膜分离技术在工业废水处理方面的应用

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随着膜分离技术的发展，其在生活污水和工业废水方面的应用越来越广泛，如循环冷却排污水、重金属废水、造纸废水、印染废水、制药废水等。
　　
1．膜分离技术在循环冷却排污水处理方面的应用

　　火力发电厂一直是工业用水大户，其耗水量约占工业用水总量的20%左右。火电厂用水中循环冷却水的用量最大，因此许多火电厂把节水工作的重点放在循环冷却排污水回用上。于是，采用反渗透技术处理循环冷却水达到回用目的就显得十分重要。河北某电厂共有6台发电机组，总循环冷却水量6．3万m3/h。循环水浓缩3倍左右，排污水约为900m3/h。该电厂地处北方缺水地区，淡水资源紧缺，为缓解供水矛盾，电厂投资建设了200m3/h，l1反渗透除盐水项目，以循环冷却排污水为水源，反渗透出水作为锅炉预脱盐补充水，通过泵打到煤场和输煤栈桥做喷淋水，结果实现回用及综合利用目的。
2．膜分离技术在重金属废水处理方面的应用

　　含硒的农业排放废水已在世界范围内成为一个新的污染源，如美国加利福尼亚州的San Joaquin谷，盐化污水含硒量已达到4 200mg/L。湿地环境受该废水污染，出现高比率的水鸟胚胎畸形和死亡的硒中毒现象。试验得出，采用纳滤技术处理加利福尼亚卅[San Joaquin谷的重污染废水，可截留95%以上的硒和90%以上的其他多价阴离子。

　　纳滤膜处理大量污水且所需压力低，预处理步骤少，成本低，处理含硒的农业排放废水为其他含硒废水提供了突破性的处理方法。在金属加工和电镀工业中清洗水和电镀液中常含有浓度较高的重金属离子，如铜、镉、镍、铁等，采用纳滤膜可使这些金属离子浓缩10倍，并回收90%以上的废水。利用某些金属离子在一定氯离子浓度下可形成荷电和非荷电络合物的性质，用荷电纳滤膜可将它们分离开，如镉和镍在氯化纳浓度为0．5mo1/L时，前者以电中性络合物的形式存在，而后者形成荷正电络合物，于是带正电的纳滤膜可截留镍离子，实现两种离子的分离”。

　　3．膜分离技术在造纸废水处理方面的应用

　　造纸废水是造成环境污染的重要因素，膜分离技术处理制浆造纸工业废水在国外已较成熟，主要使用纳滤和超滤处理制浆废水及回收有用副产品。纳滤膜可以代替吸收和电化学方法除去深色木质素和木浆漂白过程中产生的氯化木质素，因污染物中许多有色的物质都带有负电荷，易被负电荷的纳滤膜截留，且对膜不产生污染。采用纳滤膜处理造纸厂的废水，得到无色、透明，不含阴离子废物的渗透水。且渗透水COD、TOC和无机物含量的去除率均可达到80%以上。De Pinho和Geraldes等采用纳滤与电渗析组合处理红麻制浆厂漂洗出水，结果阴离子几乎全部除去，NaCI量降低到60×10 －6，基本可回用于造纸工艺。

　　采用SPK100超滤膜对化机浆废水进行处理，超滤浓缩液的燃烧热为15．54kJ/g，固形物含量为188．9g/L，达到了碱回收。采用能耐介质pH值为1～14的无机分离膜处理碱性造纸黑液，不必调整黑夜pH值，就可以回收其中有用组分，分离过程为纯物理过程，流程简单，易于管理和维护。利用不同孔径的膜可分别回收纤维素、胶体SiO2、木质素和还原糖，最终透过液中主要含烧碱，调整其浓度，即可回用于蒸煮制糖。

　　除此之外，膜分离技术还可以与生物处理工艺相结合，即膜生物反应器。膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理工艺相结合而开发的新型系统，是近年发展较快的高效废水处理技术，在处理难降解有机物废水方面有明显的优越性。采用中空纤维膜组件和活性污泥反应器组成的分置式膜生物反应器，对造纸废水的CODcr的去除率较高，处理后的水可回用，且出水稳定性好，一般稳定度可达到85%以上。

