基于化工廢水處理中納濾膜的應(yīng)用研究

1、<p>　　基于化工廢水處理中納濾膜的應(yīng)用研究</p><p>　　摘要：納濾膜技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)異分離性能,不僅處理效果好、低耗能,同時還可以有效回收處理液中的有用物質(zhì),是化工廢水處理的有效方法之一。本文簡要分析了膜過濾技術(shù)與納濾分離特點(diǎn),并對其在化工廢水處理中應(yīng)用進(jìn)行了概述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：納濾膜；化工廢水；廢水處理 </p><p>　

2、　中圖分類號：X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p>　　一、膜過濾技術(shù)與納濾分離特點(diǎn) </p><p>　　膜過濾技術(shù)是一種高效、低能耗和易操作的液體分離技術(shù),同傳統(tǒng)的水處理方法相比具有處理效果好、可實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用和對有用物質(zhì)回收等優(yōu)點(diǎn)。膜技術(shù)一般包括微濾、超濾、納濾和反滲透,其中納濾(nanofiltration,NF)是目前國內(nèi)外膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。它是一種介于反滲透與超

3、濾之間的一種壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù),由于其自身獨(dú)特的性能使它在許多領(lǐng)域具有其它膜技術(shù)無法替代的地位,在工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用,并顯示出了廣闊的發(fā)展前景。 </p><p>　　納濾技術(shù)在化工廢水處理方面有以下特點(diǎn):①納濾膜的孔徑接近于1nm,截留相對分子量在150—1000之間,適宜于分離相對分子量在150以上、分子大小約為1nm的溶解組分。②操作壓力低,一般在0.3—1.0MPa之間。由于操作壓力較低,對

4、設(shè)備要求較低。因此,基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低,便于運(yùn)行管理。③對物質(zhì)的分離具有選擇性。這一方面是由于其孔徑范圍較窄,另一方面是由于膜表面或膜材料中常帶有荷電基團(tuán),這些基團(tuán)通過靜電作用可產(chǎn)生Donnan效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)不同價態(tài)離子的分離,故有時納濾也被稱為“選擇性反滲透”(SelectiveRO)。大部分納濾膜帶有電荷,因此它可用于對有機(jī)物和無機(jī)物及帶不同電荷的粒子的分離。④納濾的分離原理主要基于篩分效應(yīng)和電荷效應(yīng),在處理過程中不需添加化學(xué)試劑

5、,也不引起二次污染。⑤可分離回收有用物質(zhì),實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的資源化和回用,進(jìn)一步降低處理成本。 </p><p>　　二、電鍍廢水的納濾膜處理技術(shù) </p><p>　　電鍍廢水中存在多種致癌、致畸、致突變或劇毒物質(zhì)，如重金屬離子或氰化物等，對環(huán)境與人類危害極大，必須加以嚴(yán)格治理，人們開發(fā)了許多工藝和方法用于處理電鍍廢水，主要有：化學(xué)沉淀、吸附、生物、電解、離子交換和膜分離等．膜分離、離子交換

6、或其結(jié)合工藝在電鍍廢水的處理應(yīng)用中，通?？梢詫?shí)現(xiàn)在線回收，并且回用水的水質(zhì)較高。然而，由于生產(chǎn)規(guī)模、鍍件基材、鍍層材料、電鍍工藝、管理控制水平以及電鍍場建設(shè)歷史等諸多較為復(fù)雜的原因，許多現(xiàn)有電鍍企業(yè)或電鍍生產(chǎn)線上實(shí)行完全意義上的全循環(huán)(電鍍金屬和水)仍然是難以實(shí)現(xiàn)的。因此，研究開發(fā)適合于末端處理電鍍廢水的工藝技 </p><p>　　術(shù)，最大程度地處理、回用水資源，實(shí)現(xiàn)廢水的零排放或微量排放仍然具有實(shí)際意義。 &

7、lt;/p><p>　　交互平衡式膜分離--化學(xué)沉淀工藝(IBMS—CP)是將納濾系統(tǒng)嵌入化學(xué)沉淀過程中，并使化學(xué)沉淀和膜過程交互循環(huán)并達(dá)到動態(tài)平衡的工藝過程(圖1)如圖1所示， </p><p><b>　　圖1 </b></p><p>　　在IBMS—CP工藝中，經(jīng)化學(xué)沉淀處理的廢水，經(jīng)過多級沉降池去除沉淀后與含有重金屬的廢水在綜合調(diào)節(jié)池中混

8、合，再進(jìn)入膜分離單元進(jìn)行濃縮分離．視回用水質(zhì)的要求，膜分離單元的透過液，或直接回用，或經(jīng)進(jìn)一步處理而回用。而濃縮液則回到化學(xué)沉淀單元進(jìn)入下一個循環(huán)處理過程。一般此處的膜分離單元采用納濾系統(tǒng)，其原因在于：納濾可以較好地截留濃縮二價和高價重金屬離子，同時使一價鹽進(jìn)入透過液，從而避免一價鹽在IBMS—CP循環(huán)過程中的積累，由于納濾膜對一價鹽的透過率將隨其濃度上升而增大，因此，在IBMS—CP工藝中，進(jìn)入和透出IBMS—CP系統(tǒng)的一價鹽將在其到

