宋偉杰，杭曉風(fēng)，萬印華

（中國科學(xué)院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室，北京100190）

膜技術(shù)在化工廢水處理中的應(yīng)用

宋偉杰，杭曉風(fēng)，萬印華

（中國科學(xué)院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室，北京100190）

針對化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有多種可回收成分（多元醇、多元酸、酯類、無機鹽）的廢水，分別設(shè)計和開發(fā)了汽提-膜分離-精餾耦合、多級膜濃縮、滲透汽化-精餾等集成工藝。通過膜集成過程與化工生產(chǎn)過程的結(jié)合，可以有效地降低廢水中的化學(xué)需氧量（COD），并實現(xiàn)廢水中可回收成分的資源化利用，降低化工廢水處理的綜合成本，對化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

膜集成技術(shù)；化工廢水；資源化利用；水回用

1 前言

隨著石油化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，化工廢水對環(huán)境的污染已受到社會各界的日益關(guān)注。化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中排放的大量廢水中往往含有許多可利用的資源，目前廣泛采用的生物處理法主要通過微生物對不同物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化實現(xiàn)污水達標排放，同時也造成廢水中有價值資源的浪費，并提高了廢水處理的成本。隨著工業(yè)和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，資源（包括水資源）短缺已成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。開發(fā)新型廢水處理技術(shù)有效回收廢水中的資源，實現(xiàn)廢水資源化利用是我國化工廢水處理技術(shù)的重要發(fā)展方向，對我國化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

膜技術(shù)作為一種高效、低能耗、環(huán)境友好的高新分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制藥、食品、生物化工和環(huán)保等各行業(yè)，并在化工領(lǐng)域的生產(chǎn)加工、節(jié)能降耗和清潔生產(chǎn)等方面發(fā)揮著日益重要的作用。目前常用的膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透。滲透汽化、膜蒸餾、膜吸收等新型膜過程也逐漸得到重視和應(yīng)用。膜技術(shù)可分離回收無機鹽、有機化合物及生物大分子等各類物質(zhì)，特別適合化工廢水中各種有價值資源的低成本回收及廢水的深度處理，是目前廢水回用及“零排放”不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。本文簡要介紹近年來筆者利用膜技術(shù)在聚酯、對苯二甲酸（PTA）、環(huán)氧丙烷等化工生產(chǎn)廢水處理和資源化回用方面所做的一些探索和實踐。

2 膜技術(shù)在聚酯酯化廢水中的應(yīng)用

2.1 聚酯（PET）酯化廢水處理及資源化利用

聚對苯二甲酸乙二醇酯，通常稱聚酯（PET），是紡織工業(yè)、工程塑料工業(yè)最主要的原料，也是輕工、家電、汽車、土工建筑的重要材料之一。聚酯生產(chǎn)廢水是指在聚酯生產(chǎn)的酯化反應(yīng)過程中副產(chǎn)的含有機物的廢水，廢水的化學(xué)需氧量（COD）一般在10 000～30 000 mg/L之間。廢水中通常含有少量的乙二醇（EG）、乙醛、二甲基-1，3-二氧環(huán)戊烷等有機物，根據(jù)聚酯裝置技術(shù)來源和管理水平的高低不同，上述3種主要有機物的含量通常在0.2%～2.0%。按照理論計算，每生產(chǎn)1 t PET，其酯化反應(yīng)階段生成廢水就達0.187 t，廢水的排放量相當大，如不經(jīng)處理，排入河道中會對受納水體及周邊環(huán)境造成嚴重危害。相反，如果將這些被認為有污染的有機物提取出來，變廢為寶，不僅減少了對聚酯工廠周圍環(huán)境的影響，而且能夠增加聚酯工廠的利潤[1]。

目前通常采用生化法或者物化-生化法處理聚酯廢水[2～6]，但是由于醛類物質(zhì)的毒性大，不利于細菌生長，現(xiàn)行生化過程普遍存在能耗高、效率低下的問題。表1和表2列出了兩個不同的聚酯車間的廢水的組成，主要成分為乙二醇、甲醛、乙醛等，COD均在10 000 mg/L以上。目前也有采用汽提的工藝將乙醛等輕組分汽提從塔頂脫除，但是塔底廢水中仍然殘存0.2%～1%的乙二醇，廢水的COD在5 000～10 000 mg/L[7，8]。