　　4．膜分离技术在印染废水处理方面的应用

　　染料工业生产过程中，会产生大量的高盐度（质量分数>5%），高色度（数万倍以上），高COD ，（高达数万mg/L）的废水，且还混有相当数量的异构体。由于该类废水的BOD 5 与CODcr的比值通常低于0．3，可生物降解性差，同时废水中所含无机盐还将进一步降低废水的生物降解性。高浓度的染料废水对环境造成严重污染，直接影响染料工业的可持续发展。

　　采用纳滤技术对上海某染料厂提供的蓝色染料废水进行处理，结果表明：纳滤膜对染料的截留率和色度的去除率保持在100%左右，即使过程回收率达到80%（浓缩5倍）情况下，膜对废水中色度和CODcr的去除率仍高达99%以上。采用ATF50型纳滤膜对香港的印染废水进行处理，COD分别为14 000mg/L和5 430mg/L的两股废水经纳滤后，COD截留率分别达到95%和80%～85%，出水达到香港排放标准。

　　膜技术不仅可以处理印染废水也可以回收其有用成分。董波等人采用聚丙烯腈超滤膜进行了涂料废稀料的回收。结果表明，用超滤法可以回收涂料稀料中的溶剂，且回收的混合溶剂组成与原稀料溶剂组成基本相同，可用于洗罐和部分涂料的掺和料。

5．膜分离技术在石油化工废水处理方面的应用

　　石油工业废水主要包括石油开采和炼制过程中产生的含各种无机盐和有机物的废水，其成分复杂，处理难度大，一般方法难以取得理想的处理效果。膜技术可有效处理废水及回收有用物质。含酚的石油工业废水毒性很大，必须脱除后才能排放，若采用纳滤技术，不仅酚的脱除率可达95%以上，且在较低压力下就能高效地将废水中的镍、汞等重金属高价离子脱除，其费用比反渗透等方法低得多。Ohya等[22]成功地制备出一种聚酰亚胺纳滤膜，该纳滤膜具有高通量并耐高压、高温及耐有机溶剂的特点，截留相对分子质量为170～400，能有效地分离汽油和煤油。张裕卿等研制出聚砜一A1 0，复合膜超滤技术，并用该复合膜对华北油田北大站外排水砂滤后水样进行了超滤处理，原水油的质量浓度为640mg/L，处理后油质量浓度小于0．5mg/L，完全符合回注水的要求，截留率皆在99%以上，复合膜运行一定时间后，清洗后水通量恢复率较高。李发永等[24\25]在国内最早采用膜技术处理采油污水，先用外管式聚砜（Ps）超滤膜处理采油污水；然后采用磺化聚砜（SPS）平板式和外管式超滤膜再次处理含油污水，结果表明SPS膜通量随磺化度的增加而提高，且优于Ps膜，透过液基本达到国家排放标准及低渗透油田注水标准。

6．膜分离技术在其他工业废水处理方面的应用

　　随着医药行业的发展，制药废水越来越多，已成为工业废水中的重要部分，膜分离技术是处理该类废水的新技术。近年来，超滤法在中药制剂领域内的应用也逐渐开展。任冬伟等人采用超滤法对生物农药新型苏云金杆菌（Bt）杀虫剂进行了工业性生产试验，结果对每釜6t发酵罐生产的料液，只须2h时即可浓缩完，细菌数由60（L/mL浓缩到150（L/mL，镜检观察细菌无伤害，且非常活跃，取得了满意的结果。张茂林等人在东北制药厂采用超滤技术对传统的维生素c （Vc）生产工艺进行改造，使Vc收率提高5%，且节汽，节水，节能和减少环境污染。膜使用寿命达3年以上。除此之外，超滤和其他技术联用的处理效果更理想。采用超滤与纳滤组合进行林可霉素发酵液的分离浓缩，超滤截留除去固体颗粒及蛋白质等大分子物质，起净化作用，纳滤基本截留全部的可林可霉素。
       半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新分离技术。膜分离技术在水处理方面的应用既保护环境，又回收有用物资。除上述应用外，膜分离技术在电镀废水、电泳漆废水、纤维工业废水、食品加工、医疗医药、摄影废水和放射性废水等方面也都有很多应用。但是膜技术毕竟还是一门年轻的发展中的综合性学科，膜分离技术正处于发展上升阶段，无论是理论上还是应用上都还有很多工作要做，所以还需要不断探索，不断开发新的过程，研制新的材料，将膜技术进一步发展和完善，使它在各个领域发挥更大的作用。
来源：中国水业工程网www.zgsygc.cn