9、達(dá)某濃度時自動達(dá)成動態(tài)平衡狀態(tài)，從而使一價鹽在表觀上“穿過”IBMS—CP循環(huán)。同時，該過程的產(chǎn)水被“軟化”，這是lBMS—CP工藝的特點(diǎn)，也是其能夠運(yùn)行的關(guān)鍵。另外，由于納濾過程提高了多價離子的濃度并大幅減少了廢水總量，因此將使化學(xué)沉淀設(shè)備的容量顯著減小且反應(yīng)沉淀過程更迅速、完全，IBMS-CP工藝是一個使得化學(xué)沉淀和膜過程有機(jī)結(jié)合且相互促進(jìn)、強(qiáng)化的過程。 </p><p>　　三、膜分離技術(shù)在石油化工廢水處理

10、方面的應(yīng)用&#160;&#160; </p><p>　　石油工業(yè)廢水主要包括石油開采和煉制過程中產(chǎn)生的含各種無機(jī)鹽和有機(jī)物的廢水，其成分復(fù)雜，處理難度大，一般方法難以取得理想的處理效果。膜技術(shù)可有效處理廢水及回收有用物質(zhì)。含酚的石油工業(yè)廢水毒性很大，必須脫除后才能排放，若采用納濾技術(shù)，不僅酚的脫除率可達(dá)95%以上，且在較低壓力下就能高效地將廢水中的鎳、汞等重金屬高價離子脫除，其費(fèi)用比反滲透等方法

11、低得多。Ohya等成功地制備出一種聚酰亞胺納濾膜，該納濾膜具有高通量并耐高壓、高溫及耐有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，截留相對分子質(zhì)量為170～400，能有效地分離汽油和煤油。張?jiān)Ｇ涞妊兄瞥鼍垌?A10，復(fù)合膜超濾技術(shù)，并用該復(fù)合膜對華北油田北大站外排水砂濾后水樣進(jìn)行了超濾處理，原水油的質(zhì)量濃度為640mg／L，處理后油質(zhì)量濃度小于0.5mg／L，完全符合回注水的要求，截留率皆在99%以上，復(fù)合膜運(yùn)行一定時間后，清洗后水通量恢復(fù)率較高。李發(fā)永等在國內(nèi)最

12、早采用膜技術(shù)處理采油污水，先用外管式聚砜(Ps)超濾膜處理采油污水；然后采用磺化聚砜(SPS)平板式和外管式超濾膜再次處理含油污水，結(jié)果表明SPS膜通量隨磺化度的增加而提高，且優(yōu)于Ps膜，透過液基本達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)及低</p><p>　　四、含鹽煤化工廢水處理 </p><p>　　目前，煤化工行業(yè)含鹽廢水處理工藝路線多采用（預(yù)處理+雙膜法）兩段式（即超濾-反滲透）處理工藝。 </

13、p><p>　　預(yù)處理一般為絮凝沉淀和過濾工藝。主要去除廢水中的SS，為后續(xù)雙膜處理創(chuàng)造條件。雙膜法作為循環(huán)排污水和化學(xué)水站排水的脫鹽主體工藝已在石化、電廠、化工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)比較成熟。但需要注意的是，反滲透膜作為一種高分子膜，應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)水COD含量。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：如COD濃度超過60mg／L長期運(yùn)行，會積累某些難以沖洗的污垢，造成膜性能下降，影響正常運(yùn)行。此外，也應(yīng)嚴(yán)格控制BOD和氨氮濃度。BOD和氨氮

14、濃度偏高容易造成微生物在膜上的滋生。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)含鹽廢水COD和氨氮的進(jìn)水質(zhì)量濃度超過80mg／L和15mg／L時，建議在預(yù)處理之前增加生化處理段，進(jìn)一步去除氨氮和COD，為后續(xù)膜處理創(chuàng)造良好的條件?？紤]BAF工藝適合處理微污染廢水并能有效去除氨氮、鐵、錳等污染物，生化處理可采用BAF工藝。 </p><p>　　反滲透膜在水通量、脫鹽率、脫除有機(jī)物和抗生物降解方面表現(xiàn)出極高的性能。一般，反滲透裝置的系統(tǒng)脫鹽

15、率≥98%，水的回收率≥75%。由于煤化工含鹽廢水水質(zhì)相對較差，反滲透系統(tǒng)水的回收率多在60%～65%之間，回收率取值過高將會大大降低反滲透膜的使用壽命，提高處理成本。反滲透系統(tǒng)還將產(chǎn)生35%左右的濃鹽水。濃鹽水的TDS濃度一般在10000mg／L左右，需進(jìn)入濃鹽水處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　從處理工藝上來

16、講，膜工藝應(yīng)用于水處理技術(shù)中，具有極大的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)水處理相比，膜工藝的應(yīng)用，能更有效地去除水中的無機(jī)物、有機(jī)物和各種微生物，極大地提高出水水質(zhì)。膜的性質(zhì)和膜工藝的應(yīng)用也存在著一定的局限性，因此通常將膜工藝和傳統(tǒng)工藝結(jié)合，或者把兩種或兩種以上的膜工藝結(jié)合起來，來解決膜在水處理中存在的問題。膜污染的問題更是阻礙膜技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵之一。但隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展，膜污染的問題將會進(jìn)一步得到解決，從而膜的使用可靠性也會不斷地提高。 </p