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膜集成技術在工業廢水處理中的應用

發布時間:2019-06-28 15:27人氣:

隨著我國城市化建設的不斷發展,人們的生活質量也在不斷提高。而工業化社會雖然給人們的生活提供了很大的便利,但同時也產生了大量的工業污水,并給人們的生活健康帶來隱患,對周邊環境造成污染。膜技術作為當前我國處理工業廢水的主要方法之一,其利用自身的優勢廣泛適用于我國各類工業行業中。對膜技術的技術原理進行分析,并對其自身所具備的特點以及在工業廢水中的應用進行探討。

水是生命之源,發展之本。改革開放以來,中國工業發展長時間實行“粗放型”發展模式,工業用水量大,利用率低。同時,中國工業廢水處理率低,導致工業廢水大量排放,嚴重污染了江河湖海和地下水。排放的工業廢水含有大量有機中間體、重金屬、廢料等有毒有害物質,嚴重威脅到人類的健康和飲水安全。因此,工業廢水科學處理,提高水環境質量,已成為當務之急。

1膜技術概述

膜技術是隨著現代生物學與物理學的發展而誕生的,膜技術類似于生物細胞的細胞膜,對于膜兩側的有一些物質可以選擇性透過,因此,膜技術在水處理方面有著客觀的前景。

當前的我們的所研究的膜技術,一般為分離性材料制作而成,制作出來的膜具有一些特殊的物理性質,我們所使用的膜有特殊的材料制作而成,在使用的過程中,我們的膜能夠有效的將過濾物質中的雜質或有害物質過濾出來,從而達到的凈化水資源的目的。膜技術的相較于傳統的水處理技術,不必使用酸堿等原料對雜質進行沉降過濾,可以直接將需要處理的水通過膜技術形成的特殊膜材料,就可以將水資源進行處理,具有高效、便捷等優點。

2膜集成技術處理廢水過程的特點

目前工業廢水處理領域最常用的膜集成技術是將微濾、超濾膜與納濾、反滲透膜結合,以滿足各種回收利用目的廢水處理工藝。使用超濾、微濾技術代替傳統的預處理工藝,不但可以去除污水中含有的細菌和懸浮物,對化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)也有一定的去除效果,其出水品質遠高于三級出水指標,滿足后續納濾、反滲透膜的進水水質要求,減緩了對后續膜的污染。

相比于常規廢水處理方法,膜集成技術處理廢水具有以下明顯優勢:

a)設備小,操作簡單,運行及維護費用低;

b)操作環境優良,衛生條件符合標準,廢水在密閉的系統中處理,沒有污水滲透與臭味散發的危險;

c)處理效率高,凈化污水能力強。有數據指出,常規方法處理廢水的效率不超過70%,而膜集成技術可達到90%左右;此外,在色度去除率方面膜技術也比常規方法表現更卓越,不存在產生污泥現象,有效節省二次處理費用。因此膜集成技術被廣泛運用于工業廢水的處理中。

3膜集成技術在工業廢水處理中的應用

3.1印染廢水的處理

紡織印染工業是中國傳統支柱產業之一,又是排污大戶,約占全國工業廢水排放量的35%。印染廢水因排放量大、化學需氧量(COD)高、色度深、堿性強、成分復雜等特點而成為廢水治理的難點。超濾和納濾技術都可用于處理印染廢水,但是超濾對溶解性物質的脫除效果不明顯。

若將超濾、納濾或超濾、反滲透相結合,將超濾作為預處理步驟,不僅可減輕對納濾膜或反滲透膜的污染,同時可提高污水處理效率,達到對污水回收利用的要求。使用超濾、納濾雙膜集成技術比單一的納濾技術能獲得了更高的水通量,經超濾、納濾雙膜集成技術處理后的廢水的化學需氧量(COD)、色度和電導率等指標均達到印染廢水的回用水水質要求。

用超濾、反滲透(UF-RO)的膜集成技術對印染廢水進行深度處理,結果表明,廢水回收率70%以上,化學需氧量(COD)去除率和脫鹽率分別可達90%和97%,可用于印染生產工藝的回用。