表2 B聚酯車間的廢水組分及含量Table 2 Wastewater compositions of polyester production plant B

鑒于廢水的組成及特性，為消除乙醛對后續(xù)廢水生化處理的影響，設(shè)計了汽提-膜分離-精餾集成工藝（見圖1）。乙醛等輕組分通過汽提從塔頂冷凝收集，塔底主要成分為乙二醇和2-甲基-1，3-二氧戊環(huán)和1，4-二氧六環(huán)兩種有機雜質(zhì)，COD在5 000～10 000 mg/L。由于塔底乙二醇的濃度偏低，如果直接精餾，則需要耗費大量的能量。因此，通過選擇合適的反滲透膜并優(yōu)化操作條件，對乙二醇進行濃縮，最后通過精餾純化回收乙二醇。

圖1 汽提-膜分離-精餾集成工藝圖Fig.1 Schematic diagram of stripping-membrane-distillation integrated process

多個酯化車間的廢水經(jīng)收集后，首先進入汽提塔，乙醛等輕組分從汽提塔頂排出收集，乙二醇等重組分在塔底富集。塔底廢水從塔底引出后，先經(jīng)過兩級換熱降溫，首級換熱采用一級反滲透的透過液進行降溫，再經(jīng)冷卻水控制溫度后，進入超濾系統(tǒng)。超濾系統(tǒng)主要用于除去廢水中殘存的PET單體，超濾工段的產(chǎn)水率可達95%以上。經(jīng)過超濾預(yù)處理后的廢水進入一級反滲透系統(tǒng)，首先通過高壓泵增壓后進入反滲透膜堆，透過液可作為工藝用水，也可以直接進后續(xù)生化處理工段。濃液中乙二醇濃度提高到原液濃度的4～6倍，進入二級反滲透系統(tǒng)，在二級系統(tǒng)中進一步得到濃縮，二級反滲透透過液返回到一級的原料罐或一級進料泵的入口，濃液體積濃縮倍數(shù)為3～5倍，乙二醇濃度提高到原液濃度的15～25倍，達到5%～10%，進入精餾塔。膜分離工段的總體脫水率達到90%～95%以上，精餾塔的負荷可以大大減少。乙二醇溶液經(jīng)精餾塔進一步提濃后，返回到聚酯工段回用。

采用該集成工藝處理后，酯化廢水中的乙醛等輕組分經(jīng)氣提得到回收，而90%以上的乙二醇則經(jīng)反滲透濃縮和精餾提濃后得到回收利用，產(chǎn)水的COD可降至2 000 mg/L左右，有效提高了廢水的可生化性，并大大降低了后續(xù)生化處理的負荷。本工藝已經(jīng)在某化纖公司聚酯車間完成中試，驗證了技術(shù)經(jīng)濟性及可行性。

2.2 聚酯樹脂廢水處理

聚酯樹脂是由二元醇或二元酸或多元醇和多元酸縮聚而成的高分子化合物的總稱。在聚酯樹脂的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量高濃度有機廢水，主要成分為新戊二醇、乙二醇、乙醛、甲醛、低聚物等，COD高達50 000～60 000 mg/L，同時固體懸浮物（SS）含量高達2 000～5 000 mg/L，表3為某聚酯樹脂車間的廢水組成。低聚物的排放造成資源浪費以及后續(xù)處理費用的增加，同時，新戊二醇和乙二醇也是涂料生產(chǎn)過程中的原料或者中間原料。目前聚酯樹脂廢水常用的處理方法主要有生化氧化法[9，10]，或精餾回收有機物后再生化氧化等方法[11]。

表3 聚酯樹脂合成廢水組成Table 3 Wastewater compositions of polyester resins synthesis process

聚酯樹脂的廢水成分比較復(fù)雜，其中主要為二元醇和多元醇，以及醛類等易揮發(fā)組分，因此可以采用汽提工藝將易揮發(fā)組分脫除，再利用反滲透工藝對二元醇和多元醇進行濃縮，達到回用的濃度要求。由于廢水原水中有較多量的固體懸浮物，同時可能存在低聚物凝膠，故先采用絮凝沉淀過濾的工藝回收其中的懸浮固體。在考察了多種反滲透膜對多元醇和二元醇截留性能的基礎(chǔ)上，提出了絮凝-汽提-膜分離的集成工藝，以實現(xiàn)低聚物和廢水中有效成分的回收和產(chǎn)水的凈化。圖2為該工藝流程示意圖。

