林琛雨

青島世宇環(huán)境工程有限公司

超濾技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

林琛雨

青島世宇環(huán)境工程有限公司

超濾是近幾年所研發(fā)出來的新型加壓膜分離技術(shù)，又稱之為超過濾，其主要是通過壓力的作用，使混合水體中所包含的不同分子質(zhì)量的組分進(jìn)行合理的區(qū)分、歸類、提取以及濃縮。超濾技術(shù)憑借其操作簡便、工作效率高、運行所耗能源低等突出優(yōu)勢，順勢成為廢水處理項目中的核心性技術(shù)。

工業(yè)廢水；超濾技術(shù)；應(yīng)用

1 超濾技術(shù)

超濾( UltraFiltration，UF)是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離或者濃縮的膜透過分離技術(shù)，介于微濾和納濾之間。超濾技術(shù)截留分子量的定義域為500～500000u左右，對應(yīng)孔徑約為0.002～0.1μm，操作靜壓差一般為0.1～0.5MPa，被分離組分的直徑約為0.005～10μm。超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時，只允許水、無機(jī)鹽及小分子物質(zhì)透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)通過。超濾膜多為不對稱結(jié)構(gòu)，由一層極薄(通常小于1μm)具有一定尺寸孔徑的表皮層和一層較厚(通常為125μm左右)具有海綿狀或指狀結(jié)構(gòu)的多孔層組成，前者起分離作用，后者起支撐作用。超濾膜的耐壓性、耐清洗性、耐溫性等性能對于工業(yè)應(yīng)用是非常重要的。目前已商品化的有機(jī)材質(zhì)的超濾膜都是采用相轉(zhuǎn)化法制得的，所采用的材質(zhì)有磺化聚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、纖維素類、聚丙烯腈、磺化聚醚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚醚醚酮。此外，還有陶瓷超濾膜，主要是由Al2O3、ZrO2采用Sol-gel法制得。

2 超濾技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

2.1 城市污水回用

城市污水是一種重要的水資源，膜法城市污水回用技術(shù)在國外有多年的歷史，在我國也得到了廣泛的推廣。如在某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建成的污水回用廠，以當(dāng)?shù)匚鬯畯S的二級出水為原水，采用連續(xù)超濾+反滲透的工藝路線，每天生產(chǎn)脫鹽水10000m3，不脫鹽水15000m3，脫鹽水可用于綠化、工業(yè)循環(huán)冷卻等，不脫鹽水用于景觀用水等。利用CASS與超濾膜組合工藝處理小區(qū)生活污水，當(dāng)水力停留時間為12h、CODCr濃度在215～677mg/L之間時，該工藝出水CODCr穩(wěn)定在30mg/L左右；NH3-N濃度為22.2～41.2mg/L時，出水NH3-N最低可達(dá)0.2mg/L，去除率達(dá)到90%以上，出水pH值在7.26～7.89之間，出水濁度小于0.5，出水水質(zhì)優(yōu)于回用水標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用。以某污水處理廠二級處理出水為回用水源，采用曝氣生物濾池(BAF)和超濾(UF)相結(jié)合的工藝對其進(jìn)行深度處理，結(jié)果表明：該組合工藝能有效去除城市二級處理出水中的濁度和氨氮，平均去除率均可達(dá)到95%以上，出水水質(zhì)滿足電廠循環(huán)冷卻水補給水的要求。

2.2 處理重金屬廢水

處理重金屬廢水是一種傳統(tǒng)方式和方法，能夠進(jìn)行污染轉(zhuǎn)移，對廢水中含有的重金屬進(jìn)行沉淀處理和回收。據(jù)相關(guān)實踐來看，采用燒堿中和，然后進(jìn)行超濾處理能夠提高效果，使其中的Cd、Cu、Zn等離子去除率高達(dá)99%。此外，在廢水處理過程中，結(jié)合實際情況，適當(dāng)調(diào)整孔徑，能夠?qū)崿F(xiàn)對pH值的控制，使得Cu2+、Ni2+等重金屬離子去除率保持在較高的水平，使得處理后的廢水能夠回用。

