膜技术在工业废水处理中的应用 4页

2010年第5期广东化工第37卷总第205期www．gdchem．com165膜技术在工业废水处理中的应用黄德智(广州市环境保护工程设计院有限公司，广东广州510115)l摘要】膜技术是—种高效率、低能耗和易操作的液体分离技术，在废水盘b理中得到越来越广泛的应用。介绍了膜技术在造纸废水、重金属废水、含油废水、印染废水，食船废水等工渡废水处理中的应用进行了综述，最詹对膜技术在工业废水处理的应用前景作了展望。【关键词】膜技术；工业废水；废水处理譬一曩[中图分类号】)【5【文献标识码】A【文章编号】loo865(20lo)O5-o~65．o4一。MembraneTechniqueApplicationinIndustrialWastewaterHuangDezhi(GuangzhouEngineeringandDesignInstituteofEnvironmentalProtection，Guangzhou510115，China)'Abstract：Asakindofhighlyeficient，lowenergyconsumptionandeasyoperationliquidseparationtechnique，themembranetechniquehasappHedinthewasterwatertreatmentwidely．Membranetechniqueapplicationsinindustrialwastewatertreatmentincludingpaperindustrialwastewater,heavymetalionwastewater,oil-beatingwastewater,printinganddyeingwastewater,foodstufwastewaterweresummarized．Thedirectionofmembranetechniqueappliedinindustrialwastewatertreatmentinthefiaturewasdiscussedalso．Keywords：membranetechnique；industrialwastewater；wastewatertreatment随着工业生产的飞速发展．工业污水的排放量日益增加。意的处理效果。污水其中80％是工业污水作为一大污染源，其对国民经济1．2．1．2膜系统设计的选择和人体健康的影响，已是人类面临的严重问题。工业水污染已无论是UF膜法、RO膜法或ED法，在恒定操作参数下引起许多国家的高度重视，用膜分离技术进行废水处理，己倍处理造纸废水时，透水量均随溶液浓缩倍数的增加而明显地下受关注。膜技术发展至今已有两百多年的历史。1748年降。鉴于膜法这一基本特征，有几种不同的设计方案(图1)可AbbleNelkt发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内，首次供选择。揭示了膜分离现象。但直到本世纪6O年代中期，膜分离技术才发展为一项高新技术，已在能源、电子、化工、环保、医药等领域发挥着其独特的作用。在废水处理中，应用的膜分离过程主要有微滤(MF)、超滤(uF)、纳滤(NF)，和反渗透(R0)等技术J。文章就膜技术在工业废水处理中的应用作一综合探(a)逐个通过连续系统讨。1在造纸废水处理中的应用1．1造纸废水水质与处理方法造纸工业是一个耗水大户，排放的废水量很大，对环境的污染相当严重。纸浆造纸工业因各个工艺产生的废水成分不同，通常采用不同的处理方法。处理这些废水的传统方法是化学沉淀、活性污泥法、药浮、气浮等。但是，经这些方法处理(b)料液一浓缩液循环的一段系统后的废水往往达不到严重的排放标准，特别是活性污泥法，由于夏季的高温影响了活性污泥法处理的效率，而活性污泥厂消化处理造纸废水中的芳香族化合物尤为困难。