氯化钠废水处理方法范文
时间：2023-11-17 17:46:49
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篇1
【关键词】生产废水；处理费用；分析
随着制药行业的不断发展，医药中间体的成分越来越复杂，生产过程中涉及的原料、半成品的种类越来越多，这些物质进入废水后，导致废水浓度高、毒性大、成分复杂、生物降解难度大，成为最难治理的工业废水之一。因此，仅用低成本、传统的生物处理工艺将其处理到排放标准难度很大；必需针对医药中间体生产废水的特点，采取运行费用高的物理化学如蒸发、微电解等预处理方法，降低废水浓度、毒性、破坏废水中难降解有机物、改善废水的可生化性；再联用生化方法。这样，使得医药中间体生产废水处理站运行费用较高。降低运行费用，保证处理效果对医药中间体行业的发展起着重要作用。
1、医药中间体生产废水处理站典型处理工艺
石家庄某医药中间体生产企业排放废水中主要含有有机物类（甲醇、三氯甲烷、乙腈、酯类等）、盐类（氯化钠）等杂质，污染物浓度较高，较难处理。经过试验，采用“微电解-中和-蒸发-UASB-CASS”组合工艺对废水进行处理可以达到排放要求。该工艺中产生运行费用的处理单元主要包括：调节池体积130m3；液位自动控制潜污泵；微电解池体积15m3；中和池5m3采用机械搅拌，混合反应时间30min，加入石灰乳和PAM，调节废水的pH为8～8.5；蒸发结晶机组；一级UASB池；二级UASB池；CASS反应池。
2、运行费用及其构成
该污水处理站的运行费用包括：电费、蒸汽费、药剂费、维护维修费用、人工工资。
2.1处理单元的电费
该工艺的主要用电设备包括：调节池出水潜污泵、微电解池进水泵、一级UASB池进水泵、二级UASB池进水泵、CASS反应池滗水器、CASS反应池潜水搅拌机、CASS反应池污泥回流泵、CASS反应池污泥排放泵、污泥处理泵、三叶罗茨鼓风机。
电能的消耗，在整个污水处理站运行费用中，占有巨大的组成部分，处理每吨水的电费2.12元，占直接运行费用的40%左右。合理使用电力，可以最大限度地降低运行费用。
2.2蒸汽费
由于该企业排放废水中含有大量氯化钠，过高的盐分对UASB厌氧处理过程有明显的抑制作用。为回收有用原料，且为后续UASB厌氧处理系统创造有利条件。处理工艺将废水送入三效蒸发结晶机组，氯化钠以晶体形式回收；废水盐分含量降低；虽然三效蒸发结晶机组能充分利用能源，节省能耗。但是处理每吨水机组的蒸汽费仍为2.3元，占直接运行费用的45%左右。
2.3药剂费及维护维修费用
为改变废水的生化性能，降低废水生物毒性，利于废水的UASB、CASS生物处理；采用微电解处理法具有很好的效果。另外由于原废水呈现比较强的酸性，进行微电解之前，采用价钱低廉的石灰乳对废水进行中和处理。这样医药中间体生产废水处理站在运行过程中就需要消耗一定量的铁碳填料和石灰。另外为改善水中颗粒的凝聚性能，在泥水分离过程还需要加入污水处理中广泛使用的聚丙烯酰胺。对于运转部件为减少能量损失并保证处理设备正常运行，还需要定期进行维护和维修，这样维护维修用备品备件、机物料等也将产生一些运行费用。处理每吨水药剂费及维护维修费用为0.03元，约占直接运行费用的0.5%左右，
2.4人员费
该污水处理站处理规模较小110m3/d，配备专职操作人员1名，处理每吨水人工工资为0.3元，工资费用在污水处理成本中占5%左右。
3、降低运行费用的措施
通过以上分析可知，运行费用与污水处理站的管理水平、运行状况、处理水量有密切关系。
3.1实施污水分质分流降低蒸汽费
经分析发现，原废水处理工艺中，企业排放全部废水均进入三效蒸发结晶机组进行氯化钠回收。但是，通过分析生产工艺知道，生产过程中仅有三个排污点排放含氯化钠废水，占排水总量的40%左右，如果通过改造排水管道，首先进行含氯化钠废水与其他废水分流。回收氯化钠后，再混合处理，至少节约蒸汽60%左右。这样处理每吨水机组的蒸汽费可以降低为0.92元，占直接运行费用的25%左右。
3.2调整微电解池、CASS反应池处于最佳运行状态降低电费
微电解池处理效果的好坏与曝气量有重要关系，曝气量越高处理效果越好，但是从降低运行费用的角度出发，曝气量不宜过大。满足处理要求即可，建议采用6L/min。
CASS工艺是集初沉、生物降解和终沉排水等功能于一体的污水处理工艺，与传统的连续式活性污泥法处理系统相比，可省去沉淀池，并具有处理设备少，构造简单，便于操作和维修管理；处理效果稳定，废水在理想的静态下沉淀，时间短，效率高，出水水质好；耐水量和有机负荷冲击，根据设计参数要求，在CASS池内滞留一定量的稀释水，对冲击负荷具有重要的缓冲作用；更重要的是CASS工艺运行过程中的各道工序曝气、沉淀、排水、闲置可根据水质、水量的需要进行调节，尤其是曝气阶段根据水质水量的不同可以在1.5-2.5小时之间调整。这样采用最小曝气时间时，处理每吨水的电费可以降低0.03元。
3.3处理水回用增加收入
处理水回用不但可以节水降耗，而且可以减少企业购买新鲜水的费用。通过分析企业的给水情况可知，用水包括：工艺用水、冷却用水、地面设备冲洗水、喷洒用水、绿化用水、生活用水。根据用水水质要求，处理水可以回用于地面设备冲洗及喷洒用水。
篇2
关键词：改性粉煤灰；废水处理；吸附；重金属离子
中图分类号：TQ536.4 文献标识码：A 文章编号：
1粉煤灰的改性
1.1粉煤灰的组成及特性
1.1.1矿物组成研究表明，粉煤灰中以玻璃质微珠的矿物相为主，其次为莫来石、磁铁矿、赤铁矿、石英、方解石等结晶相。
1.1.2化学组成粉煤灰的矿物组成决定了粉煤灰的化学成分。粉煤灰的主要化学成分是SiO2，Al2O3，Fe2O3，Fe3O4等，其质量分数为80%以上。其他成分有CaO，MgO，SO2，Na2O，K2O和未燃尽碳等。
1.1.3粉煤灰特性
（1） 粉煤灰具有多孔性，其比表面积大，具有较强的吸附能力。
（2）粉煤灰含有CaO、MgO、K2O等碱性氧化物，其特性具有弱碱性，pH值在9～11。
1.2粉煤灰的改性方法
根据粉煤灰的化学物理特性，目前研究应用的对粉煤灰的改性方法主要有：酸改性、碱改性、盐改性、有机高分子改性以及物理改性。不同的改性方法应用了粉煤灰在不同方面的性能。
2改性粉煤灰在水处理方面的应用
2.1脱色作用
印染废水成分复杂、有机污染物含量高、色度深，难生物降解，已成为我国各大水域的主要污染源。
改性后的粉煤灰，其物理和化学吸附性能较未改性的粉煤灰有所改善，因而其对染料废水的吸附脱色能力也有所提高。目前，有机改性粉煤灰以及无机改性粉煤灰均在印染废水脱色方面得到应用，脱色率达85%～98%，改性粉煤灰的投加量、作用时间、溶液pH值、作用温度等因素均会影响脱色效果。研究发现，HDTMA（十六烷基三甲基溴化铵)改性粉煤灰由于改性剂HDTMA被涂敷在粉煤灰表面，大大增强了对酸性嫩黄的处理效果，酸性嫩黄去除率可由13.2%提高至95%以上。
（1） 采用聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）和阳离子型聚季铵盐两种有机高分子聚合物对粉煤灰进行改性，研究发现，该复合絮凝剂对染料废水的脱色率可达约98%。
（2） 经不同用量的石灰以及硫酸改性后的粉煤灰对废水色度的去除效果，试验结果表明，水合碱改性（熟石灰与粉煤灰质量比为1.5∶1），再用硫酸（0.10 mol/L）改性的粉煤灰对色度的吸附容量最大。
（3）以H2SO4为改性剂对粉煤灰进行活化处理，用活化后的粉煤灰对酸性黑10B水溶性模拟染料废水进行脱色处理。
（4）以活性艳红染料废水为研究对象，考察氢氧化钙改性粉煤灰对染料废水的吸附脱色作用。
2.2造纸废水处理
造纸废水是水环境严重污染的来源之一，其中蒸煮黑液对环境污染最为严重，占整个造纸工业污染的90%。利用改性粉煤灰处理造纸废水，成本低廉，处理后的粉煤灰可再次利用，制成水泥、混凝土或砖瓦等建筑材料，达到以废治废后再利用的目的。
（1） 采用正交试验方法对以改性粉煤灰处理造纸废水的试验条件进行优化选择。试验结果表明：水与灰的质量比为l0∶1，在搅拌40 min、沉降60 min、pH值=10的条件下，对造纸废水中CODcr、BOD5、悬浮物、色度的去除率分别可达81.9%、80.4%、99%、94%。还采用硫酸和高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）对粉煤灰进行改性，通过正交实验研究改性粉煤灰吸附处理造纸废水。
（2） 利用高铁酸钾处理经过改性粉煤灰混凝后的造纸废水，探讨了改性粉煤灰和高铁酸钾联合处理造纸废水工艺。研究结果表明，在改性粉煤灰用量35 g/100 mL，并投加25 mg/L高铁酸钾时，对造纸废水处理效果最优，上清液再用10 mg/L的高铁酸钾处理，此为最佳工艺条件，出水水质达到造纸用水标准。
（3）利用聚酰胺—胺（PAMAM）树形分子改性的粉煤灰处理麦草碱法制浆中段废水，研究了改性粉煤灰的投加量、作用时间、溶液酸度、作用温度等对废水SS、COD、色度去除率的影响。研究表明，在最佳试验条件下，废水色度的去除率可达93.8%，SS和COD的去除率可达88.2%和90.3%。
2.3含金属离子废水处理
含金属离子废水，尤其是含Cr6+、Pb2+、Cd2+、Ag+、Hg2+等重金属离子的废水，不能在自然环境中降解，会对环境造成永久的严重污染，且某些重金属离子对人体具有明显的致癌和致畸危害。粉煤灰表面存在大量的酸中心和碱中心，并有相当多的表面羟基，通过络合、离子交换及化学键合等作用可吸附金属离子。在高pH值条件下，由于静电作用粉煤灰易吸附金属阳离子，因此利用改性粉煤灰来处理废水，不仅原料获取方便、处理成本低，而且可以达到以废治废、变废为宝的目的。除了处理单一金属离子废水外，改性粉煤灰还可以用来处理多种金属离子废水。
