膜分离技术在高盐废水资源化中的应用

雷园园，曹董国，肖徽松

（杭州齐创环境工程有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

为增强高盐废水资源化应用效果，推动地区可持续发展，需要在高盐废水资源化应用过程中使用适宜的膜分离技术，结合高盐废水水质特征，选择适宜的膜分离装置，确保高盐废水资源化应用效果与预期目标相符。膜分离技术是当前高盐废水处理重要技术手段，需要在现阶段着重开发出价格低廉、过滤效果更好的过滤膜。开发出功能更为先进的分离器装置，做好高盐废水处理系统防腐蚀工作，从根本上提升高盐废水处理效果，确保高盐废水处理系统始终处于安全可靠的运行状态，在保障企业建设综合效益中发挥出重要作用。

1 膜分离技术概述

膜分离技术主要就是利用膜材料形成分离边界，最初被应用在军事、航空航天等高端领域。随着膜分离技术日渐成熟，膜分离装置更多被应用在环保领域，使高盐废水能够在快速高效的处理下实现回收利用目标，具有更为显著的经济效益与社会效益。现阶段，膜分离技术在危废处置中心废水资源化处理、电镀废水资源化处理、印染废水资源化处理、垃圾渗透液资源化废水处理中均发挥出了重要作用。

从实质角度分析，膜分离技术主要就是借助过滤膜的选择性分离特征，使高盐废水中的不同组分能够实现有效分离、纯化以及浓缩。相较于传统过滤技术而言，膜分离技术下的分离过程不必添加其他药剂，能够更好地实现废水资源化处理目标，具备更加显著的经济效益与环保效益[1]。

2 膜分离装置

现阶段，膜分离技术衍生出了超滤、纳滤、反渗透等多种成熟的装置。其中，超滤膜是一种加压膜分离技术，主要就是在一定压力下使小分子溶质与溶剂能够穿越特制孔径的薄膜，其余大分子溶质不得透过而留在膜的另一端，实现小分子物质纯化目标。

纳滤技术是处于反渗透分离与超滤技术之间的压力驱动膜分离技术手段。纳滤下的过滤膜孔径仅为几纳米，对于二价离子的脱除率最高可达到99%以上。

反渗透过滤膜系统主要就是使用高压、超高压卷式复合膜，配合多级预过滤系统、反渗透装置，有效去除高盐废水内的绝大部分无机盐离子和部分有机物[2]。在高盐废水经过反渗透装置以及后续其他处理系统处理后，水中绝大部分无机盐离子和部分有机物等杂质还可被彻底过滤，确保处理后的废水能够最终实现排放及回收利用水质指标。

现有反渗透过滤装置还配合使用了PLC 可编程逻辑控制器，能够在具体应用过程中有效去除高盐废水内的绝大部分无机盐离子和部分有机物。对保障高盐废水资源化处理效果，从根本上提升废水处理水平具有重要意义。

3 膜分离技术在高盐废水资源化中的应用必要性

随社会可持续发展进程不断加快，各领域环保标准日渐提高，危废处置行业也应当在原有基础上执行更为严苛的环保标准，真正意义上实现零排放或近零排放目标。在危废处置中心生产期间产出的废水多数为高盐废水，废水内不仅含有大量的有机污染物，还富含着氯、硫酸根、钠及钙等离子。现阶段高盐废水排放问题更加严重，是废水资源化应用的重要目标。如没有对高盐废水进行及时处理，废水排进地表水会直接威胁水生植物生存环境，导致水质更为恶化[3]。

就目前来看，高盐废水处理工作多数使用预处理、膜浓缩、蒸发结晶资源化处理技术相结合的手段，在处理后会产生结晶盐与各类无机盐、有机物质。这些物质在遇到水后极容易被水溶解，具有稳定性较差、难以固化、容易出现二次污染等问题。采用合理方式从高盐废水中分离出的硫酸钠以及氯化钠结晶盐，不仅能够实现废水资源化利用目标，还能够避免二次污染，提高回收物质利用率。

