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膜集成技术在工业废水处理中的应用

发布时间:2019-06-28 15:27人气:

随着我国城市化建设的不断发展,人们的生活质量也在不断提高。而工业化社会虽然给人们的生活提供了很大的便利,但同时也产生了大量的工业污水,并给人们的生活健康带来隐患,对周边环境造成污染。膜技术作为当前我国处理工业废水的主要方法之一,其利用自身的优势广泛适用于我国各类工业行业中。对膜技术的技术原理进行分析,并对其自身所具备的特点以及在工业废水中的应用进行探讨。

水是生命之源,发展之本。改革开放以来,中国工业发展长时间实行“粗放型”发展模式,工业用水量大,利用率低。同时,中国工业废水处理率低,导致工业废水大量排放,严重污染了江河湖海和地下水。排放的工业废水含有大量有机中间体、重金属、废料等有毒有害物质,严重威胁到人类的健康和饮水安全。因此,工业废水科学处理,提高水环境质量,已成为当务之急。

1膜技术概述

膜技术是随着现代生物学与物理学的发展而诞生的,膜技术类似于生物细胞的细胞膜,对于膜两侧的有一些物质可以选择性透过,因此,膜技术在水处理方面有着客观的前景。

当前的大家的所研究的膜技术,一般为分离性材料制作而成,制作出来的膜具有一些特殊的物理性质,大家所使用的膜有特殊的材料制作而成,在使用的过程中,大家的膜能够有效的将过滤物质中的杂质或有害物质过滤出来,从而达到的净化水资源的目的。膜技术的相较于传统的水处理技术,不必使用酸碱等原料对杂质进行沉降过滤,可以直接将需要处理的水通过膜技术形成的特殊膜材料,就可以将水资源进行处理,具有高效、便捷等优点。

2膜集成技术处理废水过程的特点

目前工业废水处理领域最常用的膜集成技术是将微滤、超滤膜与纳滤、反渗透膜结合,以满足各种回收利用目的废水处理工艺。使用超滤、微滤技术代替传统的预处理工艺,不但可以去除污水中含有的细菌和悬浮物,对化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)也有一定的去除效果,其出水品质远高于三级出水指标,满足后续纳滤、反渗透膜的进水水质要求,减缓了对后续膜的污染。

相比于常规废水处理方法,膜集成技术处理废水具有以下明显优势:

a)设备小,操作简单,运行及维护费用低;

b)操作环境优良,卫生条件符合标准,废水在密闭的系统中处理,没有污水渗透与臭味散发的危险;

c)处理效率高,净化污水能力强。有数据指出,常规方法处理废水的效率不超过70%,而膜集成技术可达到90%左右;此外,在色度去除率方面膜技术也比常规方法表现更卓越,不存在产生污泥现象,有效节省二次处理费用。因此膜集成技术被广泛运用于工业废水的处理中。

3膜集成技术在工业废水处理中的应用

3.1印染废水的处理

纺织印染工业是中国传统支柱产业之一,又是排污大户,约占全国工业废水排放量的35%。印染废水因排放量大、化学需氧量(COD)高、色度深、碱性强、成分复杂等特点而成为废水治理的难点。超滤和纳滤技术都可用于处理印染废水,但是超滤对溶解性物质的脱除效果不明显。

若将超滤、纳滤或超滤、反渗透相结合,将超滤作为预处理步骤,不仅可减轻对纳滤膜或反渗透膜的污染,同时可提高污水处理效率,达到对污水回收利用的要求。使用超滤、纳滤双膜集成技术比单一的纳滤技术能获得了更高的水通量,经超滤、纳滤双膜集成技术处理后的废水的化学需氧量(COD)、色度和电导率等指标均达到印染废水的回用水水质要求。

用超滤、反渗透(UF-RO)的膜集成技术对印染废水进行深度处理,结果表明,废水回收率70%以上,化学需氧量(COD)去除率和脱盐率分别可达90%和97%,可用于印染生产工艺的回用。

