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增强型PVDF膜助力超滤技术在工业废水处理中的应用
 点击数:1787次 添加时间:2011-10-18 [打印] [返回] [收藏]

 

  近年来,随着具有超高强度的增强型PVDF中空纤维膜被开发出来,超滤技术越来越广泛地应用于饮用水制备、食品工业、制药工业、工业废水处理、金属加工涂料、生物产品加工、石油加工等。
  【杭州凯宏膜内衬增强型PVDF中空膜在工业废水处理中的应用】
  目前膜法水处理技术在环境过程中的应用,主要是超滤、反渗透、渗析和电渗析等方法用于处理各工业废水。超滤技术因其操作压力低、能耗低、通量大、分离效率高,可以回收和回用有用物质和水,特别是通量大的特点,使得超滤成为废水处理工程采用的主要膜分离技术,但往往由于一些工业废水水质恶劣,导致出现断膜丝的现象,引发出水不达标。如今,杭州凯宏膜旗下公司(江苏捷滤膜科技有限公司)开发的超高强度——内衬增强型PVDF中空纤维膜,很好的克服了以上缺点,已经广泛应用于CMF连续膜过滤和MBR膜生物反应器中。
  1.1电泳漆废水
  目前国内一些汽车厂、电泳漆行业也采用超滤技术,如长春汽车轿车厂从Aomicon公司引进中空纤维式阴极电泳漆专用超滤器,由30根直径7.62cm的膜组件并联而成,总膜面积约75cm2,处理能力为1.5t/h,装有循环液定时自动换向系统,以减少膜污染,延长膜清洗周期。北京某汽车厂原排放电泳漆废水量为200m3/d,工件带出漆液量19.13L/h,经用超滤法处理后,保证了电泳槽漆液的电阻率大于500Ω/cm,维持了电泳漆的固体含量稳定,对电泳漆的截留率为97~98,排水量降到5m3/d,节省了大量补充的去离子水[4]。中国科学院生态环境研究中心研制出荷正离子的中空纤维膜组件,对比实验表明结果良好,与进口膜性能相近,可以用于生产。无锡超滤设备厂对有关的超滤膜进行开发,以共聚丙烯腈为膜材料,二甲基乙酰胺为溶剂,添加适量致孔剂制取的荷正电荷超滤膜透液量大,性能稳定,油漆截留率高,抗污染性能好,也已用于生产。我国许多厂家引进国外超滤装置,所以用性能优良的国产荷电超滤膜装置取代进口装置成为现在的新目标。
  1.2化纤、纺织工业废水
  化纤工业中有多种废水可用超滤法处理与回收。如回收聚乙烯醇(PVA),国外不少工厂已用于生产。日本某工厂采用8cm2的管式超滤器将PVA原液由0.1浓缩到10~15倍,进口压力为3.92×105Pa,出口压力为1.96×105Pa,进料温度55~66℃,膜的水通量为100~140L/(cm2·h),对PVA的分离率为98.2,每天回收PVA20kg,运行良好[5]。
  染料废水种类繁多,组成复杂,主要包括含盐、有机物的有色废水;氯化及溴化废水;含有微酸和微碱的有机废水;含有铜、铅、铬、锰、汞等阳离子的有色废水;含硫的有机物废水。废水量大,浓度高,色度高,毒性大,是治理难度****的工业废水之一。上海印染厂最早采用醋酸纤维外压管式超滤装置处理还原染料废水并回收染料获得成功,中科院环境化学所也完成了用聚砜超滤膜管式和中空纤维式装置处理染料废水的现场实验,脱色率为95~98,COD去除率60~90,浓缩液含染料15~20g/L,并被印染厂引用于生产[6]。
  洗毛废水是纺织工业污染最严重的废水之一,洗毛废水中含有大量的悬浮物、油脂和合成洗涤剂,其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、医药工业的原料,也是很好的防腐剂和润滑剂,具有较高的经济价值。传统回收羊毛脂的方法回收率较低,而采用超滤技术处理洗毛废水取得了好的效果。国内的许多毛纺厂和洗毛厂采用超滤法处理洗毛废水工艺,该工艺包括预处理、超滤浓缩、离心分离和水回用四个系统,比传统的离心工艺羊毛脂回收率提高1~2倍。具体操作工艺条件为[7]:料液温度50℃,操作压力0.12~0.35MPa,膜表面流速3m/s,膜平均水通量40L/(cm2·h),浓缩倍数为3~6倍,结果油脂截留率为98~99,COD截留率为90~98。
