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膜技術在工業廢水深度處理過程中的應用

2020-08-20 09:45:38 nvg75541108 165

摘要:水是人們生活中必不可少的重要資源。在以往的工業發展中,長期實施粗放式廢水處理方法,其具有排放量大、利用率低的特點,排放中還會有眾多毒害物質對水資源造成污染?;诖?,本文將分析工業廢水深度處理概念,探究膜技術在工業廢水深度處理中的應用,旨在提高水資源利用率,廣泛推行回用水政策。

前言

隨著工業的不斷發展,盡管為人們的生活帶來了越來越多的便利,但是隨之出現的工業廢水也加重了環境污染。人們的生活質量不斷提高,工業廢水污染問題也引起了人們的廣泛重視,可以使用膜技術,通過將不同料液進行分離、純化、濃縮,其主要依據孔徑不同分為微濾、超濾、納濾、反滲透膜,在深度處理工業廢水中具有廣泛的應用價值[1]。

一、膜技術要點

膜技術,又稱膜分離技術,是以高分子分離膜為基礎的新型流體分離單元操作技術,其特點在于分離時不存在向的變化,僅僅通過壓力作用實現分離效果,是當下節能高效的分離技術。膜技術可利用半透膜將廢水中的溶劑或溶質分離出去,常見的膜技術包括微濾、超濾、納濾以及反滲透等。

1.微濾

微濾是一種精密過濾法,利用流體壓力差,將大分子溶質或微粒進行截留,而小分子溶質或粒子可通過膜,一般可截留溶液中的黏土、淤泥以及砂礫等顆粒,還可截留藻類、隱孢子蟲、賈第蟲等。微濾主要有錯流過濾和死端過濾兩種方式,其中,錯流過濾適用于大規模應用,對于懸浮粒子的濃度、大小變化不敏感,但是膜要經常清洗,死端過濾則適用于小范圍處理,膜通常制為一次性濾芯。

2.超濾

超濾是利用壓差推動力實現的篩孔分離,膜孔徑范圍在1nm~0.055m范圍內,起初使用的超濾膜為動物臟器薄膜,后經過工業應用發展,現可使用非對稱膜,表皮層更薄,所以操作壓力更小,普遍在0.1~0.5MPa之間,膜的水透通量大約在0.5~5.0m(m.m)。實際廢水處理時,超濾膜的性能實現并不僅僅為篩分理論,其材料的表面化學特性也起到了重要作用,所以可認為超濾膜分離特性是化學性質與膜孔徑共同決定的。

3.納濾膜

納濾膜分離并不會對生物活性造成破壞,也沒有化學反應和相變,能夠有效截留相對分子質量高于200的有機小分子和高價離子,并分離蛋白質和同類氨基酸,實現分離低分子量和高分子量,成本相對較低,能夠廣泛運用于冶金、生化、環保、醫藥、化工等領域中。

4.反滲透膜

反滲透膜分離過程可有效去除有機小分子雜質和無機鹽,操作便捷,裝備簡單,更容易實現自動化,由于其分離過程是出于高壓狀態下,所以應配置耐高壓管路和高壓泵,與此同時,反滲透分離膜裝置也有著較高的進水指標,應預處理原水,隨后進行分離,為了避免發生膜污染,可定期對膜進行清洗。

二、膜技術在工業廢水深度處理過程中的應用

1.造紙廢水處理深度中的應用

通過實驗,利用反滲透微濾膜裝置處理造紙廢水,造紙廢水中含有-為1085.32mg/L,為785.9mg/L,為12.5mg/L,為13.10mg/L,COD為256mg/L,電導率約為4.8μs/cm,TDS為2410mg/L,鐵為1.05mg/L,為26.28mg/L,TOC為100mg/L,通過實驗確定了反滲透膜裝置最佳工作壓力是2MPa,最佳進水量則是70l/h,以此為標準得到了較好的廢水去除效果,色度從原有的棕黃色變成透明,造紙廢水中存在的發色基團去除成功,電導率低于2μS/cm,而TDS低于35mg/L,脫鹽率達到了98%以上,TOC去除率在99%以上,平均濁度是0.2NTU,去除率在99%,各項指標表明了反滲透與微濾膜技術相結合對于造紙廢水深度處理具有良好的效果[4]。另外,使用納濾技術處理此水質,得出最佳工作壓力是1 MPa,最佳進水量則是60 l/h,在經過微濾與納濾相結合處理后,平均電導率是3.56 μS/cm,脫鹽率為37.9%,TDS平均在17315mg/L,其去除率在35%以下,TOC值在5.27 mg/L,去除率是95%,濁度值平均為0.2 NTU,相較于反滲透與微濾裝置深度處理而言,納濾膜技術滲處理能力較差,情況允許應當使用反滲透與微濾裝置處理造紙廢水。