圖2 汽提-膜分離集成工藝圖Fig.2 Schematic diagram of stripping-membrane integrated process

該工藝首先采用離心或者過濾技術(shù)回收酯化聚合廢水中的懸浮聚合物，濾液中加入絮凝劑，使低聚物沉降，清液則進入汽提塔，乙醛等輕組分從汽提塔頂排出，乙二醇、新戊二醇等重組分從塔底引出，先經(jīng)過兩級換熱降溫，首級換熱采用一級反滲透的透過液進行降溫，再經(jīng)冷卻水控制溫度后，進入超濾系統(tǒng)。超濾系統(tǒng)主要用于除去廢水中殘存的低聚合物，超濾工段的產(chǎn)水率可達到95%以上。經(jīng)過超濾預(yù)處理后的廢水進入一級反滲透系統(tǒng)，超濾后的廢水通過高壓泵增壓后進入反滲透膜堆，透過液入透過液箱，可作為工藝用水，也可以直接進后續(xù)生化處理工段。濃縮液中新戊二醇和乙二醇的濃度提高到原液濃度的4～6倍，進入二級料液箱，在二級系統(tǒng)中進一步得到濃縮，二級系統(tǒng)中的透過液返回到一級的料液罐或一級進料泵的入口，濃液體積濃縮倍數(shù)為3～5倍，乙二醇濃度約提高到原液濃度的15～20倍，達到10%～15%，新戊二醇達到原料液濃度的20～25倍，達到6%～8%，可直接返回到聚酯工段回用。

經(jīng)過集成工藝處理后，90%以上的乙二醇得到回收利用，95%以上的新戊二醇得到回用，產(chǎn)水的COD降低到2 000 mg/L以下，主要為少量的乙二醇和乙醛等，大大降低后續(xù)生化處理的負荷。

3 膜技術(shù)在有機酸及有機酸鹽廢水中的應(yīng)用

3.1 精對苯二甲酸（PTA）工藝廢水處理

精對苯二甲酸是重要的大宗有機原料之一，廣泛用于化學(xué)纖維、輕工、電子、建筑等國民經(jīng)濟的各個方面。二步法PTA生產(chǎn)工藝中，原料對二甲苯以醋酸為溶劑，在催化劑作用下經(jīng)空氣氧化成粗對苯二甲酸，再依次經(jīng)結(jié)晶、過濾、干燥為粗品；粗對苯二甲酸經(jīng)加氫脫除雜質(zhì)，再經(jīng)結(jié)晶、離心分離、干燥為PTA成品[12～14]。在溶劑醋酸回收階段通常使用共沸劑醋酸正丁酯（NBA）將水脫除，經(jīng)冷卻分離析出NBA，再返回系統(tǒng)回用[15，16]。采用該工藝正常生產(chǎn)時，其廢水組成見表4。如果能將該廢水中的NBA適當濃縮，返回到醋酸精餾塔頂，達到飽和的NBA分層析出，從而提高NPA的利用率。NBA回收塔的塔底廢水中也含有少量的酯類，如果能進一步處理，也可以實現(xiàn)酯類的回收，同時降低產(chǎn)水COD?；诖怂悸?，設(shè)計了針對PTA工藝廢水處理的集成工藝，流程圖見圖3。

表4 共沸劑回收后廢水組成Table 4 Wastewater compositions of entrainer recovery process

圖3 PTA工藝廢水集成處理工藝示意圖Fig.3 Schematic diagram of integrated process for PTA production wastewater treatment

在醋酸精餾塔頂出來的氣體，經(jīng)冷卻分離析出NBA，油相返回系統(tǒng)回用，水相經(jīng)過適當加溫后進入1號反滲透系統(tǒng)。在1號反滲透系統(tǒng)中，水相中的NBA被反滲透膜截留濃縮，由于其在水中的溶解度比較低，濃縮的濃度要適度控制，少量的醋酸，部分乙酸甲酯（MA）也會被截留，一起返回NBA-水分離器進行冷卻，分層析出NBA。1號反滲透系統(tǒng)的透過液含有醋酸、MA、甲醇，進入水相NBA回收塔，汽提回收醋酸、乙酸甲酯、MA、甲醇等輕組分，經(jīng)汽提后，塔底的廢水中主要成分為少量醋酸、甲醇和MA、NPA等酯類，進入2號反滲透系統(tǒng)。在2號反滲透系統(tǒng)中，酯類得到完全回收，醋酸得到部分回收，濃液返回到水相NBA回收塔入口循環(huán)回收，提高乙酸和酯類的回收率。透過液主要含有少量甲醇和微量乙酸，COD降低到1 000 mg/L以下，可以根據(jù)工藝要求回用也可以排放到廢水處理系統(tǒng)進一步處理。本工藝在小試和中試中均取得了非常好的效果。

