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膜分離技術(shù)在工業(yè)水處理中的運用研究

2017-05-16 08:52:12袁李圣
科學(xué)與財富 2017年12期

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.

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