料工業生產廠排出的污水中可能含有大量的高濃度鹽（質量分數>5.0%便可以被認定為高濃度鹽）、高色度（數萬倍數以上的色度可以被定義為高色度）、高COD（1.0 L內含有過萬毫克的COD可以被定義為高COD）的廢水，此類廢水在生物學認知內的比值通常小于0.3，主動降解能力較差，目前市場上針對此種廢水的處理方法大多為燃燒法[4]。完成對工業污水的預軟化處理后，需要對此部分軟水進行酸洗。酸洗過程中，需要在進水槽前端倒入質量分數為20.0%的硫酸，考慮到酸洗執行行為時，硫酸的濃度可能會呈現一種持續降低的趨勢，因此，應當持續在進水槽導入質量分數為20.0%的硫酸，具體流程如圖1所示。

圖1 基于納濾膜分離技術的軟水酸洗流程

按照圖1所示的流程，對工業污水進行酸洗，在此過程中，當酸水的質量分數在持續消耗中降至6.0%～8.0%時，此時生成的FeSO4濃度將在200.0 g/L～250.0 g/L范圍內，導致酸洗效率的降低。未被有效導出的酸水，在酸洗循環處理機制中，會持續流入混合處理槽，并且從離心機中分離母液，并用電加熱處理技術，將母液加熱到50.0 ℃，此時，經過納濾膜的濃縮液，會將固體殘渣或酸洗處理后的FeSO4固體過濾掉，剩余物質在晶體罐中結晶。當冷卻區域內溫度降至室溫時將會生成FeSO4·H2O結晶體[5]。與此同時，高濃度濃縮液將會流向另一側的納濾組件進行酸液的再利用。在上述過程中，不僅實現了對預軟化的工業污水進行了酸洗處理，同時也實現了通過納濾組件對酸化處理后的金屬固體物質與濃縮污水進行分離，從而可以解決水體中含有大量酸性物質的污水中微生物的生存環境問題。

1.3 分離處理水體中的重金屬物質

經過處理的工業污水中仍存在一定量的重金屬離子，例如，正二價與正三價的Fe離子、正三價的Zn離子、溴離子等。為了使排放的工業污水滿足我國環境保護標準，需要將其中游離的重金屬離子進行氫化與氧化處理，使離子生成可直接看見的氫氧化物，并通過過濾的方式將其去除。

在上述過程中，需要合理控制反應條件，例如，Ni離子與Cd離子之間存在某種化學關聯性，因此，需要給予游離的離子一個適度的反應條件，使其發生化學反應，生成CdCl2或NiCl2。在金屬混合物溶液中，加入一定量的氯化鈉，使金屬物質在溶液中形成一個可循環的負荷電路，此時對溶液進行導電處理，水體中便會生成一定濃度的絡合物。在此基礎上，使用納濾膜分離技術，對溶液中的離子及絡合物進行過濾，截留水體中Ni2+，控制Cd2+自由通過，以此種方式實現對工業污水中不同金屬物質的有效分離。對于其中具有一定應用價值的金屬，可對其進行提純處理，留到后期工業生產使用，對于其中一些已實現凈化的水體，可直接排放到河流中。通過上述研究，完成基于納濾膜分離技術的工業污水處理方法的設計。

2 實驗論證分析

提出對比實驗，用于證明本文設計的基于納濾膜分離技術的工業污水處理方法，具有應用到工業生產廠污水凈化與處理工作中的現實意義。選擇某工業生產單位近一個月排出的工業污水作為此次對比實驗的原水（工廠共分為五個工業生產區，分別為燃料生產區、零部件生產區、化學燃料加工區、水泥制造區、金屬冶煉區），分別使用本文設計的處理方法，與基于生物化學技術的污水處理方法，對原水進行凈化處理。以析出金屬物質的質量與水體硬度，作為評估方法有效性的依據，實施此次對比實驗，將實驗結果繪制成表格，如表1所示。

表1 實驗結果

綜合上述表1的實驗結果可知，本方法不僅可以有效降低工業污水硬度，同時也可以在完成污水的處理后，析出可供工廠工業生產的金屬原材料。而傳統方法僅能實現對污水硬度的降低，卻不具備回收污水中金屬元素的作用。因此，綜合上述分析，可以得出如下實驗結論：相比傳統的污水處理方法，基于納濾膜分離技術的工業污水處理方法，可以實現對污水的軟化處理，并從中提取有使用價值的金屬物質，實現工業生產材料的復用。

3 結語

為了進一步落實生態環境保護及治理工作，本文提出了一種基于納濾膜分離技術的工業污水處理方法，并將此種方法與基于生物化學技術的污水處理方法進行實驗對比，從而證明本文設計的方法在實際應用過程中，使用價值更高，應用此種方式，可降低工業污水中污染物的濃度，避免由于工業污水排放造成的土質污染與水環境污染，以改善我國的生態環境現狀。