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浅析膜技术应用于工业废水处理和回用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-03-16 10:25:34

      摘要:膜技术凭借其设备成本低、体积小、处理废水的效率高、运行消耗的资源少、便于维修、环保等特点,备受企业喜爱。本文就对膜技术中电渗析、反渗透、渗透蒸发在工业废水处理中的应用进行了简要的介绍。 

  关键词:工业废水;膜技术;应用处理 

  中图分类号: O434 文献标识码: A 

  引言 

  水的重要性毋庸置疑。随着城市的工业化,我国目前正面临着水资源短缺及污染严重的问题。我国是世界上较为严重缺水的国家,在全国大约一半的城市有缺水现象,再加上水污染的恶化和水资源短缺,更是雪上加霜。 

  一、膜技术与污水回用现状分析 

  1、膜技术的应用 

  与传统的分离过程,如过滤、蒸馏、结晶等分离技术相比,膜分离技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无污染、无相变等优点。膜分离技术以其显著的优势,在液体分离,尤其是工业废水分离中有着十分广阔的应用前景。膜分离技术的一个重要应用是在饮用水水质净化上。膜技术可以除去饮用水中的悬浮物、细菌、病毒等有害物质。微滤去除悬浮物、细菌、病毒等大分子;超滤、纳滤可以去除部分硬度,重金属、农药等有毒化合物,反渗析技术可以去除大部分已知杂质;电渗析可以去除水中的氟化物;膜接触器可以去除挥发性有害物质。膜软化技术是基于高价离子分离过程发展而来的新技术,与传统的石灰软化和离子树脂技术相比,膜软化分离技术可以有效、彻底地去除大部分悬浮物和有机物,操作简单,不产生污泥,节省占地。较广泛采用膜软化技术的国家是美国。在美国,膜软化技术已经大量运用到工业用水领域,尤其是软化设备的使用,大大促进了这项技术的发展。工业废水处理是膜技术又一个十分重要的应用领域。随着工业技术的进一步发展,大量工业工厂应运而生。这些工厂在生产制造中会产生大量的工业废水,其中含有大量的有害物质,如果不进行处理就排放,会对环境和人们的生活造成污染。较早进行工业废水处理的国家是美国,PPG公司优先采用电极涂层超滤技术来处理工业废水,之后,超滤膜电泳分离技术广泛应用于汽车行业的清洁生产。 

  2、污水回用现状 

  污水回用技术一般都用于工业生产中。由于工业用水量很大,用途不同,对水质的要求也不同,排放的污水性质也不同。要求水质满足工厂各部门的需要是不经济的做法。如果回用水达到生产标准而且污水回用的成本低于从厂外购买“新鲜水”的价格,则可将其作为生产水源。目前常见的工业回用水方式有。 

  (1)厂内回用 

  根据各生产环节的不同,在工厂内部合理配置用水,不仅减少新鲜水的用量,还可以节约处理费用。这一做法与生产工艺、生产系统和运行管理密切相关,回用水的水量和水质决定了其可靠性。 

  (2)城市回用 

  将城市污水经适当处理和再生后的出水作为部分工业用水以代替新鲜水,通常作为锅炉补给水和冷却水等。值得指出的是,再生水并不等同于回用水,它更强调污水进行深度处理,使其恢复到天然水质的水平,无害于人体,是回用水的一种特殊形式。 

  二、膜技术在处理工业废水中的应用 

  1、电渗析在工业废水处理中的应用 

  电渗析是利用阴阳离子交换膜的特性来分离工业废水中有害物质的一种方法。目前,电渗析可以应用在赤泥碱性废水的处理过程中,也可以应用在将亚硝酸盐从镍老化液的去除中。 

  (1)电渗析在赤泥碱性废水处理过程中的应用 

  近些年来,氧化铝生产企业多采用将赤泥混合浆液注入深海的办法处理堆积如山的赤泥,然而,长期使用这种方法不仅不利于海洋生态的保护,而且由于碱量损失严重也会损害氧化铝生产企业的经济效益和社会效益。 

  (2)电渗析在将亚硝酸盐从镍老化液的去除中的应用 

  电渗析可以利用其具有阴阳离子选择透过性的特点,将有害离子进行滤除,延长镀镍液的使用周期,避免了资源浪费,同时也为企业购置原材料节省了成本。 

  2、反渗透在工业废水处理中的应用 

  反渗透是以压力为推动力 , 利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选 

  择透过性 ,从某一含有各种无机物、有机物和微生物的水体中 ,提取纯水的物质分离过程 。反渗透主要用于苦咸水( 溶解团达到 10 g/l) 和海水的淡化 。随着反渗透理论研究的深入和成膜技术的不断提高 ,反渗透的应用也扩大到了废水处理和回用方面。 