3.2造紙廢水的處理

中國是造紙業大國,造紙業也是水污染最嚴重的產業之一。造紙廢水中含有大量有機污染物和溶解性膠體等物質,直接排放對環境將產生重大危害。使用傳統生化法不能對造紙廢水進行深度處理。膜分離法中,微濾膜能截留懸浮物顆粒物、膠體物質和高分子有機化合物,反滲透膜可去除溶解性無機鹽和溶解性有機物,使用膜集成技術可以對造紙廢水進行有效的深度處理。

對經二級生化處理的造紙廢水進一步深度處理的研究,研究絮凝沉淀預處理和膜集成技術深度處理廢水的最佳工藝條件。結果表明,在陽離子聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁鐵的添加量分別為1.5mg/L和150mg/L時對廢水進行絮凝預處理,能達到超濾膜的進水要求;

超濾過程的壓力控制在0.04MPa~0.10MPa、膜通量在12L/h~17L/h時,膜處理效果最優;再經過納濾和反滲透處理后,廢水電導率降到12μS/cm左右,總溶解性固形物(TDS)去除率達98%左右,化學需氧量(CODCr)的去除率在90%以上,水質的濁度小于0.13NTU,完全達到生產回用水質標準。

3.3含油廢水的處理

含油廢水主要來自石油開采及加工生產、機械加工、冶煉和餐飲等行業。如油田和下游煉油廠生產過程廢水,金屬切削加工過程中產生的含油洗滌水等大量含油廢水。這些廢水種類及性質非常復雜,具有很高的CODCr和BOD5,嚴重危害了人類的健康和生態環境,必須進行妥善處理。

采用電滲析與超濾、微濾相結合的膜集成技術對含油廢水進行了深度處理,經過處理后廢水的CODCr總去除率可達96%,脫鹽率為97%,獲得的處理水在微生物表面活性劑鼠李糖脂的發酵制備中具有良好應用,達到了將廢水深度處理及資源化回用和清潔生產的目的。

采用膜集成技術處理乳化油廢水,結果表明,乳化油廢水經過處理后其COD的去除率達到95%以上,說明該技術對處理乳化油廢水具有良好的分離效果;且膜清洗后通量恢復率都在95%以上,表明該技術值得推廣應用。

3.4重金屬廢水的處理

隨著工業的迅速發展,重金屬廢水大量排放,同時重金屬易在生物體內富集、很難降解的特點,對生態系統和人類身體健康造成重大的危害。膜分離技術對低濃度重金屬具有較好的分離濃縮作用,不僅能使廢水達到排放標準,還能回收有價值的重金屬資源。

開發了超濾、反滲透、離子交換膜集成技術系統對含膠體重金屬(Cu2+)的工業廢水進行深度處理和資源化利用。經過處理后水中Cu2+濃度由140.1mg/L降到1.58mg/L,電導率降為5.9μS/cm,濾出液出水水質達到生產用水標準;而濃縮液經回收濃縮系統(RO)后再進行萃取,最后通過電解回收獲得銅,實現廢水資源化。系統經過4a運行表明,該工藝能實現含Cu工業廢水的資源化利用,每年可回收電解銅100t,產生良好的經濟效應。

3.5食品廢水的處理

食品行業產生的廢水量大、成分復雜、黏度大、色度深等特點,對環境的污染較嚴重。而膜分離技術因高效、環保、節能等特點,廣泛應用于食品生產加工領域。味精生產過程中的廢水中COD、氨氮及SO42-值濃度較高及pH低、處理難度大的特點。

以超濾、反滲透雙膜集成法處理味精廢水,結果表明:廢水經處理后,COD濃度約為10mg/L,氨氮濃度小于50mg/L,SO42-濃度小于100mg/L,水回收率達80%,且回收的水可再次用于生產過程或鍋爐給水。

4結語

膜技術在工業廢水處理中應當對工業廢水的具體狀態、組成情況進行綜合分析,然后采取有針對性的措施和解決方法,以爭取達到最理想的處理效果。另外,在工業廢水日常處理過程中,單純依靠一種處理技術或許不能達到對有害物質最佳的處理效果,可以結合實際廢水情況,采用兩種或多種技術加以結合的方式,對廢水進行最有效的處理,以有效解決工業廢水對人們的生活和環境造成的困擾。

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