膜分離技術(shù)在工業(yè)水處理中的運用研究

袁李圣

摘 要：在工業(yè)水處理中，膜分離技術(shù)具有重要意義，它對于提高水質(zhì)、降低資源消耗以及提高環(huán)保性方面都具有重要作用。在工業(yè)水處理過程中，膜分離技術(shù)的主要運用包括有機(jī)化工廢水處理、輕工廢水處理以及冶金和電鍍廢水處理三個方面。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)；工業(yè)水處理

自上世紀(jì)60年代開始，膜分離技術(shù)逐漸發(fā)展起來。作為一種新的廢水分離技術(shù)，膜分離技術(shù)歷經(jīng)半個多世紀(jì)發(fā)展，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域中被應(yīng)用。從膜分離技術(shù)誕生起，其優(yōu)越性就顯現(xiàn)出來，作為一種清潔、節(jié)能的分離技術(shù)，膜分離技術(shù)的主要優(yōu)勢在于制作工藝簡單、成本低廉、避免資源過度消耗以及綠色環(huán)保等特點，不僅能有效凈化工業(yè)廢水，還能合理地回收廢水中的有用物質(zhì)。因此在我國的工業(yè)水處理過程中，采用膜分離技術(shù)正逐漸成為主流趨勢。

一、膜分離技術(shù)概述

（一）基本內(nèi)容

膜分離技術(shù)的制造工藝較為簡單，所用材料也很容易制得。運用一張具有選擇通過性的薄膜，在對其進(jìn)行較為復(fù)雜的加工之后，經(jīng)外力推動分離混合液，在對混合液進(jìn)行分解后，通過其它工藝進(jìn)行提純精加工，這樣一來就可以實現(xiàn)工業(yè)水處理。在進(jìn)行混合物分離時，由于其物理性質(zhì)的區(qū)別，分離的工藝也會隨之轉(zhuǎn)變。作為新興的分離技術(shù)，膜分離技術(shù)能夠?qū)旌弦褐芯哂胁煌锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的成分進(jìn)行分離[1]。關(guān)于膜分離的原理，主要是由于溶液的不同成分具有不同的滲透性能，因此它們對膜的選擇也存在區(qū)別，利用這一區(qū)別，就能夠精確控制分離的物質(zhì)。

（二）基本特點

第一，通過膜分離技術(shù)過濾的工業(yè)水具有較高水質(zhì)。傳統(tǒng)分離技術(shù)最多能夠做到微米級分離，并且成本較高；但膜分離技術(shù)則可以對具有較高沉淀的納米級物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確分離。因此膜分離技術(shù)不但能夠有效過濾工業(yè)水中的毒物、色度等，還能有效過濾工業(yè)水中的病毒病菌及有機(jī)物。

第二，膜分離技術(shù)對資源的消耗較小。傳統(tǒng)分離技術(shù)在處理工業(yè)水的過程中，主要通過吸收、萃取等方式進(jìn)行物質(zhì)提取，從而實現(xiàn)分離；但膜分離技術(shù)則不會因使用而導(dǎo)致自身性能的改變，可以重復(fù)利用多次，相對而言降低了消耗量。另外，膜分離技術(shù)對溫度的要求不苛刻，因此也可以減少熱消耗。

第三，膜分離技術(shù)具有綠色環(huán)保特點。和傳統(tǒng)分離技術(shù)比起來，膜分離技術(shù)具有較高的工作效率，通常不會因設(shè)備過大而占據(jù)較大面積。而在化學(xué)用藥方面，膜分離技術(shù)不需要再添加化學(xué)藥劑，因此也不會在處理工業(yè)水的過程中再產(chǎn)生新的有害物質(zhì)，從而達(dá)到環(huán)保要求。

二、膜分離技術(shù)在工業(yè)水處理中的應(yīng)用

（一）有機(jī)化工廢水處理

在處理有機(jī)廢水的過程中，膜分離技術(shù)對于染料、含酚廢水及硝基苯氨廢水等工業(yè)廢水的處理方面具有明顯效果。楊品釗等人在運用膜技術(shù)處理工業(yè)廢水時，以蘭-113B作為表面活性劑，選擇氫氧化鈉作為內(nèi)相試劑的組成溶液，對含硝基廢水進(jìn)行處理，同時對傳質(zhì)動能學(xué)進(jìn)行研究。萬印華等人對處理高濃度含酚廢水時采用膜技術(shù)的效果進(jìn)行研究，最終除酚率超過99.9%，證明膜技術(shù)在處理含酚廢水方面具有非常好的效果，并且具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和較高的環(huán)境效益。魯軍等人研究了采用膜分離技術(shù)處理高濃度含鹽工業(yè)廢水的效果，主要為4-硝基甲苯-2硫磺（NTS），最終證明NTS的去除率超過了99%。潘碌亭等人通過運用膜技術(shù)處理工業(yè)廢水，對膜處理后的乳液進(jìn)行低電壓破乳，得到濃縮溶液，實現(xiàn)了對工業(yè)廢水的綜合利用[2]。沈力等人對膜技術(shù)處理硝基苯胺廢水的能力進(jìn)行了研究，表面活性劑為蘭-113B，萃取劑為溶劑油，內(nèi)相試劑為鹽酸，此次處理溶液濃度為250mg/L，當(dāng)進(jìn)一步處理廢水后，廢水達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