3.2 全氟辛酸銨廢水處理

全氟辛酸（PFOA）在生物體內(nèi)和環(huán)境中不易降解，屬于由人類活動而產(chǎn)生的持久性有機污染物（POPs），會在生物食物鏈和環(huán)境中累積，其對健康和環(huán)境的危害逐漸為眾多研究所證實[17～20]。全氟辛酸銨是一種含氟表面活性劑，最主要的用途是作為分散劑用于含氟樹脂的生產(chǎn)過程中，PFOA是電解含氟化合物或調(diào)聚四氟乙烯得到的，價格十分昂貴，因此，其費用在含氟樹脂生產(chǎn)成本中所占的比例較大。若將生產(chǎn)氟樹脂過程中產(chǎn)生的含有低濃度全氟辛酸銨廢水直接排放，不但污染環(huán)境，而且造成經(jīng)濟損失。但如果能在排放源頭實現(xiàn)對全氟辛酸銨的回收，不僅可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，還具有重大的環(huán)保意義。在我國，部分氟樹脂生產(chǎn)企業(yè)采用蒸餾濃縮法、泡沫分離法、離子交換法等方法回收，但都存在著回收效率低、成本高、造成二次污染等問題，因此，從含氟樹脂生產(chǎn)廢水中回收全氟辛酸銨的企業(yè)并不多，大多都隨意排放[21]。

針對含氟樹脂生產(chǎn)過程中排放的含有低濃度全氟辛酸銨廢水，開發(fā)了一種全膜法回收全氟辛酸銨技術(shù)，將回收得到的全氟辛酸銨返回到生產(chǎn)工藝中重復(fù)利用，可有效降低含氟樹脂的生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。2009年在內(nèi)蒙古某公司建成一套日處理200 t廢水的全膜法回收廢水中全氟辛酸銨示范工程。由于廢水中的全氟辛酸銨含量較低，設(shè)計將廢水中全氟辛酸銨濃縮100倍以上，且處理后的廢水中含氟化合物含量低于10 ppm，滿足國家相關(guān)排放標準。

為了保證廢水水量能夠持續(xù)供應(yīng)且廢水水質(zhì)的穩(wěn)定，將含氟樹脂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水統(tǒng)一收集起來放入原水儲罐中，由于廢水中含有較多的殘留樹脂，首先采用超濾系統(tǒng)將廢水中的懸浮樹脂去除，澄清后的廢水放入超濾緩沖罐中，再用納濾系統(tǒng)對澄清后的廢水進行濃縮，濃縮液進入濃縮液儲罐中，透過液一部分進入系統(tǒng)清洗用水儲罐中（CIP系統(tǒng)），一部分回用至其他工藝，具體的工藝流程圖如圖4所示。

去除懸浮物的預(yù)處理系統(tǒng)采用能夠反沖洗以及空氣擦洗的平板超濾膜系統(tǒng)，設(shè)計了兩套獨立的系統(tǒng)，工作時采用恒壓工作模式，兩套膜系統(tǒng)交替進行工作以及在線清洗（純水反沖洗和空氣擦洗）。超濾系統(tǒng)停機后由CIP系統(tǒng)對其進行化學(xué)清洗和漂洗，恢復(fù)超濾膜的水通量。由于超濾預(yù)處理系統(tǒng)為死端過濾系統(tǒng)，廢水的產(chǎn)水率可以達到95%以上，超濾預(yù)處理后的廢水進入超濾緩沖罐。

納濾膜系統(tǒng)采用一級三段方式排布，按照4∶2∶1排布。每段納濾系統(tǒng)都采用濃水內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，分別控制各段的濃縮比，可進行連續(xù)濃縮，最終將含有全氟辛酸銨的廢水濃縮100倍以上。在廢水濃縮完成后，通過頂洗模式可以將系統(tǒng)中殘留的高濃度濃縮液頂洗回至超濾緩沖罐，盡可能提高廢水中全氟辛酸銨的回收率。頂洗后的膜系統(tǒng)進入清洗模式，在位清洗完成后進入漂洗模式，漂洗完成后設(shè)備可以進行下一周期的生產(chǎn)。

該全膜法回收廢水中全氟辛酸銨示范工程可以回收廢水中99%以上的全氟辛酸銨，已經(jīng)在內(nèi)蒙古某氟化工企業(yè)正常運行4年多，平均每年可以回收6 t左右的PFOA，價值達720萬元左右，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 環(huán)氧丙烷生產(chǎn)廢水處理