  (1)反渗透在处理橡胶工业废水中的应用 

  橡胶工业废水中由于含有大量无机盐 , 不宜直接回用 。国内学者对其用反渗透的方法进行处理。结果表明: 反渗透对 TDS 、硬度离子、有机物具有较高的去除率, 一般大于 95%.另外 ,在废水处理中 ,反渗透还常用来除去重金属离子以及贵重金属的浓缩回用等。 

  3、渗透蒸发在工业废水处理中的应用 

  渗透蒸发技术是膜分离技术的一个新分支。90 年代以来 ,渗透蒸发技术在 

  世界上的发展方兴未艾 ,随着研究应用的深入,渗透蒸发技术日渐成熟,应用前景广阔。 

  (1)渗透蒸发技术在工业废水中的应用 

  根据渗透蒸发技术的特点, 它主要用于去除废水中含量较小但危害较大的挥发性物质, 如一些剧毒物和致癌物 。Zenon Environmental 公司研制出十字流渗透蒸发系统, 该系统能去除废水中的挥发性有机化合物 , 去除率高达 99. 99 %。VOC s 借助真空通过渗透蒸发膜 ,经冷凝成液体 。这样可以降低挥发性物质的排放。用渗透蒸发技术脱除水中微量有机污染物 ,已经通过了工业规模的论证。但目前的渗透有机溶剂膜只对疏水性溶剂有高选择性 , 对乙醇 、甲醇 、醋酸之类亲水性溶剂的选择性还较低 。而许多工业废水中都含有亲水性溶剂,因此开发对亲水性溶剂有高选择性且稳定性好的渗透蒸发膜是该领域今后研究的重要课题。。 

  三、膜技术在造纸废水处理中的应用 

  本文就对膜技术在造纸废水处理中的应用为例进行了较为详细的介绍。 

  1、造纸废水水质与处理方法 

  造纸行业是消耗大量水的大户,废水排放,对环境污染十分严重。不同成分的纸浆和造纸产生的工业废水也不同,一般对于污水处理采用的措施有:化学沉淀、活性污泥、药浮、气浮等传统措施。然而,用这些处理措施通常达不到排放标准,尤其是活性污泥工艺,夏季高温影响了活性污泥处理过程的效率,活性污泥厂消化处理造纸废水中芳香族化更难。 

   2、膜法处理纸浆造纸废水工艺 

  膜系统的设计,膜和装置类型的选择,都要注意。由于造纸废水的温度较高,pH范围较宽,因此应选用耐温和耐化学药品的高分子膜,如聚砜、聚砜酰胺、含氟聚合物及其他一些聚合物制成的UF膜、RO膜,以及聚乙烯异相阴、阳离子交换膜等。由于废水成分复杂且含量较高,因此应选用流动状态较好的管式、板式的UF、RO装置,才能获得较满意的处理效果。膜系统的选型设计,UF膜RO膜法或ED法,在恒定的操作条件下对造纸废水处理时,透水通量随溶液浓度的增加而明显降低。从膜分离方法的特点来看,有几种不同的设计方法。如图1所示。 

   

   图1膜系统设计的选择 

  (b)的措施更适合于超滤系统,因为系统中的组件数量少,回路中的溶液可以不断循环,浓缩到所需的浓度。然而,该方法的性能不高,因为膜几乎总是在高浓度废水中。图1(c)所示是一个多段连续系统,供给液在每一段都经过一定的循环浓缩,最后浓缩到所需浓度。所以,。图1(c)的运作模式更适合于超滤,纳滤和反渗透系统。 

  3、膜法处理工艺流程 

  图2为按照图1(c)的概念面设计的多段连续过滤膜系统。图2中,废水过滤后被泵入在膜的每一段元件中,渗透和和浓缩液集中在各出口。系统中带有可用蒸汽或冷却水进行恒温的热交换器。过生产线上膜系统末端的折光仪或通过控制料液和浓缩液流量比例的控制器来控制浓缩液的流量和固体含量。渗透液和清洗剂的混合物作为定期清洗膜的清洗液。   

  结束语 

  为了对工业废水进行有效的处理,膜分离技术开始出现,并迅速发展。目前,一些企业开始应用反渗透、纳滤、电渗析、渗透蒸发等方法对工业废水进行处理,不仅避免了对环境的污染,而且提高了企业的经济效益。 

  参考文献 

  [1]胡培靖.解读造纸工业废水膜法处理[J]. 《城市建设理论研究(电子版)》,2013,(18). 

  [2]超滤技术用于饮用水、工业用水及废水处理[J]. 《膜科学与技术》,2003,(4). 

  [3]薛勇刚,官嵩,戴晓虎,冯可.膜分离技术用于印染废水处理及回用的研究进展[J]. 《染整技术》,2014,(5). 

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