3.2造纸废水的处理

中国是造纸业大国,造纸业也是水污染最严重的产业之一。造纸废水中含有大量有机污染物和溶解性胶体等物质,直接排放对环境将产生重大危害。使用传统生化法不能对造纸废水进行深度处理。膜分离法中,微滤膜能截留悬浮物颗粒物、胶体物质和高分子有机化合物,反渗透膜可去除溶解性无机盐和溶解性有机物,使用膜集成技术可以对造纸废水进行有效的深度处理。

对经二级生化处理的造纸废水进一步深度处理的研究,研究絮凝沉淀预处理和膜集成技术深度处理废水的最佳工艺条件。结果表明,在阳离子聚丙烯酰胺和聚合氯化铝铁的添加量分别为1.5mg/L和150mg/L时对废水进行絮凝预处理,能达到超滤膜的进水要求;

超滤过程的压力控制在0.04MPa~0.10MPa、膜通量在12L/h~17L/h时,膜处理效果最优;再经过纳滤和反渗透处理后,废水电导率降到12μS/cm左右,总溶解性固形物(TDS)去除率达98%左右,化学需氧量(CODCr)的去除率在90%以上,水质的浊度小于0.13NTU,完全达到生产回用水质标准。

3.3含油废水的处理

含油废水主要来自石油开采及加工生产、机械加工、冶炼和餐饮等行业。如油田和下游炼油厂生产过程废水,金属切削加工过程中产生的含油洗涤水等大量含油废水。这些废水种类及性质非常复杂,具有很高的CODCr和BOD5,严重危害了人类的健康和生态环境,必须进行妥善处理。

采用电渗析与超滤、微滤相结合的膜集成技术对含油废水进行了深度处理,经过处理后废水的CODCr总去除率可达96%,脱盐率为97%,获得的处理水在微生物表面活性剂鼠李糖脂的发酵制备中具有良好应用,达到了将废水深度处理及资源化回用和清洁生产的目的。

采用膜集成技术处理乳化油废水,结果表明,乳化油废水经过处理后其COD的去除率达到95%以上,说明该技术对处理乳化油废水具有良好的分离效果;且膜清洗后通量恢复率都在95%以上,表明该技术值得推广应用。

3.4重金属废水的处理

随着工业的迅速发展,重金属废水大量排放,同时重金属易在生物体内富集、很难降解的特点,对生态系统和人类身体健康造成重大的危害。膜分离技术对低浓度重金属具有较好的分离浓缩作用,不仅能使废水达到排放标准,还能回收有价值的重金属资源。

开发了超滤、反渗透、离子交换膜集成技术系统对含胶体重金属(Cu2+)的工业废水进行深度处理和资源化利用。经过处理后水中Cu2+浓度由140.1mg/L降到1.58mg/L,电导率降为5.9μS/cm,滤出液出水水质达到生产用水标准;而浓缩液经回收浓缩系统(RO)后再进行萃取,最后通过电解回收获得铜,实现废水资源化。系统经过4a运行表明,该工艺能实现含Cu工业废水的资源化利用,每年可回收电解铜100t,产生良好的经济效应。

3.5食品废水的处理

食品行业产生的废水量大、成分复杂、黏度大、色度深等特点,对环境的污染较严重。而膜分离技术因高效、环保、节能等特点,广泛应用于食品生产加工领域。味精生产过程中的废水中COD、氨氮及SO42-值浓度较高及pH低、处理难度大的特点。

以超滤、反渗透双膜集成法处理味精废水,结果表明:废水经处理后,COD浓度约为10mg/L,氨氮浓度小于50mg/L,SO42-浓度小于100mg/L,水回收率达80%,且回收的水可再次用于生产过程或锅炉给水。

4结语

膜技术在工业废水处理中应当对工业废水的具体状态、组成情况进行综合分析,然后采取有针对性的措施和解决方法,以争取达到最理想的处理效果。另外,在工业废水日常处理过程中,单纯依靠一种处理技术或许不能达到对有害物质最佳的处理效果,可以结合实际废水情况,采用两种或多种技术加以结合的方式,对废水进行最有效的处理,以有效解决工业废水对人们的生活和环境造成的困扰。

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