2.3.1含Cr6+废水
（1） 采用高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）对粉煤灰进行改性，通过正交试验研究改性粉煤灰处理模拟含Cr6+废水。
实验结果表明：废水pH值=12，改性粉煤灰用量1 g，吸附平衡时间60 min，反应温度为40 ℃时，去除率可达97.8%。
（2） 以改性粉煤灰为吸附剂处理含Cr6+废水，考察了不同质量分数氢氧化钠改性粉煤灰对Cr6+的吸附性能。
（3）研究了钢渣和改性粉煤灰对Cr6+的去除效果。研究结果表明，钢渣对Cr6+的去除效果一般。用氢氧化钙对粉煤灰进行高温活化后对Cr6+有良好的去除效果。
（4） 对改性粉煤灰吸附处理模拟含Cr6+废水进行了试验研究，并探讨了吸附时间、改性粉煤灰投加量、Cr6+初始浓度、pH值和温度等因素对去除Cr6+效果的影响。
2.4含有机物废水
通过改性粉煤灰的吸附、絮凝及助凝等作用，在一定的工艺条件下，可以将改性粉煤灰单独应用于有机废水的处理，也可与其他试剂协同处理有机废水。
2.5无机物废水处理
2.5.1含磷废水
利用酸法改性粉煤灰的吸附特性，还可以处理含磷、氨氮等物质的富营养化废水，也可以处理含氟、砷等物质的有毒废水。
2.5.2含氨氮废水
（1）分别用盐酸、氢氧化钠、氯化钠和碳酸钠等改性剂来改性粉煤灰，结果表明：在这4种改性剂中，改性效果依次为：氢氧化钠>碳酸钠>氯化钠>盐酸；氢氧化钠改性粉煤灰的去除率可达到46.55%。
（2） 改进了改性工艺，采用H2SO4和HCl改性粉煤灰，在酸改性基础上用2 mol/L NaOH进行改性，对比了原状粉煤灰、酸改性粉煤灰和酸加碱改性粉煤灰分别处理氨氮废水的效果。研究发现，相同处理条件下，用盐酸和硫酸改性后再用氢氧化钠改性的粉煤灰对氨氮的去除率最高，可达84%。
3结论
到目前为止，对改性粉煤灰在水处理方面的应用研究已经涉及了工业废水、生活污水、藻类废水以及矿井水等各个方面。随着对新型改性剂的不断探索，改性粉煤灰的功能正向多样化、功能化方向发展。随着改性工艺及改性条件的不断优化，改性粉煤灰可以发挥出更大的潜能。将改性粉煤灰制成水处理絮凝剂不仅可废物利用，还可以降低现有絮凝剂的生产成本，是应用改性粉煤灰的一条简单而有效的途径。在火电厂，目前经处理后的脱硫废水普遍存在重金属离子超标的问题。可利用改性粉煤灰的优势，可将其应用于脱硫废水中重金属离子的处理，通过展开一系列的实验，研究处理条件和处理效果。
目前的研究多停留在实验室阶段，对改性粉煤灰如何扩大到工业应用还未进行系统的探讨，对设备的选择、工艺的选取、工艺参数的确定以及如何处理饱和吸附产物等问题还需要进行更加深入的论证。为早日实现改性粉煤灰的工业化利用，真正实现循环经济、以废治废的目标，还需要进行大量的科学试验和探索，是今后科学研究的一个方向。
参考文献：
篇3
关键词 Strecker法 草铵膦 工艺步骤 注意事项
中图分类号：TQ460.3 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.05.018
Craft and Precautions of Strecker Synthesis of Glyphosate
CAO Lun， ZHOU Yueming， WANG Mingfeng
（Hubei Xingfa Chemicals Group Co.， Ltd， Yichang， Hubei 443000）
Abstract Glufosinate is an efficient， broad-spectrum， low toxicity and non-selective herbicide， have down the line conductivity and excellent performance without harming the roots of plants， is the ideal genetically modified herbicide-resistant crops， very broad application prospects. Strecker method with triethyl phosphite as a raw material， through a disproportionation reaction， the reaction format， methylation reaction， addition reaction， the reaction cyanamide， acidolysis reaction， the reaction and purification of the reaction of ammonium and other eight-step reaction to obtain the final 95 % of glufosinate original powder， the reaction yield can reach more than 30%. This article briefly describes Strecker synthesis glufosinate main process steps and chemical operations unit， and the entire synthesis process precautions are analyzed， hoping to explore new ways in the future glufosinate synthetic helpful.
Key words Strecker; Glufosinate; working process; precautions
草铵膦是上世纪80年代有赫斯特公司开发研制的一种高效、广谱、低毒的非选择性除草剂，能在土壤中通过微生物迅速降解，最终释放出二氧化碳，具有不下行传导，不伤及植物根的优良性能，兼具高效低毒的特性，目前已经成为仅次于草甘膦和百草枯的第三大除草剂。根据农业部、工信部和质检总局的联合公告，2016年7月1日起，我国将停止百草枯水剂在国内的销售和使用，与此同时，随着草甘膦农药的大量使用，一些多子叶杂草已经对草甘膦农药产生了一定的抗药性，因此现在很多农药生产单位已经开始积极探寻新型有机磷除草剂。草铵膦具有很强的除草活性，几乎能有效防除各种共试杂草，对农作物安全，活性高，杀草谱广，药害小，是目前转基因抗性作物理想的除草剂，应用前景特别广阔，尤其是草铵膦和草甘膦联合混用除草受到了科研人员的极大关注。可以这样说，在今后转基因作物的除草之中，单纯地依靠某一种药剂是很难达到效果的，以后除草的大体趋势必将是两种或者多种除草剂混用，因此草铵膦农药有着十分良好的应用前景。
目前我国已有9家草铵膦登记企业，真正实现工业化并打开市场的企业只有浙江永农和河北威远。①由于技术壁垒的限制，产能大多都在数百吨，难以形成较大规模，因此目前草铵膦国际国内市场前景良好，价格居高不下，需求量迅速增长，需要配套安全、消防、环保等多套相关设施，产品生产技术难度大、门槛高，工艺路线复杂，国内能够规模化生产的企业较少，率先进入市场者将抢占发展先机。
1 Strecker法合成草铵膦的生产工艺
目前草铵膦的合成工艺主要有阿布佐夫合成法、高压催化合成法、盖布瑞尔合成法和Strecker合成法等。②由于前三种合成工艺需要价格昂贵的原材料以及苛刻的反应条件，而Strecker法工艺成熟、反应条件要求不高，收率能够达到35%左右，适用于工业化生产，因此世界上多数生产厂家均采用此法合成草铵膦，其具体的合成工艺如图1所示：
图1
（1）歧化反应。将99%的亚磷酸三乙酯和催化剂A投入到歧化反应釜中，并利用冷冻盐水将温度降至0～5℃，往反应釜中通入N2保护，并缓慢滴加99%的PCl3，边加边搅拌，加完之后保温2h，让亚磷酸三乙酯和三氯化磷充分反应，最终得到一氯取代物。
（2）格式反应。将镁条和催化剂B投入到格式反应釜中，投入二甲苯和四氢呋喃作为溶剂，并充入N2保护，维持系统稳定在20～30℃之间，然后加入少量CH3I作为格式反应的引发剂，待反应引发之后，再缓慢通入CH3Cl气体，充分反应5h，即可得到格式试剂。
（3）甲基化反应。将歧化反应得到的一氯代物投入到二酯合成釜中，充入N2保护，开启搅拌，利用高度位差慢慢滴加格式试剂，控制反应温度在40～50℃为宜，为使一氯代物完全反应，二者的投料比约为1：1.2，充分反应5h左右，即得到甲基二酯溶液。将所得溶液全部投入到蒸馏釜中，搅拌加热，减压蒸馏得到四氢呋喃、二甲苯和甲基二酯各种馏分，蒸馏时间6h后停止蒸馏，将蒸馏釜残留的氯化镁和少量其它杂质装桶处理。最后将四氢呋喃、二甲苯和甲基二酯等馏分送入精馏塔，进行精馏操作，分别收集前馏分四氢呋喃、主要馏分甲基二酯和后馏分二甲苯，四氢呋喃和二甲苯回收套用，甲基二酯用于后续合成，精馏时间约为6h左右。
（4）加成反应。在加成反应釜中投入上步精馏出来的甲基二酯、溶剂乙醇和水，控制温度在0℃左右，滴加已计量好的95%丙烯醛，滴加完后，反应4h，然后先常压蒸馏回收乙醇，再减压蒸尽乙醇，釜内残留物为黄色油状液体，即为膦醛液。
