納濾膜在冶金工業(yè)廢水處理中的應用

（廣東中金嶺南有色冶金設計研究有限公司，廣東 韶關 512024）

膜分離技術是一種高效分離技術，常見的有超濾(UF)、納濾(MF)、電滲析(ED)、反滲透(RO)等，納濾膜是介于反滲透膜和超濾膜之間，也稱為低壓或疏松反滲透膜，其允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的一種功能性的半透膜。它因能截留物質的大小約為納米而得名，它截留有機物的分子量大約為150～500左右，截留溶解性鹽的能力為90%以上，其憑借巨大的高效分離技術優(yōu)勢，廣泛用于制藥、生物化工、食品、石油化工、廢水處理等諸多領域。

1 納濾膜的特性

1.1 納濾膜的荷電性

納濾膜具有荷電特性，其荷電性與膜材料以及制造工藝等相關聯(lián)，荷電對納濾膜抗污染性能也有一定的影響。

1.2 納濾膜具有分離特性和選擇特性

納濾膜對無機離子的去除介于反滲透膜和超濾膜之間，它對不同的無機離子有不同的分離特性，如它對Mg2+，Ca2+，SO2

2-的去除率遠遠高于對Na+，C1-等的去除率，這是納濾膜與反滲透膜分離性能的主要差別。納濾膜一般對分子量在200以上的有機物具有較好的分離效果，去除率大于90%，納濾膜對憎水性的有機物去除效果最好（97.5%以上），而親水性的有機物一般為小分子有機物，可以較順利地與水分子一起透過納濾膜，從而說明納濾膜對有機物去除的選擇性。

2 納濾膜在冶金工業(yè)廢水中的應用

為解決工業(yè)廢水污染問題，納濾膜技術憑借其節(jié)能效果顯著、技術成熟可靠的優(yōu)勢，廣泛應用于各行業(yè)的廢水處理領域中。有色金屬冶煉企業(yè)采用納濾膜技術與其他方法相結合的方式解決工業(yè)廢水污染問題，走出了一條綠色工業(yè)發(fā)展道路。本文以韶關冶煉廠運用納濾膜技術處理廢水為工程實例，探討納濾膜在冶金工業(yè)廢水中的應用。

韶關冶煉廠工業(yè)廢水深度處理站采用生物制劑處理重金屬的化學沉淀法、納濾膜分離技術、反滲透膜水處理系統(tǒng)和濃水蒸鹽結晶系統(tǒng)，工業(yè)廢水經(jīng)處理經(jīng)上述流程后回用于生產(chǎn)用水，膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水蒸發(fā)結晶，實現(xiàn)工業(yè)廢水零排放。納濾膜水系統(tǒng)處理工藝“多介質過濾器+超濾系統(tǒng)+納濾系統(tǒng)”，運行中水的回收率保持在80%以上，其在廢水零排放工程中起到了重要作用。在納濾膜的實際運行中，由于冶金廢水成分復雜，原水水質變化大，系統(tǒng)工藝流程長，設備多等特點，決定了納濾膜在應用中會出現(xiàn)較復雜的技術問題，對其運行中出現(xiàn)的技術問題進行分析，并采取針對性的應對措施，是實現(xiàn)納濾膜系統(tǒng)在冶金工業(yè)廢水領域應用的關鍵。

2.1 現(xiàn)狀調查

膜工藝中的納濾膜系統(tǒng)進水保安過濾器濾芯，是為了有效截留預處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進入納濾膜系統(tǒng)，同時降低SDI值，保護納濾膜膜。運行過程中易出現(xiàn)段膜壓差增長過快，濾芯污堵嚴重，膜系統(tǒng)不能正常運行的現(xiàn)象。一般狀況下，每星期需更換一批濾芯，惡劣條件下2天～3天就需更換一批，影響納濾膜運行穩(wěn)定性。通過觀察納濾膜工藝的運行，出現(xiàn)以下幾個主要問題：

