基于雙膜法的工業污水重金屬離子濾除方法研究

李俊葉 劉 爽

（南昌交通學院，江西 南昌 330100）

工業產業屬于有色金屬高污染行業，排出的污水，已對我國的環境造成污染，一些工業廢水進入生活用水中，對健康造成威脅。在對工業單位的考察中發現，一些生產廠位于河流的中上游，其污水未經有效處理，直接排入水域中，導致水體中含有大量重金屬離子[1]。為降低污染，我國2010 年起，提出對工業單位的污水“零排放”要求，并要求廢水進行凈化處理與質量安檢后排放。早期技術落后，無法做到重金屬離子的有效清除，并且，按照常規的處理方式進行處理，會導致水體結垢附著在設備上，最終增加處理成本。

1 基于雙膜法的工業污水重金屬離子濾除方法設計

1.1 基于超濾膜的工業污水預處理

為了實現對工業污水中重金屬離子的有效濾除，本章提出基于“超濾膜+超濾膜”的雙膜處理工藝，對工業廢水進行凈化處理。通過超濾膜進行預處理，超濾膜處理裝置由2.0 個ZeeWeed 裝置構成，膜體厚度約為1.0mm，超濾膜的抗裂性能優良[2]。每套超濾膜結構的透水量最少為180.0m3/h，為了確保超濾膜結構在應用中具有作用，在使用前，進行技術指標設計。如表1 所示。

表1 超濾膜技術指標

按照上述表1 中內容，對超濾膜技術指標進行設計，當濃水被引入時，廢水在膜內進行反洗處理，此時，水體中的大顆粒細菌和雜質均被去除。在此過程中，廢水從進水泵進入裝置，進行初次透水，從膜內空腹區域排出，進入廢水池。在廢水池靜置30.0min～40.0min，通過超濾膜初次過濾高分子與大直徑顆粒[3]。與此同時，液泵產生負壓，并在中空纖維膜內部形成真空區域，透過液通過超濾膜的孔洞，進入纖維膜內部，并由抽泵抽取到超濾膜表層，送到水箱中。上述提出的膜技術屬于反滲透前的預處理，采用全自動控制系統進行調控，經過此步驟后的水體更加清澈，同時，強絮凝試劑有效地去除顆粒物與病原體，實現初步凈化。

1.2 基于納濾膜的工業污水脫鹽處理工藝參數

完成預處理后，使用雙膜處理工藝中的納濾膜，進行脫鹽處理。此膜體適用回水處理，通過提高透水面積，提高單位時間的凈水量，因此，使用納濾膜可以有效地提高污水堵塞處理效率[4]。納濾膜外型結構如圖1 所示。

圖1 納濾膜外型結構示意圖

按照上述圖1 所示結構，對納濾膜過濾結構進行設計，在此基礎上，對納濾膜技術指標進行描述。如表2 所示。

表2 納濾膜技術指標

對接表2 中提出的工藝參數與圖1 描述的納濾膜結構，以此種方式，保障脫鹽（脫MgSO4）效果。

1.3 自動清洗并過濾重金屬離子

完成參數設計后，污水導入沉淀池，從超濾膜進入水箱，加入氧化試劑進行處理。污水經過自動清洗過濾器進入納濾膜裝置，納濾膜自動截留水體中>100.0μm 的離子。

考慮到在濾除過程中，產生混合物并堆積，或堵塞影響纖維膜入水，因此，在納濾膜出口位置安裝一個壓力傳感器，并進行通信連接，實時監測過濾器在運行中的壓力[5]。同時，設定安全運行閾值，壓力值超過此范圍，觸發預警，證明此時過濾口的運行壓力較大，影響濾除行為。當壓力達到邊界范圍時，過濾器自動清洗纖維網，過程持續10.0s～45.0s，完成清潔后，繼續進行過濾行為，完成處理后，清洗裝置停止運行，此時，從出水口排出處理后的水體，便可認為完成了工業廢水中重金屬離子的有效濾除。

2 實驗論證分析

為了證明本文設計的濾除方法，在應用中具備一定可靠性，將其與基于微濾膜的重金屬離子濾除方法進行對比。選擇與設計單位具有合作關系的Y 工業單位作為實驗廠址。在生產線上設計兩個排水路線，分別為A 與B，在A 排水口使用本文的方法進行凈化處理，在B 排水口使用基于微濾膜的濾除方法進行凈化處理。此次實驗為期6 個月，實驗周期為一個月，每天對處理后的廢水進行水質抽樣檢測，以污水中重金屬離子濃度作為評價指標，記錄每個月的平均濃度。將實驗結果繪制成折線圖，如圖2 所示。

圖2 重金屬離子濃度對比結果

綜合上述圖2 結果可知，本文設計的濾除方法，可實現將污水中重金屬離子濃度降低到國家標準范圍內，而傳統的濾除方法無法實現。因此，可以認為本文設計的方法，對于重金屬離子的濾除效果更佳。

3 結論

為了改善工業污水排放對水環境造成污染的問題，本文引進雙膜法，設計一種重金屬離子濾除方法，此次研究結合“超濾膜+超濾膜”雙膜處理工藝，從基于超濾膜的工業污水預處理、脫鹽處理、自動清洗并過濾重金屬離子三個方面，進行詳細設計，并將此方法與工業廠現用的方法進行對比，對比后發現，本文的方法處理效果更佳，并且在一定程度上可從工業污水中提取有利用價值的物質，為工業生產帶來經濟效益，總之，以此種方式降低工業生產對水環境造成的危害，可實現以工業帶動經濟建設工作的同時，提高工業園區水環境質量。