（5）腈胺化反应。在氰胺化反应釜内，投入稍微少量的氰化钠固体，滴加NH4Cl溶液，充分搅拌溶解氰化钠，待体系温度冷却之后，缓慢滴加上部合成的膦醛液，常温反应5h左右，即可得到淡黄色的膦腈水溶液。
（6）酸解反应。用泵将膦腈水溶液全部投入到酸解反应釜内，加入30%的浓盐酸加热回流，酸解膦腈，待反应2～3小时之后，常压蒸馏，冷却回收乙醇，而后减压蒸馏脱去酸水，冷却回收至酸水受槽内，待溶液蒸干后，加入95%的乙醇，回流溶解固体残留物，冷却、封闭离心，绿叶为草铵膦盐酸盐溶液，固体物为氯化铵、氯化钠等。将所得到的草铵膦盐酸盐溶液深度冷却，草铵膦盐酸盐全部以晶体的形式析出，然后密封离心干燥，得到固体草铵膦盐酸盐。
（7）铵化反应。将草铵膦盐酸盐和95%的乙醇投入到铵化反应釜中，用蒸汽加热升温至65℃，充分搅拌物料，通入氨气进行铵化反应2h，降温冷却，封闭离心，将滤液深度冷却，铵盐全部析出，再进行封闭离心，即可得到草铵膦成品。
（8）纯化反应。将反应得到的草铵膦粗品加入纯化反应釜中，加入99%的乙醇溶液，在80～100℃的范围内发生酯化反应，待反应结束后过滤除去氯化铵和氯化钠等无机盐，然后酸解滤液，蒸馏冷却回收乙醇和酸水，反应釜剩余较为纯净的草铵膦盐酸盐，再加入环氧乙烷和甲醇溶剂，控制温度25～50℃，最后通入氨气进一步铵化即可得到纯度为95%左右的草铵膦。
2 Strecker法合成草铵膦的注意事项
虽然Strecker法合成草铵膦的工艺已经日趋成熟，但是原料中涉及到氰化钠、丙烯醛等剧毒物质且生产工艺极为复杂，因此在生产安全，废水处理和收率控制等重难点方面还需加强管理控制，从而确保该工艺安全、高效、低废。
（1）原料及工艺反应的安全控制。Strecker法合成草铵膦的工艺涉及到十多种的化工原料，大多数具有易燃易爆，闪点较低的化学特性，并且氰化钠属于剧毒原料，稍有不慎就会产生安全事故，因此氰化钠需密闭保存，并执行严格的取用制度，在加入氰化钠的过程中，应做好全身防护，投加完毕之后，将所有接触过氰化钠的物品全部泡入硫代硫酸钠中进行销毁，防止氰化钠残留。与此同时，该法的很多工艺步骤都需要严格的无水无氧密闭环境，且原料易燃易爆，所以在生产过程中要严格按照规程制度操作，杜绝任何跑冒滴漏的现象发生，确保整个反应处于安全可控的范围之内。
（2）“三废”的处理。Strecker法涉及的反应步骤繁杂，合成线路较长，细分下来有蒸馏、精馏、过滤、离心等十几个操作单元，而每个操作单元都会产生相应的“三废”，所以如何处理草铵膦合成过程中的“三废”是整个合成工艺能否进行的关键因素。废渣主要是甲基化精馏釜残余、酸解精馏釜残余以及铵化蒸馏釜残余，主要成分为氯化镁、氯化钠和一些其他的有机物，总体量不大，通常采用装桶外卖或者委托有资质单位焚烧处理的方式进行处理。废水主要是含CN-废水，总磷废水以及氨氮废水等，CN-废水采用通用的ClO2破氰，然后将CN-投入到焚烧炉进行焚烧处理，总磷废水和氨氮废水都通过相应的污水处理站进行处理之后进行排放。废气
主要是加成、酸解、铵化、离心等操作单元的废气，其中酸性气体集中通过三级碱液吸收处理，而碱性气体集中通过三级酸液吸收处理，合成、蒸馏的废气则通过三级次氯酸钠喷淋预处理后将废气焚烧处理。
（3）产品收率的控制。Strecker法包含了八步大的反应工序，囊括了几十步化工反应操作单元，因此在如此繁杂漫长的合成过程中，该法基本上能够保证总体的收率（以亚磷酸二乙酯为基准）在30%以上，如何保证产品的收率，有效地降低经济成本成为了草铵膦合成过程中不得不考虑的重点问题。由于草铵膦的合成多为复杂的有机反应，往往伴随着大量的副反应，因此为了控制草铵膦的收率，在每一步的合成或提纯步骤中必须严格控制温度以及投料量，使得反应朝向预期的方向进行。例如在歧化反应中，三氯化磷和亚磷酸三乙酯投料比要严格地控制在0.5：1.05（摩尔比）;若三氯化磷过量，则容易产生二氯代产物;③若亚磷酸三乙酯过量，其沸点为156℃，与二乙氧基膦酰氯沸点153℃相近，不易分离，且反应温度需要控制在0～5℃，若温度过高则会产生大量的副反应产物，从而降低总体反应的收率。
总而言之，随着百草枯的停止使用以及一些杂草对草甘膦抗药性的不断增强，草铵膦将会异军突起，在未来的一段时间内具有很大的市场需求，应用开发前景巨大。Strecker法虽步骤繁杂且涉及到剧毒氰化物，但反应条件不高，收率也高于其它合成方法，因此如何加强安全管理、“三废”处理以及收率控制将是该法工业化的核心部分。
注释
① 毛明珍，何琦文等.草铵膦合成研究进展[J].农药，2014.65（6）：391-393.
篇4
关键词：壳聚糖 废水处理 回收利用
中水回用壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂，由于其自身结构上的特点，在水处理中已展现了良好的应用前景。其在饮用水[1]及污水领域，如在对含重金属离子[9]、印染废水、乳化液[6]、食品加工[7，8]、城市生活污水[5]、有机酸[10]等废水进行处理时均展现了良好的处理效果。但壳聚糖生产时，产生的工艺废水的特征为四高：高酸浓度、高碱浓度、高无机盐（主要是氯化钙等）含量和高有机物（主要是溶解性蛋白质、色素和脂肪等）含量。导致壳聚糖生产工艺污染严重，同时大量有用资源被浪费。而目前所采用的污染治理方法不是处理成本太高（精细法）， 就是二次污染和资源浪费严重（粗放法） [1、2] .因此，本文对壳聚糖生产废液进行污染治理与综合利用的新工艺—资源化处理工艺研究，调整和改进了壳聚糖的生产工艺流程，降低了酸碱消耗[11]，回收了氢氧化钙、蛋白质等有用物质，并使洗涤水回用，具有明显的环境和经济效益。
1. 改进的工艺流程
设计原理：针对传统工艺中存在反应时间长、浓碱消耗大、废液污染环境等问题，本文设计一套新的工艺流程，提出在静态浸润条件下制备壳聚糖[11]，工艺流程示意图见图1.如图1所示，此工艺分为三个阶段，每个阶段可以在废水处理的同时回收有一定附加值的资源，具有明显的经济效益和环境效益。本文主要阐述在本工艺基础上，壳聚糖生产废液的综合利用。
2.改进工艺分析
2.1 稀酸脱钙阶段
此阶段的废液中主要污染物为稀盐酸和氯化钙，用脱乙酰后的废碱液来调节该稀酸液的pH使之大于12，要达到此pH值，一般要消耗50%的前述碱液，得大量Ca（OH）2沉淀，收率97%.Ca（OH）2/壳聚糖产率质量比为2.22：1.
2.2 稀碱脱蛋白阶段
此阶段的污染物主要是NaOH 废液和蛋白质。有研究报道此阶段废水可以加碱后回用，继续脱蛋白[2]，但据本文在实际工厂考察，此部分出水COD、SS分别高达12000mg/L、2250mg/L，如果回用将影响蛋白质脱除，因此本工艺对此部分废水加浓硫酸调pH=4后。
图1壳聚糖改进工艺流程图
Fig 1 The Flow Chart of the Improved Craftwork
加壳聚糖絮凝剂沉淀回收蛋白质，每吨废水可得1.8kg粗蛋白。其上清液COD含量在4500 mg/L左右，采用VTBR二级生化-Fenton试剂氧化-反渗透除盐进行后续处理[3].（有关VTBR二级生化处理部分见另文发表）出水COD 23.7mg/L，浊度2 NTU，可回用做为壳聚糖生产工序洗涤用水。
2.3 浓碱脱乙酰基阶段
虽然在脱乙酰阶段，乙酰基的去除所消耗的氢氧化钠很少，不到氢氧化钠投加量的10%，但由于本工艺在浸润条件下脱乙酰，没有可分离碱液回用。但可将其通过洗涤稀释至5%左右，50%用于脱蛋白阶段，另外50%用于含Ca2+酸液中和。
3.各阶段出水水质分析
3.1脱钙后废水水质
以5g蟹壳为计算基准，脱钙阶段消耗30mL 5%盐酸溶液。当将脱钙后的蟹壳粉用水洗涤至pH值6-7时，需要消耗80mL水；向脱钙洗涤液中加90mL脱乙酰后洗涤碱液，pH值=12.5，COD为70mg/L，废液量为200mL.调其pH值为中性后除盐，含盐量（氯化钠）理论计算值为1.2%.出水由于COD小于100mg/L，不考虑进行生化处理，出水直接脱盐后回用。
3.2脱蛋白废水水质
以5g蟹壳为计算基准，脱蛋白阶段消耗20mL 5%氢氧化钠溶液。滤出的含蛋白碱煮液COD=21715mg/L，调pH值=4后加壳聚糖回收蛋白，上清液COD=19109mg/L；而后与100mL脱蛋白洗涤液COD= 1665 m g/L混合，混合后废液COD为4572mg/L.此部分废水进VTBR二级生化处理，出水COD=530mg/L，废液量120mL.本阶段反应没有新投加碱液，所用碱液是脱乙酰阶段回流碱液，所带入的盐份为此碱液被中和后硫酸钠盐，理论含量为1.3% [4].
3.3脱乙酰废液水质
由于本阶段废液都被回用，故没有废液排放。其中废液中所含的蛋白质、醋酸钠含量很小，对废水的COD及盐份含量波动的影响很小，故可忽略不计。
3.4 Fenton试剂氧化处理后水质
由于含蛋白洗涤液经生化处理后COD仍高达330mg/L，带有一定的黄色。既没有达到国家排放标准，更不能回用洗涤。故采用Fenton试剂氧化，来做深度处理。经过反应条件的摸索，得出可行性Fenton试剂投加方式：
1% H2O220mL/L，5%FeSO4120mL/L，反应时间3小时，出水COD=145mg/L（再做混凝COD下降10个COD，下降幅度不大，故不考虑再做混凝），溶液基本上呈无色透明状。
3.5深度除盐处理后水质
由于反渗透除盐技术已是很成熟的工艺。因此，不做深入讨论，仅给出反渗透除盐设备进、出水水质，供科研、工程人员参考。
（1）脱钙洗涤液进脱盐设备前COD=70mg/L，废液量为40m3/t（蟹壳），含盐率（氯化钠）1.2%.