①膜工藝納濾膜系統(tǒng)中，濾芯和納濾膜易出現(xiàn)污堵現(xiàn)象，保安過濾器的濾芯污堵嚴重，易長菌、結垢，造成進水保安過濾器在運行中出現(xiàn)壓差增長過快，保安過濾器的濾芯需頻繁更換新濾芯，影響納濾膜系統(tǒng)運行穩(wěn)定及其使用壽命；②納濾膜需高頻率進行化學清洗和物理清洗，使得膜工藝納濾膜系統(tǒng)不能持續(xù)運行，降低了膜工藝的產(chǎn)水率，同時增加了工人的工作量，影響了膜系統(tǒng)的運行成本。

2.2 原因分析

為解決以上問題，我們對保安過濾器的濾芯和納濾膜進行檢查，發(fā)現(xiàn)其的外表均附著一層白色物質，另外還有少量的黏糊物。

經(jīng)化驗白色物質為硫酸鹽、磷酸鹽和氟化鹽，黏糊物為微生物。經(jīng)化驗分析確認納濾膜系統(tǒng)遭受化學污染和生物污染。

為了尋找化學污染來源，我們對進膜原水水質進行化學分析，水中含有：鈣離子、鎂離子、鐵離子、硫酸根離子、磷酸根離子、氟離子等成分。這些物質進入保安過濾器后，當進水PH值偏高時，首先會在濾芯表面形成沉淀物，被濾芯截留，導致濾芯結垢受到污堵。

為了尋找生物污染來源，我們對膜工藝設備進行排查，膜系統(tǒng)的MMF反洗水箱、UF及納濾膜的產(chǎn)水箱采用的均是密閉式水箱，通風性能差，在潮濕的環(huán)境中很容易滋生微生物；同樣保安過濾器也長期處于密閉環(huán)境中運行，容易滋生微生物。

通過以上分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，生物污染和化學污染就是導致納濾膜污堵首要原因。

2.3 制定措施

針對納濾膜系統(tǒng)生物污染和化學污染，制定以下措施：①針對水質中含有Ca2+、Mg2+、F-、SO42-、PO42-等離子，在PH值偏高時，容易在濾芯及納濾膜膜上結垢，我們對進膜原水進行化學分析，每星期一、三、五取樣化驗，監(jiān)控水質中各離子濃度變化，并且每班對膜系統(tǒng)中的多介質過濾器、超濾的產(chǎn)水及保安過濾器的進水進行SDI、濁度及PH值的檢測，時時監(jiān)控水質變化，并根據(jù)水質變化，調整前段水處理工藝，降低無機鹽的含量。②納濾膜系統(tǒng)采用低PH運行方式，可以避免氫氧化鈣、氫氧化鐵等物質的形成，可以抑制水中的硫酸鹽、磷酸鹽及氟化鹽等物質的析出，這樣可防止濾芯及納濾膜膜結垢而被污堵。③防止生物污染，對MMF反洗水箱、UF及納濾膜的產(chǎn)水箱進行增設通風孔的技術改造。技改后，水箱的通風性能大大提高，有效地抑制了微生物的滋生。④在膜系統(tǒng)進行化學清洗維護時，打開保安過濾器端蓋，并每小時對濾芯進行1次沖洗，有效地防止了細菌的滋生。⑤在進膜原水處加裝殺菌設備，定期投加殺菌劑，可以有效地抑制水中微生物的滋生，有效防止微生物對濾芯的污堵。

2.4 效果檢驗

納濾膜系統(tǒng)通過以上針對生物污染和化學污染的措施后，納濾膜工藝得到穩(wěn)定運行，提高了納濾膜的產(chǎn)水率，延長濾芯和納濾膜的運行周期，降低了膜系統(tǒng)處理廢水的成本。

3 結語

納濾膜技術已經(jīng)在水處理、海水淡化、藥物生產(chǎn)、食品加工等領域大量實際應用，為促進國民經(jīng)濟發(fā)展作出了很大貢獻。我們通過納濾膜在韶關冶煉廠廢水處理中的成功應用，證明了納濾膜在處理冶金工業(yè)廢水中擁有廣闊的前景。有色金屬冶煉企業(yè)可采用納濾膜技術與其他方法相結合的方式解決工業(yè)廢水污染問題，走出了一條綠色工業(yè)發(fā)展道路。