2.冶金廢水深度處理中的應用

重金屬離子廢水對于環境具有較為嚴重的影響,想要對其進行深度處理,則需要使用膜分離技術,通過超濾膜與反滲透膜的結合,能夠有效保證其出水達到鍋爐用水標準。通過實驗,利用V1072-35-PMC膜組件處理冶金廢水,水質SDI數值小于20,濁度在14.1NTU-17.1NTU之間,含鐵量大于5mg/L,余氯為800mg/L左右,COD約為50mg/L,PH值8,利用超濾膜裝置進行處理,過濾周期時間越長,則凈水量正價越多,失水率劍俠。但是,時間過長則會影響超濾膜的滲透速率。經過超濾膜處理后,水渾濁度在14.1-17.2NTU之間時,出水渾濁度小于1.0NTU,去濁率達到了95%,由此說明了超濾膜具有較好的深度處理冶金廢水的效果。SDI是水中顆粒、膠體等能夠堵塞水純化設備的含量,作為水質指標的重要參數,在此次實驗中,通過反滲透膜技術,保證DSI穩定在3以下。而水中含有游離氯會對反滲透膜造成損壞,可以在反滲透之前將其除去,余氯在1000mg/L左右時,出水余氯在0.35mg/L左右,余氯的去除率高達99%,滿足反滲透需求。

3.皮革工業廢水深度處理中的應用

皮革工業每年將會排放超過1億噸的廢水,在全國廢水排放中占據極大的比例,其中含有較多的堿性物質,耗氧高、色度濃、懸浮物多,還存在較多的硫化物等有毒物質。因此,需要對其皮革廢水進行深度處理,可以使用超濾與反滲透雙膜技術,實現回用生產水,減少廢水排放。通過實驗,皮革廢水在實驗前水質PH值為7,濁度在45NTU,COD約為240mg/L,電導率為10800μS/cm,色度為140,小于0.1 mg/L,氨氮含量為55 mg/L,硬度約為314 mg/L,硫酸鹽小于1500 mg/L,經過預處理后皮革廢水通過超濾系統,將水中大分子膠體、微生物等去除,再經過反滲透系統過濾。超濾處理后濁度平均值在0.4 NTU,COD去除率大于24%,SDI值低于3,后經反滲透處理,電導率為312μS/cm,脫鹽率達到了94%,COD在5-18 mg/L之間,COD去除率達到90%以上,PH值是6,氨氮濃度小于8 mg/L,通過實驗結果,可以了解到在皮革工業廢水深度處理中,可以使用超濾與反滲透雙膜技術,達到了水質回用標準。

4.化工工業廢水深度處理中的應用

化工工業廢水在經過生化、物理等處理后,可以將其中的大部分易沉淀、易生化降解直至消除。但是,粗糙的處理方式并不能將其中存在的油類、懸浮物等全部去除,若是直接將其排放,則會造成水體污染。因此,需要將化工污水進行深度處理,便于回用生產,對于水資源日益減少的今天具有重要的意義。而對于化工深度處理技術,可以使用陶瓷微濾膜裝置,具有良好的過濾效果。通過實驗,使用陶瓷微濾膜,化工水質PH值為7.25,濁度在150NTU,COD約為75.8mg/L,電導率為3410μS/cm,油類含量為10.21 mg/L,固體懸浮物為55 mg/L,含量為361.8 mg/L,含量為231.5 mg/L,經過陶瓷微濾膜裝置過濾后,可以了解到運行壓力增大,則膜通量增加,但是降低了出水水質,其去油率達到80%,COD去除率達到60%,但是不能將化工中溶解性物質去除,還需要另外使用其他裝置增加化工工業廢水深度處理的效率。



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