（2）脱蛋白洗涤液经生化、Fenton试剂氧化处理后出水COD=145mg/L，废液量为24m3/t（蟹壳），含盐率（硫酸钠）1.3%.
（3）两溶液混合后COD为98mg/L，含盐率1.3%，废液量为64m3/t蟹壳，此为脱盐设备进水水质。
以目前传统的脱盐设备工作效率计算，经反渗透处理后，废液COD去除率应在80%以上，废液中盐份去除率应在90%以上。脱盐后出水COD小于25mg/L，浊度小于2NTU，含盐率小于0.15%，可作为洗涤水回用。
4. 废液的资源化处理工艺利润分析
1）将脱乙酰废碱液用于氢氧化钙回收，产品均匀细腻。Ca（OH）2/壳聚糖产率质量比为2.22：1，按大连鑫蝶壳聚糖厂年产量200吨计，可得Ca（OH）2444吨／年，按市场价工业级氢氧化钙1450元／吨算，每年可的毛利64.4万元。
2）用壳聚糖絮凝下来的沉淀物，含有大量蛋白质及部分Na+、SO42+及一些微量元素，可用来生产饲料蛋白。按大连鑫蝶壳聚糖厂年处理量52200吨废水，年产蛋白101.27吨。每吨粗蛋白按市场价5000元/吨计，则年回收价值50.6万元。絮凝剂壳聚糖以市价7万元/吨计，年处理废水所需壳聚糖费用36.54万元。因此，用壳聚糖絮凝蛋白质处理废水的毛利为14万元。
3）洗涤水经深度处理后回用。30%H2O2以目前市场价格1400元/吨，工业级FeSO4 200元/吨计，Fenton试剂后续处理运行成本 0.933元/吨+1.2元/吨=2.11元/吨，与生化处理运行成本（以1元/吨计算）和反渗透除盐运行成本（电费0.5元/吨+膜更换0.5元/吨）合计后，总运行成本不超过4元/吨。由于此处理后废水可作为洗涤水后用，故可节约工业用水费用2元/吨（一般工业用水价格为6元/吨），在取得了经济效益的同时又做到了环保的双赢。
5. 结论
本文针对壳聚糖生产过程中排放的废酸液、废碱液、氯化钙和蛋白质四大污染物， 摸索出一套壳聚糖生产废液的污染治理与综合利用新工艺。在消耗极低的成本的情况下回收了蛋白质、氢氧化钙并且将生产排放的废液通过生化处理、Fenton试剂氧化、反渗透除盐使出水COD小于25mg/L，澄清透明，可作为工艺洗涤水回用，做到了经济与环保的双赢。
参考文献
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篇5
关键词：混凝 光催化氧化 染料废水
在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一[1]。印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。其COD浓度达数千至数万mg/L，色度也高达数千至数万倍，可生化性差，很多废水还含有高浓度有无机盐：如氯化钠、硫化物等，严重污染水环境[2]。
目前国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差[3]，出水难以稳定达到国家规定的排放标准。光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一[4]，本文采用强化混凝与光催化氧化相结合的方法，对武汉市某印染厂的印染废水进行处理工艺实验，研究了若干因素对处理结果的影响，取得了较好的效果，主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准。
1 实验部分
1.1废水的来源及水质
废水取自武汉市某印染厂总排污口，该厂主要进行白坯布的印染生产，所用染料多为直接染料，排水量为20 t/d，间歇排放。
废水CODcr 1300 mg/L ，色度为800倍， pH 10~12， 黑绿色。
1.2废水处理实验工艺及说明
将混合均匀的废水调pH 至弱碱性，加入适量的絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）及黄土，充分搅拌后沉淀，上层清液经过滤后，调pH至弱酸性，然后进光催化氧化反应器，停留一段时间后排出检测。
1.3 光反应器构造
光反应器为高300 mm，直径为150 mm的不锈钢质反应器。反应器中央为一直径为5 mm的石英玻璃管，将一支 125 W高压紫外灯（上海亚明灯泡厂）置于石英管内，呈圆柱形光源，光源径向所发出的光子能量分布相同，轴向有少许差异。反应器内壁按文献[5]的方法涂有TiO2薄层。
2 结果与讨论
2.1 混凝实验
2.1.1混凝剂近似投量实验
在玻璃烧杯中放入500 mL水样，加入10%PAC水溶液，用玻璃棒先快速、后慢搅动，直至出现矾花，此时投加的混凝剂量为近似投量。
2.1.2最佳混凝剂投量实验
实验采用J6-1A六联搅拌器。实验步骤为，取1000 mL烧杯6个，各加入500 mL水样作平行样，用稀硫酸溶液调pH为8，同时投加10%PAC和10%黄土溶液(2 mL)，PAC的投量按近似投量的25%~200%分别加入，然后再投加0.05%PAM溶液1mL。快速搅拌1.5 min，转速为120 r/min，慢速搅拌25 min，转速为25 r/min。快速搅拌相应的速度梯度G值为60.7 /s，搅拌准数GT值为5467；慢速搅拌G值为7.37 /s，搅拌准数GT值为11058[6]。结果见图2。
从图2可以看出，PAC的投加量为8 mL时，COD去除率达60%，脱色率达92%。
2.1.3最佳pH实验
以PAC为混凝剂时，适宜的pH范围为5~9，故在此范围内进行实验。结果如图3所示。在500 mL水样中，加入PAC 8 mL PAM 1 mL，黄土溶液2 mL。
从图3可以看出，pH为8时，效果最好。
2.1.4黄土投加量实验
由于废水为胶体溶液，溶解在其中的各种物质颗粒极细，单纯投加PAC和PAM ，其混凝效果并不理想。投加适量黄土，使其作为结晶时的晶核，对混凝时的搭桥、结网和晶体的长大，具有十分重要的作用。故对黄土的投加量进行了实验。实验时采用10%（质量百分比）黄土溶液，pH=8，投加PAC 8 mL，PAM 1 mL。结果见图4。
2.1.5 光反应器前进水pH值的影响
经过以上混凝工艺的处理，废水COD值可从1300 mg/L降至518 mg/L。取CODcr为518 mg/L的废水用硫酸调pH分别为1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0后进入光反应器，在光反应器内停留60 min后流出，测其CODcr值，结果见表1。
从表1可以看出，在碱性条件下光反应器的反应效果较差；在酸性条件下光反应器有较好的反应效果，出水CODcr达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准。
2.1.6 光反应器内停留时间的影响
取CODcr为518 mg/L的废水用硫酸调pH为5.0后进入光反应器，在光反应器内停留不同时间后流出，测其CODcr值，结果见表2。
从表2可以看出，增加废水在光反应器内的停留时间，有较好的处理效果。从工程实际的设备设计和运行成本考虑，废水在光反应器内停留时间以60 min为宜。
3 结 论
采用强化混凝—光催化氧化法对印染废水有较好的处理效果。当进水CODCr为1300 mg/L左右，色度为800倍时，经本法处理的废水，出水CODCr为188 mg/L，色度为0～10倍，CODCr 去除率达92%，脱色率几近100%。主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准。光反应器前进水应调至酸性；在光反应器内的停留时间60 min。本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。
参考文献
1 丁亚兰. 国内外废水处理工程设计实例. 北京：化学工业出版社，2000.108~112
2 黄长质. 印染废水处理. 北京：纺织工业出版社，1987. 217~232
3 李家珍. 染料、染色工业废水处理. 北京：化学工业出版社，1997. 187~188
4 王怡中，符 雁，汤鸿宵. 多相光催化氧化的理论与发展.环境科学进展， 1995，3(1):14~21
篇6
关键词：环境监测 废液处理
中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0177-02
1 环境监测实验室的废液来源
（1）来源于样品分析中。通常样品经过分析之后，会产生大量的废液。譬如CODcr回流后滴定液、酚二磺酸、经硝酸盐氮分析后所得的含氮反应液、消解重金属项目后产生的溶液等。
（2）来源于试剂中。在环境监测实验中，有很多试剂已经过期或者失效，它们基本可以按照废液来处理。比如需要现用现配的氰化物、砷标准使用液、以及已经使用过的铬酸洗液、硝酸洗液等。
（3）来源于监测中。在废水污染的监测过程中，对样品的稳定性要求极高，同时考虑到分析的需要，监测人员都会增大所采样品的容量。完成监测后，所采的大部分样品被纳入废液范围，尤其是一些含有较多有毒有害物质、在处理前就不能达标的部分水样样品。
2 环境监测实验室的废液主要储存方式
实验室废液具有种类多，数量小的特点，故而一般会采用集中处理的方式，即先将监测分析后产生的废液贮存起来，等其到达一定数量之后，再进行处理。而贮存废液的要求主要包括以下几点。
（1）为了避免因混合贮存而产生的剧烈化学反应，减少事故，一般要对回收的废液进行分类贮存，并且必须选用不含其它杂质的洁净容器。
（2）同类废液要依据其浓度的高低，分别贮存。浓度高的废液中往往含有可回收的成分，所以适合集中贮存；浓度低的废液回收利用的价值较低，适合选择处理排放的方式，但一定要达到排放的标准。
（3）为了保护实验环境，防止气体挥发，要选用密闭容器贮存废液。
（4）在贮存废液的容器上要贴上明显的标签，标签上要标明种类、贮存时间等。
