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膜技术在工业废水处理中的应用

http://www.water.hc360.com2016年07月18日08:59 来源:节能环保T|T

    慧聪水工业网工业废水处理过程中,所采用的膜分离技术主要有微滤技术、超滤技术以及纳滤技术和反渗透技术等。本文主要对膜技术原理及其优点进行分析,并在此基础上探讨膜技术在工业废水处理中的应用。

    较之于传统的过滤、结晶等技术手段,膜技术有其自身的优点,比如能耗低、设备和操作比较简单;不仅分离效率高,而且还无相变和污染。膜分离技术在现代工业废水处理过程中,应用优势非常的显著,尤其在液体分离中的应用前景更为广阔。

    1、膜分离技术及其应用优势

    膜分离技术在操作过程中,涉及到压力、浓度以及电势梯度等方面的内容,由于混合体是由多组分构成的,因此可利用膜对其进行选择性的渗透,并且利用化学位差等作为推动力,从而实现混合物中的气体、液体分离与提纯。在现代工业废水处理过程中,膜技术得到了广泛的应用,作为一种新型的混合体分离技术,不仅可以有效净化废水,而且还可以高效去除污染物、回收有用物质。膜技术的应用,可以实现料液的不同组分的分离、纯化以及浓缩,即膜分离。较之于传统的过滤技术而言,膜可在分子范围内分离,这是一种物理过程,无需发生相的变化或者添加助剂。膜孔径为微米级,根据孔径的不同,可将膜分成微滤、超滤、纳滤以及反渗透膜,并且根据材料将其分成无机膜和有机膜。对于无机膜而言,主要有微滤级膜;对于有机膜而言,主要是由高分子材料做成的,比如醋酸纤维素、聚醚砜以及聚氟聚合物等。

    2、膜技术在工业废水处理中的应用实践

    2.1染料废水处理中的膜技术应用

    染料生产过程中,通常会产生大量的高盐度、高色度以及高废水。这类工业废水中的bod5、codcr比值一般都小于0.4,所以采用生物降解技术效果不明显;由于废水中含盐,可降低废水生物降解性,因此生化处理之前需对其预处理。实践中,可用卷式纳滤膜对二苯乙烯双三嗪型荧光增白染料水溶液进行脱盐、浓缩处理,1.8mpa压力下经过纳滤膜处理,nacl的浓度从原来的1.05摩尔每升降低到现在的0.049摩尔每升,废水中成分的截留率超过了99%。同时,还可利用卷式反渗透膜对腈纶丝洗涤废液进行处理,进膜废液中己内酰胺单体质量浓度超过2000mg/L时,单体浓缩超过10倍,截留率也在80%左右;透过液可用于工艺用水,能够有效节约新鲜软水,经济效益显著。此外,醋酸纤维素纳滤膜也可以有效处理染料废水,即其可对活性艳红以及x-3b水溶液进行有效的分离,ca纳滤膜能的活性染料印染废水处理以及染料回收效果也比较显著。

    2.2造纸废水处理中的膜技术应用

    (l)造纸废水处理

    对于造纸行业而言,其日常生产过程中会消耗大量的水,如果将废水随意排放,则必然会对自然环境造成严重的污染。实践中可以看到,纸浆的成分、造纸工艺不同,产生的工业废水也存在着较大的差异。通常情况下,造纸工业污水处理时,所采用的方法是化学沉淀法、药浮、活性污泥以及气浮等。然而,从效果来看,上述和方法或处理措施难以达到废水处理效果,特别是活性污泥处理方法,在炎热高温的环境条件下很可能会影响处理效率。近年来,渗透膜分离介质的应用,即uF、NF以及RO和ED等措施在纸浆和废水处理中的应用,成为一个新的研究热点。一般而言,造纸工业废水中存在着很多有利用价值的化工产品,比如香兰素、木质素磺酸盐以及木质素等,可通过膜处理技术的应用有效的将其回收起来。

    (2)造纸废水膜法处理工艺

    在利用膜技术处理造纸废水时,膜系统设计、膜以及相关设备的选型非常重要。造纸工业废水温度一般都比较高,而且其酸碱度范围也比较宽,因此实践中应当优选耐温、耐化学腐蚀的高分子膜,以聚矾、含氟聚合物以及聚矾酞胺和其他相关聚合物为材料,制作uF膜或者Ro膜等。造纸废水中的成分非常的复杂,而且浓度也非常的高,建议选用流动性能较好的管式或者板式uF、Ro设备,只有这样才能获得良好的处理效果。在膜系统选型设计过程中,uF、Ro膜法在恒定操作过程中对造纸废水进行处理,其透水通量会随着溶液浓度的不断增加而显著降低。基于膜分离技术方法考虑,可选的设计方法有以下几种,如下图所示。

    对于上图中a膜系统而言,是一种Ro工厂化模式,对处理低浓度的造纸废水效果非常的明显。如图a所示,当造纸废水经过膜组件时,可去除其中大约5%至20%的稀溶液。第二种类型,如图b所示的系统设计方案,在超滤系统中的应用效果更为显著,主要是因为系统组件量相对较少,而且回路溶液可循环流动,直至浓度达标。第三种类型,如图C所示的系统设计方案,实际上一个多段、连续的系统,在每一段供给液都经过循环和浓缩,最终达到所需的浓度。从操作程序来看,图C系统更加适合造纸废水的超滤、纳滤以及反渗透。以下将以多段连续过滤膜系统为例,就其膜法处理流程进行分析,图2所示,根据图1中的C图所蕴含的概念进行设计。

    (图1:a、b、c三种膜系统设计选型示意图)

    (图2:多段连续的过滤膜系统在造纸工业废水处理工艺)

    从图2中可以看出,造纸工业废水过滤以后,被入到膜的每段元件内部,并且逐渐渗透或浓缩液在每一个出口位置。同时,该系统中还带有可用蒸汽、冷却水交换器,这对系统起到有效的恒温作用;利用生产线膜系统末端折光仪、通过对料液、浓缩液流量比例进行有效的管控,可对浓缩液流量以及固体含量等进行有的控制。在此过程中,清洗液可以是渗透液与清洗剂混合物。

    2.3含油工业废水处理技术

    对于含油废水而言,其主要源于工业油田生产过程中的采水、金属切削以及冷轧乳化液和清洗液等。对于这些工业废水中所含有的油脂而言,多以浮油、分散油或者乳化油等形式存在,其中乳化油分离难度最大。在此过程中,如果采用电解、化学法对其进行分离,则费用会非常的高;然而,膜技术在含油工业废水处理中的应用,尤其数应用的透过液可有效去除COD、油脂。同时,浓缩液还可深加工处理,实现油循环的回收利用。目前,国内一些学者、专家们,利用中空的纤维超滤器,对油田注水站回注水做了大量的试验,并在此基础上开发出了膜组件,其比常规性的中空纤维组件要大3倍左右;如果压差在0.08MPa时,则上述纤维超滤器的通量最大。同时,Reed等还进一步分析和研究了利用截留对分油脂废水的处理,在表面荷负电以及截留相对分子质量在10万、或者表面不带电的聚亚乙烯氟超滤膜技术在油脂金属废水中的处理效果。当其质量浓度在50mg/L,而且总悬浮固体质量浓度不超过25mg/L时,荷电膜油脂的有效去除率可达97%以上。值得一提的是:某汽车生产企业采用管式的超滤膜组件对车间生产过程中所排放的大量含油以及洗涤废水进行处理,其膜面积达到了180平方米,对浓缩废水中的油分进行处理,然后离心分离浓缩液,最终得到的产品油可以直接在市场上出售。

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