近年来，以半透膜为分离介质的超滤(uF)、纳滤(NF)、反渗透(R0)、电渗析(ED)等方法处理纸浆、造纸废水，在国内外都普遍地进行了开发研究和工程应用。纸浆、造纸废水中许多有价值的化工产品，如木质素、木质素磺酸盐、香兰素等，在膜法处理中得以回收，净化的水可回用于造纸过程，因而十多年来膜法处理废水工厂在世界许多国家的造纸工业中陆续水泵膜组件建立并投入运行。1．2膜法处理纸浆造纸废水工艺(c)料液一浓缩液循环的多段连续系统1_2．1膜系统的设计图1膜系统设计的选择1．2．1．1膜和装置类型的选择Fig．1Choiceofmembranesystemdesign由于造纸废水的温度较高、pH范围较宽，因此应选用耐温和耐化学药品的高分子膜，如聚砜、聚砜酰胺、含氟聚合物图1(a)所示为RO工厂通常使用的运行方式，对于浓度较及其他一些聚合物制成的uF膜、RO膜，以及聚乙烯异相阴、低的废水，效果特别显著，当料液逐个通过膜组件的时候，往阳离子交换膜等。由于废水成分复杂且含量较高，因此应选用往可以去除料液中5％～2O％的稀溶液。图1(b)的方法对于小流动状态较好的管式、板式的uF、RO装置，才能获得较满型的uF系统较为合适，因为系统中组件数目较少，回路中的[收稿日期]2009-11-24[作者简介l黄德智(1984-)，男，广东河源人，本科，助工，主要研究方向为污水治理。n2010年第5期l66Ⅵnv、v．gdchem．com第37卷总第205期溶液可以连续不断地循环，一直浓缩到所要求的最终浓度。但工程处理废水量为200m／d，废水来自生产医用、兽用、和农是这种方式的运行效率不高，因为膜几乎一直处于高浓度的废用抗生素原料药过程后排放的废水，以及这些制药废水发酵液水中。图1(c)是一个多段连续系统，供给液在每一段都经过一板框压滤机的清洗废水。混合废水经过格栅，大颗粒可沉固体定的循环浓缩，最终被逐段浓缩到所要求的浓度。因此(c)的及漂浮物被拦截，进入调节池，进调节水量、水质和预曝气后运行方式对UF、NF和RO系统都是比较适合的。用泵输送至混凝反应池，分别加入适量的PAC／PAM溶液进行1．2．2膜法处理工艺流程混凝和絮凝反应，反应液自流入沉淀池进行固液分离。经过上图2所示为按照图1(c)的概而设计的多段连续过滤膜系统述预处理的废水上清夜溢流进入PW膜生物反应器，在充氧曝工艺流程。气和微生物的作用下将有机物降解为二氧化碳和水，并由膜组在图2中，废水经过过滤后被泵入每一段的膜组件中，透件进行固液分离，处理后废水达标排放。物化沉淀池分离的污过液和浓缩液分别汇集到各自的出口处。系统中带有可用的蒸泥和PW膜生物反应器排放的少量剩余污泥分别排至污泥池，汽或冷却水进行恒温的热交换器。通过生产线上膜系统末端的再用泵输送至污泥脱水机进行脱水，泥饼外运填埋处理。折光仪或通过控制料液和浓缩液流量比例的控制器来控制浓缩液的流量和固体含量。部分渗透液与清洗剂混合作为定期清洗膜的清洗液。鼓早机PAPAM毒鼓机渗透液L———————————JL—————————IL———————————————J图3PW膜生物反应器处理制药废水的工艺流程Fig．3WorkflowofpharmaceuticalwastewatertreatmentbyPWmembranebioreactor该废水处理工程中，各主要工艺段的构筑物和设备如下。去水离子2。1调节预曝池图2多段连续过滤膜系统处理造纸废水的工艺流程调节预曝池兼作提升泵集水井，HRT=16．9h，内设穿孔曝Fig．2Workflowofpapermakingwastewatertreatmentby气管，进行定期曝气以防污泥在池内沉淀。调节池尺寸为multi—stagecontinuefiltrationmembranesystem8mx5mx4m，有效水深为3．50m。采用钢筋混凝土结构，池内设WQK15—10—1．5型潜水排污泵2台一用一备。1．2．3膜法处理的特点2_2反应沉淀池膜法处理造纸废水与常规法相比，有如下明显的优点。