（5）为了降低废液的化学反应，应该选择避光、远离热源的地方进行废液的贮存，并且要控制好时间，不宜过长。
（6）剧毒、易燃、易爆物品在贮存时，要严格遵守相关规定。
3 回收利用实验室的废液
3.1 回收有机溶剂
对于经过回收之后，还可以使用的有机溶剂，首先在分液漏斗中对溶剂进行简单洗涤，之后采用蒸馏或分馏方式，让整个溶剂更加精制、纯化。但是，回收中要注意几点：（1）应在通风柜中完成整个废液回收的流程。（2）在蒸馏瓶内正确安装用于测量蒸馏温度的温度计，保证水银球上缘和蒸馏瓶支管口下缘处在同一水平高度，这样能够使水银在蒸馏过程中完全被蒸汽包围，提高蒸馏温度的准确性。（3）有机溶剂回收后，要保证纯度，方便实验室的重复使用。
3.1.1 三氯甲烷
用水、浓硫酸（用量为三氯甲烷的1/10）、蒸馏水、盐酸羟胺（一般为0.5%分析纯），对三氯甲烷依次进行洗涤，之后用氯化钙将经过重蒸馏水再次洗涤的溶剂进行干燥处理，处理后随即能够过滤蒸馏。在蒸馏过程中，要将恒温水浴锅预热至75 ℃，然后才可以放置蒸馏瓶，接着连接好冷凝管，用长颈瓶漏斗把三氯甲烷倾入蒸馏瓶中，最后再安装温度计，开启冷凝水，就能够收集沸点高达60 ℃～62 ℃的蒸馏液。
3.1.2 四氯化碳
回收四氯化碳废液要注意其中的成分，一般双硫腙和铜试剂两种。双硫腙四氯化碳废液的回收比较容易：就是用无水氯化钙把依次经过硫酸洗涤、蒸馏水等洗涤的废液干燥后，蒸馏就可以进行；铜试剂四氯化碳废液的回收较为简单，只需要用纯水洗涤两次，然后用无水氯化钙进行干燥，最后就可以蒸馏，通常水浴的温度控制在90 ℃～95 ℃，而收集的馏分主要分布在76 ℃～78 ℃。
3.1.3 乙醚
乙醚废液回收的第一步就是要中和其酸碱性，主要的中和方式就是用水洗涤，接着用0.5%的高锰酸钾将废液洗涤至不褪紫色，下一步选择蒸馏水清洗，然后取0.5%～1%的硫酸亚铁铵对乙醚溶液进行第二次洗涤，这次洗涤主要是为了除去其中的氧化物。最一部就是用氯化钙将经过第二次蒸馏水洗涤的废液进行干燥、过滤后，收集温度在33.5 ℃～34.5 ℃的馏分。这个过程应注意要根据乙醚沸点低的特性，避开夏季高温。
其它的石油醚、正乙烷、乙酸乙酯等有机溶剂都可依此方法纯化回收。
3.2 银的回收方法
回收含银废液的首要任务是降低其化学价。通常是在搅拌含银废液的过程中添加一些过量的浓盐酸，帮助其生成氯化银沉淀。这些沉淀中含有三价铁和氯离子，需要倾泻法洗涤后才能够出去。然后将锌粒或者锌棒加入进1+4硫酸或者10%～15%氯化钠中，就能够达到还原氯化银沉淀的目的，获得的暗灰色的银粉洗涤，并待其干燥后即可回收银。
4 处理实验室中废液的方式
实验室的废液中经常会含酚、氰、汞、铬、砷等成分，这些成分本身具有很大危害性，故而要经过处理，并且合乎标准之后才能直接排放。
4.1 含酚废液的处理
含酚废液是指包含苯酚、甲酚、萘酚且其酚成分水溶性较强的废液。
由于废液含酚浓度的高低不同，故而要分别进行处理。对于浓度较高的含酚废液，一般采用乙酸丁酯萃取、之后用重蒸馏回收的方式。而浓度较低的含酚废液，通常要加入次氯酸钠、漂白粉等物质，破坏酚氯，并将其转化成邻苯二酚、邻苯二、顺丁烯二酸，然后将处理后的废液回收到综合废水桶中。其反应如下：
C6H5OH + 8HClO HOOCHC = CHCOOH + 8HCl + 2CO2+ H2O
4.2 含氰废液的处理
氰化物本身含有剧毒，通过皮肤以及呼吸系统进入人体之后，会直接威胁人的生命。故而处理含氰废液时，必须要在通风橱中谨慎操作。
含氰废液同样也有浓和稀两种，在处理中也要进行分类。废液浓度较稀的，首先要将其pH至10以上，在这个过程中，主要的使用的是氢氧化钠。之后加入高锰酸钾（3%），对氰化物进行氧化分解；废液中氰化物含量较高的，首先要采用氯碱法对其进行氧化分解处理。并且用碱将调节废水的pH值，到达10以上后，再加入液氯（漂白粉、次氯酸钠和二氧化氯三者均可，含量为CNˉ∶Cl2=1∶2.7），搅拌后pH会调整到8.5，随即进行第二次加氯（含量为CNˉ∶Cl2=1∶4.1）。反应如下：
CNˉ+2OHˉ+ Cl2 CNOˉ+ 2Clˉ+2H2O（数分钟即可反应完毕）
2CNOˉ+4OHˉ+ 3Cl2 2CO2+ N2 + 6Clˉ+ 2H2O（约需1小时才能反应）
4.3 汞的处理
含汞的废液本身毒性大，经过微生物的作用变成有机汞后，毒性会更大。故而处理过程中要保证安全。
（1）金属汞散失的现象在实验室操作中已经屡见不鲜。通常工作人员主要采用的方法是收集法。就是用滴管、毛笔、薄铜片（经过硝酸汞等酸性溶液中浸泡）等物质将散失的金属汞收集起来，当然要覆盖上水。对于那些散失在地面上的金属汞，一般会采用撒硫磺粉或者喷三氯化铁水的方式，注意要等到待地面干燥之后，才能进行清扫。
（2）含汞废液的处理首先要将含汞盐废液的pH值调至7～7.5左右，之后再加入过量的硫化钠，待废液生成硫化汞沉淀后，加硫酸亚铁将pH调至8～9，这些硫酸亚铁与过量的硫化钠经过化学反应之后，会生成硫化铁。作为硫化汞的共沉物，硫化铁沉淀而促使硫化汞的沉淀，有利于去除汞。剩下的清液可进行排放，而汞渣需要用专用瓶进行贮存，到达一定量之后，通过经焙烧或电解法的方式实现汞的回收。反应如下：
Hg +Hg22+ +Hg2+ +2S2- 2Hg+ 2HgS
4.4 含铬废液处理
含铬废液经常是以铬酸根的形式存在，也是一种剧毒物质。所以在处理时，工作人员要戴上防护眼镜、橡胶手套等保护措施，在通风橱内完成整个操作过程。
含六价铬的废液一般呈酸性，故而要加入亚铁盐或亚硫酸盐等还原剂对其进行中和，使六价铬还原为三价铬，然后再加入碱，将其分离，使含铬废液转化为毒性较低的氢氧化铬沉淀物。反应如下：
Cr2O72-+SO32-+12H+2Cr3++SO42-+6H2O
Cr3++3OHˉCr（OH）3
4.5 含砷废液处理
在处理含砷废液时，首先加入氯化钙或消石灰调节其pH值，待其到达8之后，会生成难溶的砷酸钙及亚砷酸钙，这两种物质经过沉淀后，可以除去废液中的砷。反应如下：
CaCl2+2NaOHCa（OH）2+2NaCl
Ca（OH）2+As2O3Ca（AsO2）2+H2O
4.6 铅、镉等重金属处理
处理铅、镉等重金属时，首先要做的是将其pH调至8～10，使用的主要物质是消石灰，经过调剂后，这些重金属以金属氢氧化物沉淀的方式存在。但是要特别注意，这个处理过程中的残液，在排放时，还要再次经过中和，才能达到排放标准。
4.7 综合废液处理
在处理综合废液时，实验室既可以委托资质较好、处理能力较强的化工废水处理站，或者城镇污水处理厂进行处理，也可以自行处理。综合废液中一般都是由互不作用的混合废液组成，适合用铁粉进行处理。主要步骤是：首先加入铁粉，将废液的pH调节至3～4，搅拌半小时后。再用碱将pH调至9左右，接着再均匀搅拌10 min，之后加入高分子混凝剂进行沉淀，沉淀物的上清液可直接排放，沉渣应按照废渣处理方式，将废酸、废碱中和之后再进行排放。
5 结语
在环境监测实验室的日常工作中，实验室的废液处理，关系着工作人员的人身安全，关系着实验室周围环境的保护。故而要选择合理的适宜的方式，做好废液处理工作，促进环境监测实验室的正常有序进行。
篇7
与大、中城市相比较，小城镇污水主要为生活污水（占50%以上），污水中悬浮物浓度较高，特别是一些小城镇排水系统不完善，大多采用明渠排水，雨水和地下水入渗现象严重，降低了污水中的有机物浓度。由于小城镇人口规模小，污水水量、水质都呈现出较为突出的时间不均匀性和水质不稳定性。
针对我国小城镇污水产生特点及小城镇自身经济发展特性，污水处理工艺技术的选择既不能完全照搬目前在大、中城市中广泛采用的城市污水处理工艺技术，也不能完全采用村庄居民点的污水处理方式，而必须按照经济、高效、简便、易行的原则进行选择。具体地说，即适宜小城镇采用的污水处理工艺应基建投资省、运行费用低、节能降耗明显；处理工艺具有较强的耐冲击负荷能力，去除效率高；处理工艺简便易行、运行稳定、维护管理方便，利用当地小城镇现有的技术与管理力量就能满足设施正常运行的需要；处理工艺具有一定的灵活性，能较好地适应现阶段达标处理排放要求与将来考虑进行再生利用需要的变化。
膜生物技术在猪粪废水处理中应用
项目简介：集约化畜禽粪便废水的污染量已经超过工业废水及生活污水，逐渐成为上海市地面水主要污染源。奉贤芦泾饲养场猪粪废水具有典型的高浓度、高SS、高NH3-N等特点，采用膜生物技术作为主要处理工艺，不仅避免了常规厌氧处理方法操作管理不便、系统酸化以及存在沼气爆炸安全隐患等弊病，而且从调试结果看，以膜生物反应器为主的整套废水处理设施处理能力大、净化功能好、脱氮效果稳定，且不会出现污泥膨胀等影响正常运行的现象。膜生物技术作为处理该类废水的一种有效方法值得进一步推广。
该项目具有以下特点：（1）处理出水水质稳定； （2）处理设备占地面积小；（3）处理效率高，抗有机负荷冲击能力强； （4）动力消耗低； （5）由于活性污泥不会流失，因此不会出现污泥膨胀影响正常运行的现象； （6）操作管理简单。
项目负责：上海荏源公司。
水解酸化-曝气生物滤池
处理小城镇污水
项目简介：中小城镇污水主要为生活污水和以有机废水为主的工业废水的混合污水，其水量较小，一般不超过5万m3/d，但是水质和水量波动较大。由于资金和技术、管理水平等多方面的原因，决定了在城镇污水处理厂必须经济、高效、节能和操作简便。目前国内很多中小城镇仍采用明渠排水，尤其是南方地区，大量雨水流入和地下水渗入，加之城镇生活水平不高等原因决定了污水中有机物浓度较低。因此，必须结合当地污水的水量、水质以及温度、气候、气象、地理、经济等实际情况选择适宜的处理工艺。
水解酸化―曝气生物滤池工艺在工程投资、占地和能耗上具有极大的优势，其可根据进出水水质要求的不同，分别采用的二段或三段处理工艺组合，且可根据水量的大小进行模块化设计，是适合我国国情的中小城镇污水处理新技术，具有很大的推广价值。
城市污水水解－厌氧－微氧
联合处理工艺