  1.3造纸工业废水
  造纸工业耗水量极大,造纸废水主要来源于去皮、浆化、洗净、漂白、抄纸等工序。用超滤技术处理造纸废水既可以对废水中某些有用成分进行浓缩回收,又可将透过水回用。开山屯化纤浆厂是国内制浆造纸行业中第一家引进了具有国际80年代先进水平的大型超滤设备,并成功地用于亚硫酸盐制浆废液的处理,在此基础上又用自制聚砜膜代替进口膜而取得成功,实验证明达到了DDS公司生产的FSN61PP超滤膜的水平。工艺为:将废液预热升温到50~70℃,打开进料阀,废液经过过滤器进入储罐内,超滤始终控制入口压力0.6MPa,出口压力0.3MPa,膜的工作温度60~65℃,膜工作面积2.25cm2。结果成品的木质素磺酸浓度大于95,还原物去除率大于85,固形物的率大于30,达到了对废液中高分子木质素磺酸的有效分离、纯化以及浓缩的目的。日本于1981年采用NTU-3508超滤组件建成了日处理4000m3的管式膜装置,是世界上****规模的装置。我国目前已具备生产此类超滤和反渗透膜组件的能力,并迅速推广[8]。
  1.4酿造工业废水
  味精废液是含大量菌体等有机物、氯化物的粘性液体,COD 高达70000mg/L,废液的排放对环境造成严重的污染,同时废液中还含有一些价值很高的代谢副产物。味精厂用CA、PS、PVC等超滤膜对味精废液进行处理,其操作条件为:操作压力0.25MPa,操作温度25℃,超滤浓缩倍数5~6倍,处理结果表明:透过液清澈透明,菌体去除率达98以上。透过液经管道输入酱油厂用来生产味精酱油;对浓缩液进行超滤可得到含蛋白质和脂肪及核酸的价值很高的代谢副产物;超滤谷氨酸发酵液,透过液清澈透明,用来提取谷氨酸可大大提高纯度和提取率[9]。
 1.5制革工业废水
  制革工业脱毛用的原料主要是Na2S 和石灰,其废水产生量约占皮革污水总量的10,且毒性大,硫化物含量达2000~4000mg/L,悬浮物和浊度值都很大,是皮革工业中污染最为严重的废水。在对废水进行处理时,用超滤法分离其中蛋白质,采用磺化聚砜类膜进行超滤,把浸灰废液的浓度提高5~10倍,膜不会出现堵塞现象,其处理效果优于一般净化技术。
  超滤可回收40的Na2S、20的石灰和68~70的液体,回收大量的蛋白质,据估算,每吨盐腌皮可获得30~40kg的角蛋白,因而具有较好的经济效益[13]。
  1.6食品工业废水
  生产大豆分离蛋白质会产生大量的高浓度有机废水,用超滤法处理起废水,既可回收经济价值很高的可溶性蛋白和低聚糖,又解决了环保问题,并且与传统的处理方法相比,运行费用低,产出效益高,回收产品质量稳定,操作简便。
  马铃薯生产淀粉的废液有机物含量高,COD通常在10000mg/L左右,国外应用超滤技术去除马铃薯淀粉排放废水中的COD 并浓缩回收可溶性蛋白质,国内也用膜装置为聚砜(PS)和聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜组件进行实验,工艺条件为:操作压力0.10MPa,进料流量 70L/h,室温,超滤前调整料液pH3.5左右(接近蛋白质等电点,截留率高)。实验结果表明超滤效果较好,废水的COD值由8175mg/L降为3610mg/L,COD去除率为55.8。膜污染后用40℃、0.1mol/L的NaOH溶液来清洗,恢复率在90左右[14]。
  超滤技术还用于摄影废水、放射性废水等废水的处理。

 

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