高盐废水资源化过程中主要采用纳滤膜技术手段。纳滤膜孔径位于超滤膜与反渗透膜之间，在分离过程中的筛分效应良好。纳滤膜表面还附带有电荷，能够有效分离废水中的一价离子与二价离子。现阶段相关研究人士对纳滤膜在高盐废水资源化中的应用开展了大量试验[4]。通过配合使用纳滤膜组件处理高盐废水，废水中的硫酸根离子最高截留率可达到99.2%。借助选择性节流钠滤膜分离手段分离反渗透浓水，硫酸盐实际截留率超过90%。由于不同型号纳滤膜对高盐废水的处理效果不同，因此需要结合实际处理要求及处理流程，对膜分离技术与技术应用流程进行不断优化。

4 膜分离技术在高盐废水资源化中应用的实验分析

本文以某危废处置中心为例，该中心废水处理工艺内包括调节池、混凝反应池、斜管沉淀池、中和池、反渗透膜系统与蒸发系统等多种类型。为确保膜分离技术手段能够在处理高盐废水中充分发挥出积极作用，而选择不同种类纳滤膜开展实验工作。

具体而言，将高盐废水反渗透浓水加入调节罐中，并借助提升泵进入保安过滤器，在保安过滤器中进行预过滤处理。经过处理后的水还应当借助高压泵最终进入膜分离系统中。浓缩液管路调压阀调节膜系统的压力，通过控制外排浓水流量以及产水流量合理设置回收率值[5]。收集外排废水，对废水处理情况进行细致分析。

实验结束后，进行化学清洗工作，配合使用盐酸稀溶液清洗过滤膜表面，将纳滤膜浸泡1h，循环流动冲洗1～2h，清水冲刷到pH 为7.0。碱洗采用氢氧化钠溶液清理膜表面，首先浸泡1h，随后循环冲洗1～2h，清水冲刷到pH 为7.0。

配合使用电导率分析、滴定法、容量法等实验方法，借助便携式电导分析仪器和相关实验器具，严格遵照有关实验操作规程，对处理后的高盐废水内部氯离子、硫酸根离子、钙离子及镁离子进行测定[6]。其中，氯离子主要采用硝酸银滴定法测量、硫酸根离子采用EDTA 方式测量、钙离子及镁离子硬度也可采用EDTA容量法测量。

5 在高盐废水资源化中应用膜分离技术的要点

本文分别在高盐废水资源化处理过程中使用了NF-HF、NF-HS 两种膜处理高盐废水反渗透浓水。

经过试验调查发现，反渗透浓缩液中的氯离子及硫酸根离子的浓度均为15000～16000mg/L，水内的质量比为1∶1。NF-HF、NF-HS 均能够对高盐废水具有良好的截留作用。

NF-HF、NF-HS 膜元件处理过程中，发现对氯离子的分离效果一致，对硫酸根离子的分离效果存在一定差异。具体来说，NF-HF 技术应用过程中，对硫酸根离子的截留率为95.2%～95.8%[7]。NF-HS 技术应用期间，对硫酸根离子的截留率为99.1%～99.6%。由此可见，NF-HS 的硫酸根离子截留效果更好。纳滤膜对硫酸根离子的截留率高，实际分离效果更为显著。

分析NF-HF、NF-HS 膜组件在结垢离子中的截留效果。经过实验验证发现，NF-HS 在截留钙离子、镁离子过程中的效果更加良好，分别可以达到99.5%、99.2%。

分析NF-HF、NF-HS 膜组件在抗污染性能中的表现，发现将膜应用在高盐废水反渗透浓水连续处理过程中，膜通量以及回收率等其他参数保持在恒定条件，运行压力的变化存在一定差距。在膜通量以及回收率等其他参数保持不变的情况下，纳滤膜的运行压力升高，说明其自身出现了污染情况。