技术简介：在原位复合尼龙-6/炭纳米管（PA6/CNT）过程中，炭纳米管将以其外壁上连接的羧基官能团（－COOH）参与尼龙-6（PA6）的加成聚合反应，并阻碍PA6分子的长大。这在很大程度上削弱了基体强度。采用改进原位复合法复合PA6/CNT，可大大提高PA6分子的平均分子量，减轻炭纳米管对基体PA6强度的削弱，大幅度提高PA6/CNT复合材料的强度。研究结果表明：在总HRT不超过8.5h（水解2.5h、厌氧4.0h、微氧2.0h），平均温度为19℃，进水浓度为30050mg/L时，总COD和SS的去除率分别可达75％和80％以上。总出水COD、BOD、SS完全达到国家二级排放标准。微氧单元对厌氧出水中残余有机物去除效果良好，HRT不超过2h，DO控制在0.2"0.5mg/L左右，进水为150mg/L时，去除率可达53％以上。微氧污泥沉降性能良好，SVI＝38.8ml/g。水解－厌氧－微氧工艺在突出低能耗的前提下，达到了较高的有机物去除率，与现有的城市污水处理工艺相比有一定的优越性。
该工艺与“水解－好氧”、“厌氧－好氧”工艺相比，在总停留时间相当的情况下，微氧工艺的气水比为1：4左右，DO为0.2～0.5mg/L，减少好氧阶段的曝气量。在实验室条件下，整个系统每日仅从微氧池排出少量的污泥，污泥产率VSS/COD约为0.018，更进一步降低了能耗与污泥的处理费用。
技术负责：中国轻工局。
滴流床反应器处理有机废水研究
项目简介：滴流床用在湿式氧化工艺上处理废水的研究国内处在刚起步阶段。废水处理的对象主要是单一的模型废水如酚、取代酚、环已醇、琥珀酸和乙醒等。提出和广泛使用的反应器数学模型主要是一维恬塞流模型和一维轴向混合模型。滴流床反应器催化湿式氧化处理实际废水、滴流床反应器的流体力学、传质、传热对反应效果的影响、实际废水滴流床催化湿式氧化的反应器模型和清流床催化湿式氧化工业化放大等方面的研究还有待于深入进行。
大量研究已经证明湿式氧化(WO)是处理高浓度难降解有机废水的最佳方法之一，但WO过程中需要的高温高压以及对设备材质的高要求限制了它的推广应用。为了降低反应温度与压力，非均相催化剂的催化湿式氧化(Catalyticwetoxidation，简记CWO)技术研究与开发成为研究的热点。适合非均相催化湿式氧化的气液固三相反应器主要有滴流床(TBRs)、三相流化床和浆料反应器。
项目负责：同济大学污染控制与资源化国家重点实验室。
小城镇生活污水处理新技术
项目简介：小城镇生活污水低成本处理及回用是困扰新农村建设的难题之一，此前一直没有适合小城镇处理污水的合适技术。新出现的一体化地下厌氧耗氧处理装置，在工艺和设备方面有多项创新，占地面积小，整个设施为一体化地下构筑物，既克服了冬季运行中气温偏低造成的影响，又可在覆土后绿化或建设相应的管理用房。
该项目有耗能小、低投入、低运行费用、不产生二次污染、不使用任何化学药物、简易可行的自动操作等突出优点，平均消耗1度电可以处理约30吨的生活污水，直接运行费用仅0．05元／吨，适宜在广大小城镇和农村地区推广。
项目负责：天津科技大学化工学院庞金钊教授。
硅藻精土处理污水技术
项目简介：硅藻精土水处理剂工艺可适用于城市污水及垃圾渗滤液和各类工业废水处理。该技术在云南、贵州、广西、内蒙古建成污水处理工程,在各省环境监测中心站等部门的监测下，成功地把城市污水、多种工业废水处理达到国家排放标准或实现循环使用。去除率分别是BOD59292.8、CODcr95以上、SS99.9、TN78、TP90.7。
该技术既具有传统工艺的综合优点，同时弥补了各处理技术的不足的污水处理新工艺、新技术。
项目负责：浙江省水利局。
意义：该工艺提供了既经济又适用的最佳技术，组成专家组及中国硅藻土协会评定为国内首创。
氯化钠改性沸石吸附水中苯酚
项目简介：对于微污染含酚水处理，活性炭吸附有一定效果，但活性炭价格较高，再生费用昂贵，且每次再生损耗高达5%～15%。沸石是一种天然廉价的多孔矿物质，表面粗糙、比表面积大，吸附性能较强，用于处理氟、重金属离子已有成功案例。该方法根据改性后沸石吸附苯酚的效果确定了合适的改性方法；研究了pH值、苯酚浓度、处理时间、沸石用量等对钠型沸石吸附苯酚效果的影响；最佳条件下沸石处理低浓度含酚水的静、动态试验结果表明，改性沸石对低浓度的含酚水有良好的吸附效果。
项目负责：兰州铁道学院副教授王萍。
意义：沸石经氯化钠改性后，在酸性条件下对苯酚有较好的去除效果，可用于微污染含酚水处理，吸附苯酚后的沸石可用碱液再生，该方法操作简单，原料丰富，有较好的实际应用价值。
垃圾卫生填埋渗滤水控制与处理
技术简介：土地处理是利用土壤――微生物――植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能来处理污水，使水质得到不同程度的改善，实现废水资源化和无害化。因此，基于垃圾渗滤水土地处理的垃圾循环准好氧情填埋方式得到了越来越广泛地关注。垃圾循环准好氧性填埋方式是将收集到的渗滤水循环回到填埋场中利用填埋场自身形成的稳定系统使渗滤水中的有机物经过垃圾层和覆土层来降解，从而加速渗滤水的净化。在准好氧性填埋场中，有机成分（主要是BOD）能够很快降解，但是氮化物的降解速度却较慢。当通过将渗滤水循环到填埋场中，可以促进硝化和反硝化过程的进行，这样有机成分和氮化物得到更加有效地去除，从而减轻了渗滤水的污染负荷，并且有利于减少渗滤水的最终水量和促进垃圾在填埋场中的稳定化。
调查结果表明，所有的垃圾简单填埋处理后，在填埋场周围的地下水均受到污染，许多有毒害物质在一般地下水中不存在，却在填埋场周围的地下水中出现。因此，现代意义的垃圾卫生填埋处理已发展成底部密封型结构，或底部和四周都密封的结构，从而防止了渗滤水的流出和地下水的渗入，并且对垃圾渗滤水进行收集和处理，有效地保证了环境的安全。
项目负责：国家给水排水工程技术研究中心范洁。
CASS法处理含盐废水研究
项目简介：采用CASS生化处理系统处理含盐的海产品加工废水，处理效果比较理想。试验出水的COD可以达到《污水综合排放标准》(CB8987-1996)中的二级标准。因此可将本试验过程放大，应用于临海港建设的海产品加工厂的污水处理工程中。进水中Cl-的质量浓度在6300mg/L以下时，CASS系统可稳定运行，在Cl-的质量浓度超过8100mg/L时出水水质变坏，无法稳定运行。进水中Cl-的质量浓度在4500mg/L以下时，CASS生化处理系统的抗海水浓度波动能力比较强，遇见Cl-的质量浓度梯度为3600mg/L的冲击可以在短的时间（1个运行周期）内恢复正常；当废水中Cl-的质量浓度超过4500mg/L后，CASS生化处理系统的抗海水浓度波动能力减弱，遇到相同浓度的冲击时，所需要的恢复时间则较长。对比海水比例上升和下降两个过程的数据，可以发现相同的浓度梯度冲击下，对CASS生化处理系统而言，海水比例降低产生的冲击影响比海水比例升高产生的影响要大。
项目负责：大连机工机械环保研究所李琳琳。
意义：采用鱼品加工厂生产废水掺一定比例的海水作为试验用水，通过含盐量的不断增加研究系统的耐盐性，通过含盐量的降低和升高研究系统可以在1个运行周期内恢复正常运行。
水解酸化-接触氧化法
处理啤酒废水
项目简介：啤酒废水属中浓度的有机废水，实践证明，采用厌氧-好氧生物技术处理啤酒废水是可行的。啤酒废水悬浮物浓度较高，如果预处理措施不得当，则容易造成水解酸化池中布水系统发生堵塞或积泥。鉴于废水中的细小麦糟、麦皮等不溶性有机物占有相当比重，建议在废水进入水解酸化池前最好经过网目规格为60-80目的微滤机进行预处理，尤其是设布水器的工程务必如此。水解酸化池设计成池底设多孔布水管的上流式污泥床厌氧反应器，和UASB不同之处在于以弹性填料代替其三相分离器。若后续采用活性污泥法，则建议将好氧处理产生的剩余污泥排入水解池进行消化处理，这样不仅可以得到脱水性能良好的污泥，而且总污泥产量比传统工艺低20％-40％，没有条件采用强化预处理措施和设置布水器的，建议池底增设泥斗以便及时排除沉淀污泥。
项目负责：山东省轻工业设计院高级工程师周焕祥。
意义：好氧处理若采用阶段曝气措施亦即多点进水方式，就这样可消除池前端供氧量不足而池后端供氧量过剩的弊病，提高了生物处理效率，同时也降低了处理消耗。
粉煤灰处理含氟废水
项目简介：工业生产过程中使用含氟原料的工艺很多，如玻璃制造工业、电子部件制造工业、熔融盐电解工业、原子有工业、铸造工业及特种钢材处理等一些工厂经常会排放出含氟化物的废水。大量含氟废水排入水体，将会污染河流，特别是污染了饮用水水源。我国常用的含氟废水处理多采用加药和吸附两种方法，如加入石灰、镁盐、铝盐处理，或用羟基磷灰石、骨炭、活性氧化铝等吸附。但这两种方面多数工艺复杂、劳动条件差、费用较高。而作为工业废物排出的粉煤灰，侵占土地，淤塞河道，造成扬尘、严重污染环境。其处理通常是采用水力冲灰输送至贮灰场贮存。采用粉煤达处理含氟废水，具有以废治废和资源综合利用的好处。
粉煤灰具有一定除氟效果，对于高含氟废水具有较好的处理效果。影响粉煤灰吸附容量的主要因素依次为：原水氟浓度粉煤灰投量搅拌时间。除氟后的粉煤灰可烧制成砖。搅拌时间在生产中可选定30-40min，混合方法宜采用分步混合方法，以降低出水氟浓度，提高粉煤灰吸附容量。
项目负责：航天部第三研究院曹仁堂。
二段法改良工艺处理高浓度
难降解城市污水
项目简介：工业废水经过企业内部处理后与生活污水混合，进入城市污水处理厂进行生物处理是可行的，工业废水内部的难生物降解物质随同生活污水中易生物降解物质，通过所谓的"协同降解"作用一起降解掉了。高浓度、难降解的城市污水处理的最大问题是硝化菌的难以存活，第二大问题则是有机物的去除，第三个问题是化学除磷的实施。因此，相关的处理工艺应围绕着这三点进行技术上的突破。
奥贝尔氧化沟、二段法、AB法和延时曝气法都具有一定的耐冲击负荷的能力，但经过改进的二段法工艺一方面具有耐冲击负荷，更适宜于处理城市污水中化工废水比例高、废水成分复杂、处理难度大的特点，另一方面在难以生物除磷的条件下，更易于布置成多点投药，实现化学除磷。