2.3 處理食品加工廢水

由于食品生產(chǎn)加工種類繁多，因此生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢水量與污染程度也存在較大差異，一般情況下，廢水中的化學(xué)需氧量濃度往往較高，如若不經(jīng)過濾處理直接排放出去，則會造成自然水體富營養(yǎng)化，并且引發(fā)水底沉積物質(zhì)散發(fā)異味，污染水質(zhì)破壞生態(tài)環(huán)境。應(yīng)用超濾技術(shù)進(jìn)行污水處理后，該技術(shù)的截留和膜通量優(yōu)勢能夠有效處理高濃度的食品廢水，其中幾種聚醚砜超濾膜所截留的分子質(zhì)量大約在20～70KDa，通過國外科研人員的相關(guān)實驗，運用各種集成技術(shù)針對肉類加工過程所產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，所產(chǎn)生的實驗對比數(shù)據(jù)證明，通過一系列集成技術(shù)輔助超濾技術(shù)進(jìn)食品加工廢水處理，經(jīng)過處理得廢水能夠達(dá)到工廠回用質(zhì)量要求。

2.4 處理紡織染整廢水

利用超濾技術(shù)對紡織染整廢水進(jìn)行處理，能夠確保廢水符合國家、地方廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，且回收其中的有效成分，進(jìn)行循環(huán)使用，在此基礎(chǔ)上能夠兼顧環(huán)保與資源節(jié)約雙重目標(biāo)。如借助超濾工藝對燃料廢水進(jìn)行高效處理后，選擇丙烯睛—聚氯乙烯超濾膜，能夠有效回收其中的燃料。利用該工藝，對于水量的處理能夠達(dá)到50om3/ d。近年來，國家加大了對工業(yè)廢水的管理力度，且紡織染整行業(yè)環(huán)保意識逐漸增強，積極引進(jìn)超濾技術(shù)進(jìn)行廢水處理。如北京環(huán)科院在常州市羊毛衫進(jìn)行試驗，對高濃度洗毛廢水進(jìn)行處理，膜面積控制在68m2，處理水量68m3/d，為企業(yè)帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3 超濾技術(shù)在廢水處理過程中的問題與未來發(fā)展趨勢分析

通過一系列的分析與研究發(fā)現(xiàn)，超濾技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用中所集中反映出的問題是超濾膜的污染問題。超濾膜在受到污染后，會在表層堆積過濾殘渣導(dǎo)致過濾性能下降，過濾阻力增大相應(yīng)的通量減小，大大降低超濾膜的使用壽命，這一現(xiàn)象嚴(yán)重影響了超濾技術(shù)對于廢水的處理效果。超濾膜的污染是污染水體與超濾膜之間相互作用所形成的必然結(jié)果，這一現(xiàn)象主要受到污染水體中的化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)、超濾膜性質(zhì)、污水處理過程中的各項條件因素的影響。因此，在超濾技術(shù)的未來發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)將研發(fā)重心投放在超濾膜的耐久性、抗污抗堵以及降低耗能等方面，同時有效提高超濾技術(shù)的設(shè)計水平，完善超濾設(shè)備的管理工作，克服超濾技術(shù)在廢水處理中的諸多問題。

綜上所述，超濾技術(shù)具有操作簡單、流程短、分離效果好、處理效率高、能耗低等特點，在廢水處理中得到廣泛的應(yīng)用。隨著超濾膜品種的不斷增加，超濾設(shè)備和工藝過程的不斷完善，超濾膜分離所具有的高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢將日益顯露，超濾技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域必將進(jìn)一步擴(kuò)展。

[1] 段學(xué)華，何立紅. 超濾技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科技，2010，S1：36-39.

[2] 牛濤濤，李振玉，汪建根，閆曉. 超濾在廢水處理中的應(yīng)用[J]. 河北化工，2008，05：10-12+31.