在雙氧水丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過程中，副反應(yīng)生成丙二醇和丙二醇單甲醚[22～24]。該工藝生產(chǎn)的廢水中主要含有丙二醇甲醚、甲醇、丙二醇等有機物，組成見表5。如果作為廢水排放，需要采用多道傳統(tǒng)的工序，包括絮凝、沉淀、生化處理等，步驟繁瑣，同時占用大量的土地。其中，甲醇是一種重要的有機化工原料，除可做許多有機物的良好溶劑外，還用于制造甲酸、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚、對苯二甲酸二甲酯等一系列有機化工產(chǎn)品。而丙二醇甲醚是一種優(yōu)良的低毒性溶劑，既可以溶解憎水性化合物，也可以溶解水溶性化合物，有“萬能溶劑”之稱，被廣泛運用于油漆、涂料、染料、紡織品等行業(yè)中，也是燃料抗凍劑、洗滌劑、萃取劑和有機合成中間體。丙二醇甲醚沸點為121℃，與水會發(fā)生共沸，因此使用常規(guī)的精餾方法難以實現(xiàn)丙二醇單甲醚產(chǎn)品和水的分離，且能耗高。此外，對低濃度甲醇溶液采用傳統(tǒng)的精餾或萃取等方法進行回收成本高、效率低。

滲透汽化（PV）是近年來發(fā)展起來的新型膜分離技術(shù)，是一種以液體混合物中組分蒸氣分壓差為推動力，依靠各組分在膜中的溶解與擴散速率不同的性質(zhì)來實現(xiàn)混合物分離的新型膜分離技術(shù)過程[25～27]。其突出的優(yōu)點是能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取和吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務(wù)。利用自制的高效滲透汽化優(yōu)先透有機物膜[28，29]，設(shè)計了滲透汽化-精餾耦合工藝，流程圖見圖5。

圖5 滲透汽化-精餾集成工藝回收環(huán)氧丙烷廢水示意圖Fig.5 Schematic diagram of pervaporation-distillation integrated process for propylene oxide production wastewater treatment

由前段工序來的廢水原料液，經(jīng)與滲透汽化膜滲透液換熱，冷卻到60℃，過濾除去可能存在的固體顆粒和液狀油污后，在進料泵的驅(qū)動下進入膜組件，錯流通過膜組件后，并經(jīng)循環(huán)管路在膜組件內(nèi)循環(huán)。透過側(cè)采用真空泵抽真空，使?jié)B透側(cè)的壓力保持在1 000 Pa以下。在真空泵和滲透側(cè)出口之間設(shè)置冷凝器，使用冷源將透過的氣體液化，排入到緩沖罐中，換熱后泵入后續(xù)工段。真空泵出口的氣體經(jīng)回收殘留的液體后直接排空。經(jīng)過滲透汽化工段，丙二醇單甲醚濃度可以一步提高到25%～30%，甲醇的濃度為2%以上，丙二醇的濃度為0.3%～0.5%。

后續(xù)處理采用三塔精餾，以丙二醇單甲醚和甲醇作為目標產(chǎn)物。從上級緩沖罐引出的物料首先與進膜組件的原料進行換熱，溫度升高到50℃左右，進入甲醇塔，塔頂?shù)玫?5%的甲醇，塔底為丙二醇單甲醚和丙二醇水溶液，進入主塔分離后，在塔底得到以丙二醇單甲醚濃度約為95%，丙二醇約2%的產(chǎn)品。該股物料進入脫醇塔，脫除丙二醇雜質(zhì)和其他極少量的重組分雜質(zhì)，得到99.5%以上的丙二醇甲醚產(chǎn)品。主塔塔頂較低濃度的丙二醇單甲醚溶液、脫醇塔塔底產(chǎn)品、滲透汽化工段的截留液共同合并，進入廢水處理系統(tǒng)進行繼續(xù)處理，該溶液中的有機物含量在1%以下。目前該工藝已經(jīng)完成滲透汽化工段的小試試驗，精餾工段完成流程模擬。

5 含鹽廢水處理

含鹽廢水的處理尤其是高鹽廢水的處理一直是環(huán)保行業(yè)的一個令人頭疼的問題，對于復(fù)雜含鹽體系，回收難度大，處理費用也比較高。對于某些含鹽體系，鹽離子成分比較單一，雜質(zhì)比較少，膜濃縮后可以實現(xiàn)鹽的回用，同時可以得到相對潔凈的產(chǎn)水。