项目负责：中国市政工程华北设计研究院陈立。
意义：在总结高浓度难降解的城市污水处理工程技术的基础上，通过试验提出了二段法改良工艺，并在高浓度难降解城市污水处理中硝化菌的难以存活、有机物的去除及化学除磷等技术上有所突破。二段法改良工艺一方面具有耐冲击负荷，更适宜于处理城市污水中化工废水比例高、废水成分复杂、处理难度大的特点，另一方面在难以实施生物除磷的条件下，更易于布置成多点投药，实现化学除磷。
铜冶炼含砷污水处理
技术简介：铜冶炼企业含砷污水处理采用硫化法和石灰乳两段中和加铁盐除砷工艺，能够达到预期目标，但污酸处理存在着处理成本高的问题，有待于新的处理工艺运用，目前国内已有院校试验电积法处理含砷污酸，其成本低于硫化法，将给企业带来明显的经济效益。目前铜冶炼企业含砷工业污水虽然经处理后做到了达标排放，但在处理水返回使用，降低处理成本方面仍有许多工作可做，这些工作与企业体制，管理水平有着明确的联系。做好这些工作可明显提高企业的经济效益和环境效益。
项目负责：铜陵有色设计研究院龙大祥。
意义：采用此办法，将对铜冶炼企业含砷工业污水的形成以及如何处理达标排放提出一条新的捷径，并确保不造成二次污染。
双功能陶瓷膜生物反应器处理废水
项目简介：利用膜生物反应器（MembraneBioreactor，MBR）处理废水正在受到人们的关注。而无机膜生物反应器（InorganicMembraneBioreactor，IMBR）则是在MBR基础上兴起的。IMBR的核心是采用无机膜，与有机膜比较，无机膜具有化学稳定性好、热稳定性高、机械性能优异、通量大、寿命长、容易清洗等优点，但也存在着制造成本高，运行费用大等问题，特别是容易堵塞的问题。本研究针对上述陶瓷膜容易堵塞的问题。提出了一种新的膜生物反应器的设计方案。即将陶瓷膜设计成U型管状，并置于反应器内，成为内置式膜反应器。该陶瓷膜既可以曝气，又可以进行抽滤，形成一种具有双重功能的陶瓷膜，在处理废水的同时不断地进行曝气/抽滤的切换。而曝气的同时又是对陶瓷膜的反吹，以解决陶瓷膜容易堵塞的问题，从而提高反应器处理废水时的效率。
篇8
关键词：膜分离技术；水处理；盐湖卤水
中图分类号：C35文献标识码： A
膜分离技术是一门新兴的分离技术，始于 20 世纪初，并于 20 世纪 60 年代后得到迅速发展。 1864年， Moritz Traube 成功制成第一片人造膜-亚铁氰化酮膜。 但直到 1960 年 S.Loeb 和 S.Sourirtajan 研究出具有商业价值的醋酸纤维素非对称膜，确定了 L-S 制膜工业，才开创了膜技术的新纪元。 20 世纪后半叶，随着技术的进步，作为一项高效节能的新型分离技术， 膜分离在工业生产中得到了大规模应用。大约每隔 10 a， 就有一项新的膜过程成功应用于工业上。 近年来，膜分离技术已成为食品加工、废水处理、生物制药、石油化工等方面的重要分离手段。 而反渗透和纳滤作为主要的水处理分离膜，在膜分离领域占有重要地位。
一、发展及现状
中国对反渗透膜的研制始于 20 世纪 60 年代中期，但受限于原材料和基础工业条件，所生产的膜元件成本高而性能较低。 目前，中国国产反渗透膜常用的材料主要为醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜和壳聚糖膜。中国反渗透膜的应用始于 20 世纪70 年代后期，起初多用于半导体纯水和电子行业，后逐渐扩展到电力及其他工业，随着 20 世纪 90 年代饮用水器具市场的拓展，反渗透膜在家用领域获得普及。在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来在中国发展最快、普及最广的一种。 中国反渗透膜在工业上应用最主要的领域为大型锅炉补给水、各种工业纯水，其次是饮用水市场，目前在电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业也有一定规模的应用。 纳滤膜分离的应用最近十多年才在中国得到发展， 主要用于苦咸水的脱盐软化，其次用在饮用水深度处理、废水处理、食品饮料浓缩等行业。在全世界范围，纳滤和反渗透技术的主要应用领域为海水和苦咸水淡化。 反渗透装置在全世界海水淡化装置中所占比例约为 30%。 在韩国、日本反渗透技术主要应用于电子、医药食品工业；美国和欧洲主要用于工业废水处理和饮用水生产；中东多用于海水淡化。
二、水处理方面的应用
反渗透膜和纳滤膜均可在外加压力下脱出溶液中的无机盐和大分子物质，在透过水分子的同时截留无机盐、糖类、氨基酸及水中污染物，透过溶剂。反渗透膜对几乎全部物质具有高的脱除率，相比较而言纳滤膜对单价无机离子的脱除率较低，且膜材料带有电荷性，分离过程中产生道南作用，故而能在较低压力下实现多价离子的高脱除率，从而表现出对不同价态无机盐离子的选择性。
2.1海水和苦咸水
目前， 反渗透脱盐已成为获取淡水的主要途径，通过对海水和苦咸水脱盐，可解决饮用水的需求。 中国早在 1968 年就在山东潮连岛利用反渗技术透淡化海水获取饮用水，大连市长海县拥有全国最大的反渗透海水淡化站，日产淡水 1 000 m3，成本为 6 元/m3。苦咸水淡化主要在西北地区得到应用，马莲河流域示范工程利用马莲河上游环江苦咸水资源，采用反渗透技术有效解决了环县城区 5 万户居民的饮水问题。 在某些缺水国家，反渗透海水淡化也是获取饮用水的主要途径之一。 2005 年，以色列在阿什克伦建造了当时全世界最大的反渗透海水淡化装置，占以色列全部水需求量的 15%。
软化水处理是纳滤膜最大的应用市场。 纳滤膜可用于水质软化、降低总溶解固体（TDS）浓度、去除色度和有机物。 纳滤膜在低压下具有较高通量，对一、二价离子区分度较高，浓水中保留适当有用水分，故实际能耗和运行成本比反渗透膜低。 美国已有超过 100 万 t/d 规模的纳滤软化水装置在运转。利用 NF-70 膜处理佛罗里达的浅井水，原水中 TDS和有机物质量浓度大于 500 mg/L，在 0.69 MPa 操作压力下，总硬度可以降低 92%。 纳滤膜对物质的选择透过特性使其在海水苦咸水资源利用方面前景广阔。
2.2工业废水
2.2.1 电镀废水
反渗透膜从 20 世纪 70 年代开始用于处理电镀废水，随着技术的不断发展，反渗透膜已大规模用于处理含锌、镍、铬、铜等单一或混合重金属废水。由于反渗透膜的高截留率， 可以将废水中大多数的污染离子截留，得到干净的产水，从而实现资源的循环利用。在处理废水的同时，往往将反渗透或者纳滤与沉降、超滤、添加剂、活性炭吸附、pH 调节等预处理工艺相结合。例如向含有铜和镍离子的废水中加入 Na2EDTA 进行螯合后， 再利用反渗透膜分离，可将铜和镍除去 99.5%。
2.2.2 纺织印染废水
印染行业产生的废水色度高、水量大，含有生物毒性物质和重金属元素， 若直接排放会造成严重的环境污染。经研究指出，处理印染废水时，纳滤膜在较低压力下能获得较高通量， 且抗污染能力较反渗透膜强， 虽然纳滤膜对一价离子去除率较低，但两种膜对镁、钙等工业循环回用水中最关注的离子去除率效果相当， 反渗透和纳滤的处理成本分别为 1.82 元/m3和 1.53 元/m3，纳滤法成本较低。 而对活性炭吸附、臭氧处理、纳滤等方法进行对比， 发现对纺织工厂废水处理效果最有效的是纳滤法。 因此，在纺织印染废水处理方面，纳滤法经济高效，更具有优势。
2.2.3 食品行业废水
食品加工行业产生的废水一般含有高浓度蛋白质、糖类等有价值的有机物，因此对这类废水的处理主要目的之一是回收利用其中的有机物。一些研究人员用微滤膜和纳滤膜对黄姜废水进行处理，可从废水中提取出纯度为 85%～90%的葡萄糖溶液，COD从 82 000 mg/L 降至 4 000 mg/L，进一步生化处理可达到排放标准。 相比于反渗透膜对几乎全部物质都有高截留率，纳滤膜允许一价盐通过，可在一定程度上将食品加工废水中的可用有机物与盐分离。 陈东升用纳滤膜处理林可霉素废水，结果表明选择对500 mol/L 的氯化钠溶液的脱出率为 70%～80%的纳滤膜效果较好。
2.2.4 化工废水
化工废水的随意排放不仅是对环境的一大污染，还是对资源的浪费。陕西金堆城钼业钼酸铵生产改造项目中利用纳滤和反渗透联合技术处理钼酸铵废水，使废水中钼离子回收率达 96%以上，废水得到净化并回用于生产。膜分离法本身绿色无污染，针对不同化工废水的特定组成， 结合合适的预处理手段，在回收有用物质的同时可实现废水的净化。
2.2.5 其他废水
此外， 采用反渗透或纳滤法处理电厂循环排污水、垃圾场渗滤液、矿山废水等的研究均有报道。 反渗透膜和纳滤膜本身绿色无污染， 对高价离子和大分子高截留率的特点使其在水处理的很多方面都能够得到应用。 随着新型膜组件的开发以及与其他分离方式的联合使用，膜分离法在水处理中低成本、高效率的优势将更加凸显。
结束语
随着膜分离技术的持续发展，其应用领域也不断扩展。将膜分离法应用于相关的开发近几年才起步，还没有完善的工艺出现，相关的基础研究也鲜有报道，亟需引起广泛的关注以及展开大量的科研工作，以促进中国盐湖资源从单一品种粗放开发到综合利用的转变，实现可持续发展。
参考文献：
［1］ 倪国强，解田，胡宏，等.反渗透技术在水处理中的应用进展［J］.化工技术与开发，2012，41（10）：23-27.
［2］ 焦光联，王庚平，王应平，等.马莲河流域水资源综合利用技术研究与示范［J］.水处理技术，2011，37（10）：134-136.
篇9
关键词：水处理；技术；分析
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：