由于高盐废水中的杂质较多，内部还包括结垢物质与有机物。纳滤膜在实际应用期间，表面在吸附污染物的情况下会一定程度影响到膜后续过滤情况。膜浓缩液中的钙离子硫酸根离子浓度高，容易在膜表面形成硫酸钙晶核，缩短了膜组件全生命运营周期。相较于NF-HF 膜组件而言，NF-HS 能够更为有效的截留二价离子，过滤期间的压力更高。一价离子容易从膜孔中透过，难以切实保障污水处理效果[8]。

因此通过将纳滤膜应用在危废处置行业高盐废水处理工作中，需要结合具体处理要求，不断优化膜分离处理手段。具体来说，NF-HS 在去除危废处置中心废水反渗透浓水过程中，能够有效分离氯离子以及硫酸根。硫酸根的截留率可达到99%以上。不仅如此，NF-HS 膜组件还能够有效截留污染物中的钙离子、镁离子，实际截流率分别可达到99.5%、99.2%。NF-HF 抗污染性能良好，通过分离后能够快速恢复到初始膜通量。

6 膜分离技术在高盐废水资源化应用中的注意事项

6.1 超滤膜技术应用注意事项

在现阶段膜分离技术应用期间，需要加大膜组件管控力度，切实保障膜分离效果。以超滤膜分离技术手段为例，超滤膜分离技术需要采用中空纤维膜组件，膜孔径截留的物质可以用分子量表示。通过在中空纤维外侧或内腔处加压，压差驱动原水流动，形成动态过滤。超滤属于动态过滤过程，被截留的物质可以随浓缩液排出，不容易堵塞膜孔，能够实现长期连续运行目标。

在使用超滤膜技术过程中，相关工作人员需要细致研读使用说明，依照超滤膜在高盐废水处理中的具体应用要求开展正确操作。

每根超滤组件在出厂前均应注入保护液，使用前需要将保护液冲洗干净。在冲洗阶段，系统中的排放阀均应当为打开状态[9]。

超滤膜能够有效截留细菌，但不可以杀死细菌。在没有做好除菌处理的情况下，细菌长期停留在膜组件中也会一定程度影响到高盐废水处理效果，因此还需要对周转环境及膜组件中的过滤系统展开定期消毒杀菌处理。杀菌操作应当结合供给原水的水质情况设定。

过滤系统使用的组件需要结合总透水量进行灵活调整，每根水处理膜组件的选择应当结合纯水透水率设定。采用纯水作为测试介质，避免溶质出现膜孔堵塞问题。在实际处理工作开展期间，由于膜的透水率会随着运行时间而逐步下降，需要经过后续清洗后恢复到稳定值。超滤膜系统的透水率还会受到温度、压力以及给水浊度等因素影响，应当在具体应用期间对实际操作环境进行系统分析，从根本上保障膜分离技术的应用可行性。

在超滤组件运输和安装时，相关操作人员还需要着重保障组件的安全性，遵循轻拿轻放、合规操作原则，避免出现某组件损坏问题，对后续高盐废水处理效果造成不利影响。若膜组件停用，则应当首先使用清水清除干净，而后添加专用保护液。

在冬季使用超滤膜组件过程中，还需要对膜元件进行防冻处理，避免膜元件在低温运行条件下出现冻裂或损坏问题。

6.2 纳滤膜和反渗透膜分离过滤技术应用注意事项

纳滤膜和反渗透膜分离过滤系统中的孔径均已到达纳米级。在一定压力下，水源中的无机盐、金属离子、有机物及胶体无法通过膜，为实现高盐废水处理目标具有重要意义[10]。

在纳滤膜和反渗透膜分离装置应用过程中，需要着重关注膜组件的定期维护工作，分析存在于能够对膜组件造成不利影响的环境风险因素，加强膜组件管控力度，进一步延长膜组件运营期间的全寿命周期。

7 结语

总而言之，现阶段，水环境污染情况更加严重，各领域也需要着重关注高盐废水资源化应用工作。结合现阶段存在于高盐废水处理中的各类问题，切实优化膜分离处理系统。加强高盐废水水质变化的监测力度，对高盐废水回用及处理流程进行进一步优化，切实提升废水综合利用率。