反应沉淀池为组合池体，混凝和絮凝反应池的HRT分别(1)设备投资省，占地面积小。为20．9rain，沉淀池采用竖流式沉淀池，设计表面负荷为(2)运行费用简单，维修保修方便。0．80m／(m2．h)，组合池体尺寸为4．5mx4．0mx4．2m，钢筋混(3)操作环境卫生，由于膜法是一个密闭的运行系统，因凝土结构。此没有污水流溢和臭味散发。2．3PW膜生物反应器(4)能耗低。膜法是无相变的分离技术，仅消耗泵送液时Pw～w膜生物反应器HRT=4．4d，有效容积为880m，的电能。设计容积负荷为1．4kg[BOD5]／(m‘d)，尺寸为25mx10mx(5)处理效率高。常规法的COD去除率最高值分别是：混4．5m，采用钢筋混凝土结构，内设置日本生产UFM424外进凝沉淀法50％，混凝沉淀+活性污泥法60％～70％左右，而内出式PW膜300片，采用交叉流过流法，分离液由3台(二膜法可达80％左右。色度去除率，常规法限度为80％，而膜用一备)丹麦进13的JPF9T抽吸泵抽吸，／／=8m，Q=法可达95％左右。4．2m／min，Ⅳ=1．47kW。在PW膜分离单元的下部装有微孔(6)无污泥产生。膜法处理不像常规处理产生大量的污泥，曝气器，气源由4台TSD一150型鼓风机供应，P=44．1kPa，因此节省了处理污泥的费用和劳力。Qs=18．9m／min，Ⅳ=22kW。三用一备。2在制药工业废水处理中的应用2．4污泥池制药工业废水往往是几种药物生产过程中排放的混合污泥池有效容积为33．3m，尺寸为3．5mx3．5mx4m，有废水J。这些混合的高浓度有机废水，采用厌氧一好氧生化联效水深3．7m，采用钢硷结构。合处理有一定的效果。但是，厌氧处理工艺存在对温度、pH2-5控制系统等环境因素很敏感，操作范围载，构筑物停留时间长等缺点，本废水处理装置采用NB2系列可编程序控制器(PLC)控以及采用厌氧处理的沼气由于产量小利于经济价值低，若直接制。设备的运行完全通过PLC进行全自动控制(可切换成手动排放将会产生二次污染和引起安全隐患等问题。若采用单一的控制模式)，可完成水泵、风机等设备的启闭和自动切换，并常规好氧生化处理工艺，则存在占地面积大，停留时间长、处备有过压、缺相、短流等保护和报警功能。理效果差等缺点。制药工业废水水质、水量变化较大，含有的3在印染废水处理中的应用难降解有机污染物、含毒化合物抑制了废水处理存在着很大的印染废水占全部工业废水的1／10，每年约有8亿t排入环难度境中【】。它不仅具有很高的COD，而且还含有多种无机盐和PW膜生物反应器技术是由膜组件和生物反应器组成的悬浊物，对人类的健康和环境造成极大地危害。传统的处理技膜生物反应器，它可使得反应器中维持很高的MLSS浓度和术(臭氧氧化法、凝聚沉淀法、高活性污泥法、厌氧生化处理很长的SRT时间，所以反应器的效率相当高，提高了单位体法等)无法满足生产和环保的发展要求，例如生化法对稳定性积的有机负荷，减小了占地面积。由于膜的隔离作用，使得生高可生化降解性差的聚乙烯醇、油剂、染料和羊毛脂等的废水，长速度很慢的硝化细菌得以在反应器中积累，且随着MLSS效果很差；凝聚沉淀法需用大量的化学药品，同时产生大量污的逐渐提高硝化细菌数量不断增加，反应器中的硝化能力增泥，带来二次污染；另外传统方法处理工艺操作复杂、成本高。强，并且膜出水可不含细菌、病毒、寄生虫卵等，出水浊度低，3．1处理工艺完全符合国家排放标准。印染废水处理方法有物化法、生物法、物化一生物串联法图3所示为生物膜反应器处理制药废水的工艺流程j。该和膜法。膜法由于处理的印染废水可以达到回用的工艺用水标n2010年第5期广东化工第37卷总第205期www．gdchem．toml67准，因此在纺织印染工业中得到广泛的应用。吸附法、膜法都预处理工艺(砂滤、絮凝、pH调节)，使废水达到膜装置的进能对印染废水进行深度处理，活性炭吸附与膜法处理印染废水水要求：SS