河北某公司在催化劑生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生主要成分為硝酸鈉的含鹽廢水，同時需要耗費大量純化水清洗催化劑，產(chǎn)生的廢水中除含有硝酸鈉成分外，還含有微量的固體催化劑，以及催化劑絮凝過程中殘存的絮凝劑，主要成分為聚丙烯酰胺。根據(jù)該廠生產(chǎn)工藝及廢水特點，設(shè)計了絮凝壓濾回收催化劑，壓濾后的濾液經(jīng)超濾預(yù)處理后，再經(jīng)多級反滲透濃縮，多效蒸發(fā)結(jié)晶工藝回收硝酸鈉產(chǎn)品，同時反滲透產(chǎn)水直接回用（見圖6）。

圖6 硝酸鈉廢水回收工藝示意圖Fig.6 Schematic diagram of integrated process for sodium nitrate wastewater recovery

固體顆粒、絮凝劑進入膜系統(tǒng)均會對膜系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，因此需要采取適當?shù)拇胧╊A(yù)先脫除。廠方目前采用壓濾的方式回收部分催化劑顆粒，壓濾后的產(chǎn)水濁度可低于1 NTU。由于壓濾后的廢水溫度較高，需要采用換熱器將其降溫到30℃左右。壓濾處理后的廢水除含有絮凝劑單體、有機物等雜質(zhì)外，并可能會有殘存的顆粒，需要進一步保安過濾后進入超濾系統(tǒng)，超濾系統(tǒng)的產(chǎn)水率大于90%，超濾濃水則返回到壓濾機入口。料液進入反滲透系統(tǒng)前，使用保安過濾器進行過濾處理，確保雜質(zhì)不能進入反滲透系統(tǒng)。料液通過高壓泵進一步增壓，進入一級膜裝置膜堆，在壓力驅(qū)動下，達到一定水質(zhì)要求的產(chǎn)水進入一級產(chǎn)水箱，加壓后進入二級系統(tǒng)，二級的產(chǎn)水達到最終要求，進入產(chǎn)水箱，二級系統(tǒng)的濃液返回到一級系統(tǒng)的入口，一級系統(tǒng)的濃液加壓后進入三級反滲透系統(tǒng)，將硝酸鈉含量提高到10%～12%，濃水進入后續(xù)多效蒸發(fā)系統(tǒng)，三級的產(chǎn)水回到一級的進水。經(jīng)過多級反滲透系統(tǒng)，廢水中的90%以上的水分被脫除，多效蒸發(fā)的負荷大大降低。經(jīng)多效蒸發(fā)處理后的濃水進入結(jié)晶系統(tǒng)，蒸發(fā)的水分和反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水合并回用至催化劑洗滌工段。

6 總結(jié)和展望

針對化工廢水含有可回收成分的特點，利用超濾、納濾、反滲透及滲透汽化膜對不同物料的分離特性，設(shè)計開發(fā)了汽提-超濾-反滲透-精餾、超濾-納濾多級膜濃縮、滲透汽化-精餾等集成工藝，實現(xiàn)了多種化工廢水中多元醇、有機酸、揮發(fā)性有機溶劑及無機鹽的資源化回收利用。毫無疑問，隨著膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和膜工藝的不斷改進，其在化工廢水處理及資源化利用中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?，并發(fā)揮越來越大的作用，促進化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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Application of membrane technology in chemical wastewater treatment

Song Weijie，Hang Xiaofeng，Wan Yinhua
（State Key Laboratory of Biochemical Engineering，Institute of Process Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China）

Several processes by integrating with membrane systems such as strippingmembrane-distillation，multiple stage membrane concentration，pervaporation-distillation，etc.were designed and developed to treat chemical wastewater containing valuable components（e.g.，polyol，polybasic acid，ester，inorganic salt）.The combination of the integrated processes with the chemical production processes can effectively reduce COD in the treated wastewater and realize the recovery of the valuable components in chemical wastewater，and consequently decrease the cost of wastewater treatment.Therefore，application of these processes could be helpful for the sustainable development of chemical industry.

integrated membrane technology；chemical wastewater；resource recovery；water reuse

X703.1

A

1009-1742（2014）12-0067-09

2014-09-25

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2012AA03A607）

宋偉杰，1975年出生，男，河北田縣人，助理研究員，研究方向為高效膜過程的理論和應(yīng)用研究；E-mail：wjsong@ipe.ac.cn