（二）輕工廢水處理

在進(jìn)行輕工廢水處理時，主要的廢水類型包括檸檬酸廢水、造紙廢水等輕工廢水，都充分應(yīng)用了膜技術(shù)。張芳等人對草漿CEH漂白廢水的超濾處理進(jìn)行相應(yīng)研究，當(dāng)通過A膜和C膜作為一、二級聯(lián)合處理CEH漂白廢水，膜通量為16L/（m2·h）時，對溶液中主要污染成分BOD5的去除率超過了60%，對主要污染成分CODcr的去除率為85%以上，對主要污染成分TOC的去除率超過了70%。薛建軍對單陽膜處理造紙輕工廢水的效果進(jìn)行研究，經(jīng)過試驗，單陽膜技術(shù)不僅有效回收了紙質(zhì)過程中殘留的化學(xué)藥品，還能夠極大地降低主要污染物CODcr的含量，效果十分明顯[3]。而潘碌亭等人通過運用膜分離技術(shù)對檸檬酸廢水進(jìn)行處理研究，成功將溶液中的檸檬酸提取出來，同時有效降低了廢水的主要污染物CODcr，這對于經(jīng)濟(jì)效益的提升和環(huán)境效益的保持都具有重要意義。

（三）冶金和電鍍工業(yè)廢水處理

采用膜分離技術(shù)，除了能夠使電鍍及冶金廢水最終達(dá)到能夠排放的標(biāo)準(zhǔn)之外，還可以對有用物質(zhì)進(jìn)行合理回收利用。Lahiere等人通過運用陶瓷膜的方式，對廢水中所含重金屬離子進(jìn)行分離處理，主要方法為：加入堿性物質(zhì)中和溶液，使溶液產(chǎn)生氫氧化物，再運用兩種孔徑的膜分別過濾，兩種孔徑分別為1.4和0.8。這樣一來，重金屬溶液中氫氧化物的含量就會從原先的0.01%以上下降至0.002‰不到。Chai等人通過運用RO過濾膜處理含銅廢水中的有害物質(zhì)，經(jīng)過試驗研究，溶液中銅的濃度在進(jìn)行膜處理后，由原來的超過300mg/L下降為4mg/L以下，達(dá)到了99%以上的去除率[4]。

三、案例簡析

以某煤化工集團(tuán)為例，該集團(tuán)自2011年-2016年年平均產(chǎn)醋酸40萬噸，工業(yè)水處理凈化系統(tǒng)包括1座原水凈化站以及預(yù)脫鹽水站項目。

該集團(tuán)工業(yè)水處理項目主要采用的工藝裝置為賽諾中空纖維膜超濾系統(tǒng)，有效運用了膜分離技術(shù)對工業(yè)廢水進(jìn)行凈化處理。在采用膜分離技術(shù)后，具體處理效果如下：

此項目每小時可處理3萬噸廢水，每套使用賽諾膜SMT600-P50組件104支，總共4套組件，使用膜量416支組件，運行通量為63.2LMH，回收率在95%以上。后期反滲透項目的處理量達(dá)到每日2.8萬噸工業(yè)水，每套使用陶氏BW30-365-FR膜315支，總共4套，使用膜量1260支，運行通量20LMH，回收率在75%以上。該項目完全能夠穩(wěn)定處理每日3萬立方米工業(yè)水，并且在水成分復(fù)雜的情況下依然可以正常穩(wěn)定運行，排放水完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語

綜上，采用膜分離技術(shù)已經(jīng)成為新時期重要的工業(yè)水處理方式，膜技術(shù)的發(fā)展，不但推動了社會經(jīng)濟(jì)的和科技的發(fā)展，同時也為我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康為清，時歷杰，趙有璟等.水處理中膜分離技術(shù)的應(yīng)用[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2014，46（5）：6-9.

[2] 王少兵，王厚朋.膜分離技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用[J].當(dāng)代石油石化，2016，24（5）：26-31.

[3] 范胤禎.工業(yè)水處理中膜分離技術(shù)的應(yīng)用研究[J].化工管理，2014，（12）：84-84.