楊　飛，劉　勇，劉　猛，陳　果

(1.廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所，廣東 韶關(guān)　512026;2.國土資源部放射性與稀有稀散礦產(chǎn)綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 韶關(guān)　512026)

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，人們的居住環(huán)境也日益惡化，國家對(duì)工業(yè)廢水污染的危害性也日益重視。工業(yè)廢水污染主要包括含鹽廢水及含有機(jī)物廢水污染；含鹽廢水主要包括含鹽工業(yè)廢水、含鹽生活污水和其他含鹽廢水等[1]。隨著工農(nóng)業(yè)各行業(yè)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，各種工業(yè)及日常生活中產(chǎn)生的含鹽廢水不斷增多，含鹽廢水的排放量正日益增加，對(duì)普通污水處理系統(tǒng)和自然水體造成了很大的環(huán)境壓力。含鹽廢水處理方法有蒸餾、分步沉淀等傳統(tǒng)物化處理法[2-3]，好氧顆粒污泥、生物濾池等生物處理法[4-7]，也有物化-生化組合處理方法[8-9]。隨著膜工藝技術(shù)的逐步提高，含鹽廢水的膜分離處理方法正受到越來越多的關(guān)注[10-15]。

合成膜是一種功能高分子，用它分離物質(zhì)時(shí)，一般沒有相變問題。合成膜種類眾多，按過程分有微濾、超濾、反滲透、電滲析、滲透蒸發(fā)、膜蒸餾和氣體分離等膜[16]。微濾膜一般指過濾孔徑在0.1～1μm之間的過濾膜， 微濾膜能截留0.1～1μm之間的顆粒。微濾膜允許大分子和溶解性固體(無機(jī)鹽)等通過，但會(huì)截留懸浮物，細(xì)菌，及大分子量膠體等物質(zhì)，其分離機(jī)理主要是篩分截留。超濾膜是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.01～0.2μm的一種微孔過濾膜，是介于微濾膜及納濾膜之間的一種壓力驅(qū)動(dòng)膜，分離分子量大于500道爾頓(原子質(zhì)量單位)、粒徑大于10nm的顆粒。納濾膜：孔徑在1nm以上，一般1～2nm，是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過的一種功能性的半透膜，在水軟化、有機(jī)低分子的分級(jí)濃縮、有機(jī)物的除鹽凈化和濃縮等方面有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和明顯的節(jié)能效果[17]。電滲析：在電場(chǎng)作用下進(jìn)行滲析時(shí)，溶液中的帶電的溶質(zhì)粒子(如離子)通過膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析，在電解質(zhì)水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。

本論文以某鈾多金屬礦選冶廢水為研究對(duì)象，針對(duì)不同合成膜的特性，采用不同的前期處理方式及預(yù)處理方法，有針對(duì)性的處理鈾多金屬礦選冶廢水中的有害物質(zhì)，從而達(dá)到鈾多金屬礦選冶廢水處理回收利用。

1　實(shí)驗(yàn)和方法

主要實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示，主要步驟包括：pH調(diào)節(jié)沉淀預(yù)處理、微濾膜截留大分子有機(jī)物預(yù)處理、超濾膜降COD處理、納濾膜深度除COD及陰陽離子、電滲析濃縮凈化處理等。

圖1試驗(yàn)原則流程圖

1.1　實(shí)驗(yàn)裝置

微濾膜采用國產(chǎn)平板陶瓷膜，過濾精度為0.5～1.0μm。

超濾膜采用海德能中控纖維超濾膜，過濾精度為0.01～0.20μm。

納濾膜采用海德能卷式納濾膜，過濾精度為1～2nm。

電滲析膜采用國產(chǎn)均相離子交換膜，均相膜具有離子選擇透過性高、電阻低、穩(wěn)定性優(yōu)異、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、濃縮效率高的特點(diǎn)。

1.2　實(shí)驗(yàn)原料

采用某鈾多金屬礦選冶廢水，水溶液質(zhì)量濃度范圍10000～20000mg/L，其具體成分如表1。

表1　鈾多金屬礦選冶廢水成分表(單位:mg/L)

1.3　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括以下：

1.4　實(shí)驗(yàn)過程

1.4.1pH調(diào)節(jié)、微濾膜前期預(yù)處理

表2　pH調(diào)節(jié)、微濾膜前期預(yù)處理結(jié)果(單位mg/L)

1.4.2超濾膜降COD

超濾膜預(yù)處理原理上是根據(jù)其孔徑比微濾膜更小，而達(dá)到對(duì)大分子有機(jī)物的阻透效果，微濾膜孔徑在0.1～1μm之間，而超濾膜孔徑只有其十分之一，達(dá)到0.01～0.2μm之間；在此孔徑下，大部分大分子有機(jī)物不可通過，其除COD效果比微濾膜更好，其具體COD處理效果如表3所示。

表3　超濾膜降COD處理效果(單位mg/L)

根據(jù)結(jié)果顯示：溶液中COD經(jīng)超濾膜預(yù)處理，COD從處理前的238mg/L ，下降到處理后的68mg/L，在此過程中COD可去除近71%，而其它陰陽離子在此過程中幾乎無下降的趨勢(shì)。

1.4.3納濾膜深度除COD及陰陽離子

納濾膜孔徑一般在1～2nm之間，可截留相對(duì)分子量200～300以上的無機(jī)及有機(jī)低分子物，對(duì)無機(jī)及有機(jī)低分子物有明顯的截留效果，其COD去除效果十分好；同時(shí)，對(duì)重金屬陽離子及其它酸根陰離子也有明顯的去除效果，其結(jié)果如表4。

表4　納濾膜深度除COD及陰陽離子(單位mg/L)

結(jié)果顯示：COD去除率大于99%；其它重金屬離子及陰離子去除率也達(dá)96%以上，去除效果明顯，經(jīng)納濾膜處理后的廢水已達(dá)到廢水回用及排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.4.4電滲析濃縮凈化處理

電滲析處理是利用半滲透膜的選擇性來控制陰陽離子的遷移方向，從而達(dá)到廢水的濃縮和凈化，電滲析膜對(duì)微量的有機(jī)物有很好的去除效果，并對(duì)陰陽離子可進(jìn)行濃縮凈化，其處理效果見表5。

表5　電滲析濃縮凈化處理效果(單位mg/L)

結(jié)果顯示：經(jīng)電滲析濃縮凈化處理后，COD含量可降至1.8mg/L其它重金屬離子和陰離子含量可達(dá)到純凈水的標(biāo)準(zhǔn)，處理效果明顯。

2　結(jié)論

本論文采用微濾膜、超濾膜、納濾膜以及電滲析膜對(duì)鈾多金屬礦選冶廢水進(jìn)行凈化處理，可使原廢水的有機(jī)物COD含量從最初的450mg/L降至1.8mg/L，COD去除率可達(dá)99%以上；廢水中重金屬離子及酸根陰離子從原廢水最初的近10000mg/L降至10mg/L以下，從而達(dá)到鈾多金屬礦選冶廢水的回用及合格排放，進(jìn)一步凈化可達(dá)到純凈水的標(biāo)準(zhǔn)；本論文采用的廢水處理工藝流程簡(jiǎn)潔有效；處理過程無瓶頸之處，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模的廢水處理，并且處理成本極低。