膜分离技术在工业废水处理中的应用

牛云

摘 要：膜分离技术作为一种区别于传统工艺的处理水的技术，不仅能够将废水中的对人类有利用价值的物质进行再利用，而且处理废水的能耗低，操作简单。故本文主要讨论了膜分离技术在不同工业废水中的应用，以及其发展前景。

关键词：膜分离；工业废水

Abstract ： Membrane separation technology as a water treatment technology that is different from the traditional process can not only reuse the substances that are valuable to human beings in wastewater but also have low energy consumption and simple operation. Therefore， this article mainly discusses the application of membrane separation technology in different industrial wastewater， and its development prospects.

Key words： Membrane separation； Industrial wastewater

1 膜分离技术

膜分离技术由于其具有易分离、浓缩等优点，同时兼具可在常温下进行、能耗低等满足当代社会发展的需要所具备的性质开始迅速发展，现在已经在水处理、食品、医学、能源等方面有了广泛的应用。在城市污水、工业废水领域主要应用微滤；在饮料工业、印染废水、食品工业废水处理中运用超滤；在农产品深加工、以及一些环保工业中运用纳滤；在制备饮用水、苦咸水淡化等方面运用反渗透技术，此外渗析、液膜分离法等运用在生活生产工艺中。

2 膜分离技术处理工业废水

2.1 膜分离技术处理印染废水

杨俞等[1]研究发现，运用微滤净化印染废水的技术可以说已经相对成熟。就COD去除率这个指标来看运用超滤-反渗透连用技术的COD去除率最高，已经接近100%，运用超滤-纳滤工艺的COD去除率平均在90%以上，进行超滤或微滤处理的印染废水COD去除率在60%以上。不同的膜分离技术的选用是根据印染废水中要去除的颗粒物的大小而决定的。超滤能够阻挡的颗粒物或者分子直径相对微滤大，一般为5nm到100nm；娄晓祎等[2]研究发现由于反渗透技术依靠反渗透膜两侧的静压力差进行运作，然而印染废水中的盐的浓度相对高，让反渗透技术因为其高渗透压而难以推广，故近年来逐渐被纳滤技术所代替。

2.2 膜分离技术处理造纸工业废水

造纸工艺废水处理的工艺，主要是要解决COD以及悬浮物的存在问题。朱潇潇等[3]在实验中发现：制作好PVDF微滤膜，PES微滤膜，DK纳滤膜后，在对造纸废水的初沉池、二沉池的废水分开处理中，发现没有经过絮凝处理的废水中，运用超滤膜处理的COD去除量不太乐观，但如果用絮凝处理则效果有很大的改善。而他们又进一步对纳滤膜处理造纸废水的效果进行了实验，表明纳滤是对微滤的进一步处理，能够进一步去除废水中的各种阴阳离子。

曹邦威[4]研究发现，膜分离处理造纸工业废水的方法已经被世界上多个国家利用发展，如日本的三岛工厂将日处理量4000m3的硫酸盐木浆漂白E段废液用超滤手段处理，使COD的去除率大于78%，去除色度的百分率大于93%，总固体物质去除率大于35%，同时，渗透液、浓缩液被回收再利用；英国的Chirk纸厂通过反渗透膜分离装置处理磨木工段产生的废水，并将被处理过的水重新送回最初的原点，使整个系统完成了零排放。通过这种方法仅通过一道程序即可将废水进化；需要的投入以及操作費用相对不高；能够有效地适应水体的温度和毒性，处理水效果稳定；同时也符合可持续发展的要求，能够回收再利用水中的可溶性物质。

2.3 膜分离技术处理重金属废水

根据陈建伟[5]研究发现，电渗析技术已经发展的相对成熟，适用于含有Ni2+、Cu2+、Cr2+、Zn2+等离子的电镀工业漂洗水的回收。其原理是使水仍然在进料的方向，而使金属离子顺利通过膜，依靠膜与重金属离子的作用使其分开。反渗透技术不仅能够截流绝大部分无机物，更加适合对浓度较低的溶液进行浓缩，而且对于截流含铜、锌重金属废水同样有效，截留率均在90%以上。作为超滤与反渗透中间的纳滤，道南效应和空间位阻效应作为其应用机理，由于其体积浓缩因子相对高、没有二次污染的产生等优势，在处理浓度较高的铁、铜等工业废水中有着独特的优势。但就目前来说，处理重金属废水应用最广泛的是微滤和超滤技术。沉淀-微滤处理法首先用碱处理废水，是重金属离子发生相应的化学反应转变为胶体或者沉淀，然后通过过滤，已达到浓缩与分离目的。另外一种采用表面活性剂与超滤膜技术相结合的工艺是胶束增强超滤法，适用于富集水溶液中的Zn2+、Co2+、Cu2+等元素。胶束增强超滤法利用表面活性剂浓度与临界胶束浓度的差异， 当前者大于后者时，变生成两性聚合物胶束。通过静电力重金属离子被胶束所吸附，然后使用超滤膜使其浓缩分离。

3 膜分离技术的问题与发展前景

应用膜分离技术处理工业废水的范畴很广，如处理含油废水油田采出水、高浓度的有机废水、食品加工废水、放射性废水等。但是由于膜处理工艺的发展相对于传统的工艺来说时间较短、工艺还没有完全成熟，首先膜的成本相对较高，目前我国还缺少自主研发的膜分离技术；其次膜在工作时容易发生堵塞的现象，不易清洗，使运行成本增加，膜的更换周期加快；同时操作压力、时间、温度、废水污染物质的浓度、不同膜孔径的大小、膜厚度、膜面流速都会膜的处理效果产生不同程度的影响[6]。如果我们在今后的生产生活中能够更好解决这些问题，那其定能得到更好的推广和应用。

参考文献：

[1] 杨俞（Yang Yu），王淑影（Wang Shuying），徐瑧（Xu Jin）.科技资讯， 2017（21）：88～90.

[2] 娄晓祎（Lou Xiaoyi）.印染废水处理中膜分离技术的应用.中国浙江德清： 2016. 5.

[3] 朱潇潇（Zhu Xiaoxiao），刘锐（Liu Rui）. 实验室科学， 2008（2）：77～79.

[4] 曹邦威（Cao Bangwei）.国际造纸， 2002（1）：41～43.

[5] 陈建伟（Chen Jianwei）.广东化工， 2009（4）：132～135.

[6] 崔海新（Cui Haixin），钟爽（Zhong Shuang）.改革与开放， 2009（8）：143.