简单讲，“水处理”便是通过物理、化学手段，去除水中一些对生产、生活不需要的物质的过程。是为了适用特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝，以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。由于社会生产、生活与水密切相关，因此，水处理领域涉及的应用范围十分广泛，了解水处理的基本常识对于人们的生活具有非常重要的意义。近年来，随着我国经济的高速发展，水污染也在不断恶化，随着水质污染而引起的各种疾病,带来的各种行业危害日趋严重，水处理到如今就突显出其不可忽视的重要性。然而，真正对水处理方面的知识有些许了解的民众却并不多见。
1 水处理的概念
水处理是指为达到成品水的水质要求而对原水的加工过程。在循环用水系统以及水的再生处理中，原水是废水，成品水是用水，加工过程兼具给水处理和废水处理的性质。水处理还包括对处理过程中所产生的废水和污泥的处理及最终处置，有时还有废气的处理和排放问题。
2 水处理工艺
2.1 一级处理是机械处理工段，它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。机械处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。机械处理是所有污水处理工艺流程必备工程，城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25％和50％。在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下，初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特注的后续工艺加以仔细分析和考虑，以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。
2.2 二级处理是污水生化处理，生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2／O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。在污水生化处理过程中，影响微生物活性的因素可分为基质类和环境类两大类：
2.2.1 基质类包括以碳元素为主的有机化合物即碳源物质、氮源、磷源等营养物质及一些有毒有害化学物质如酚类、苯类等化合物、也包括一些重金属离子如铜、镉、铅离子等。
2.2.2 环境类影响因素指污水处理中绝大部分微生物最适宜生长的温度范围是20-30℃，活性污泥系统微生物最适宜的PH值范围是6.5-8.5，曝气池出口处的溶解氧以保持2mg/l左右为宜。
2.3 三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。三级处理是对水的深度处理，现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒,然后将处理水送入中水道，作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。
3 水处理方法
3.1 沉淀物过滤法的目的是将水源内悬浮颗粒物质或胶体物质清除乾净。这些颗粒物质若没有清除，会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是最古老且最简单的净水法，所以这个步骤常用在水纯化的初步处理，或有必要时，在管路中也会多加入几个滤器以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多，例如网状滤器，沙状滤器或膜状滤器等。只要颗粒大小大於这些孔洞之大小，就会被阻挡下来。对於溶解於水中的离子，就无法阻拦下来。
3.2 硬水的软化需使用离子交换法，它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子，*此来降低水源内之钙镁离子的浓度。通常的离子交换树脂为球状的合成有机物高分子电解质。树脂基质内藏氯化钠，在硬水软化的过程中，钠离子会逐渐被使用耗尽，则交换树脂的软化效果也会逐渐降低，这时需要作还原的工作，也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水，一般是10%，如果水处理的过程中没有阳离子的软化，不只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏逆渗透膜，同时人也容易得到硬水症候群。硬水软化器也会引起细菌繁殖的问题，所以设备上需要有逆冲的功能，一段时间後就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。
3.3 活性碳是由木头，残木屑，水果核，椰子壳，煤炭或石油底渣等物质在高温下乾馏炭化而成，制成後还需以热空气或水蒸气加以活化。它的主要作用是清除氯与氯氨以及其它分子量在60到300道尔顿的溶解性有机物质。活性碳的表面呈颗粒状，内部是多孔的，孔内有许多小的毛细管,1g的活性碳内部表面积高达700-1400m2，而这些毛细管内表面及颗粒表面就是吸附作用之所在。影响活性碳清除有机物能力的因素有活性碳本身的面积，孔洞大小以及被清除有机物的分子量及其极性，它主要依物理的吸附能力来排除杂物，当吸附能力达饱合之後，吸附过多的杂质就会掉落下来污染下游的水质，所以必须定时利用逆冲的方式来清除吸附其上的杂质。
3.4 去离子法的目的是将溶解於水中的无机离子排除，与硬水软化器一样，也是利用离子交换树脂的原理。在这使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子来交换阳离子;而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子来交换阴离子，氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水。
3.5 逆渗透法可以有效的清除溶解於水中的无机物，有机物，细菌，热原及其它颗粒等，是透析用水之处理中最重要的一环。所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液，其中溶质不能透过半透膜，则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方，直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前，可以在浓度较高的一方逐渐施加压力，则前述之水分子移动状态会暂时停止，此时所需的压力叫作渗透压，如果施加的力量大於渗透压时，则水份的移动会反方向而行，也就是从高浓度的一例流向低浓度的一方，这种现象就叫作逆渗透。逆渗透的纯化效果可以达到离子的层面，对於单价离子的排除率可达90%-98%，而双价离子可达95%-99%左右。
3.6 超过滤法与逆渗透法类似，也是使用半透膜，但它无法控制离子的清除，因为膜之孔径较大，约10-200A之间。只能排除细菌，病毒，热原及颗粒状物等，对水溶性离子则无法滤过。超过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的最後步骤以防止上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压差来判断超过滤膜是否有效，与活性碳类似，平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。
3.7 蒸馏法是古老却也是有效的水处理法，它可以清除任何不可挥发性的杂质，但是无法排除可挥发性的污染物。
3.8 紫外线消毒法是目前常使用的方法之一，它的杀菌机转是破坏细菌核酸的生命遗传物质，使其无法繁殖，其中最重大的反应是核酸分子内的pyrimidine盐基变成双合体。一般是使用低压水银放电灯的人工253.7nm波长的紫外线能量。
4 结束语
本文阐述了水处理的基本概念，介绍了水处理的工艺及处理方法，使人们了解到水处理实际上就是对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。
参考文献：
篇10
Abstract: The nanofiltration membrane material,preparation and components are introduced briefly, the NF separation mechanism and the various existing models are analyzed and the current application of nanofiltration in the country is described,nanofiltration prospects of technological development are suggested.
关键词:纳滤膜;反渗透;纳滤膜组件;纳滤分离
Key words: nanofiltration membrane;hyperfiltration;nanofiltration membrane component;nanofiltration separation
中图分类号:TU99 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)12-0200-03
1纳滤膜的制备
1.1 纳滤膜材料纳滤膜分为有机膜和无机膜,有机膜材料主要有醋酸纤维素,芳香聚酰胺和磺化聚醚砜;无机膜包括陶瓷膜,金属膜和分子筛膜。无机纳滤陶瓷膜具有耐热性、耐蚀性和机械性能好等优点。除此之外,膜表面在酸或碱环境下具有不同的电荷性,使其具备了广阔的应用前景。
对膜材料的要求是所制成的膜从传质分离的角度考虑要有高脱盐率和高通量,从操作的角度考虑要有足够的机械强度,以保证在一定的压力下能正常工作,另外,从所分离的物料的角度来考虑,膜材料还应有良好的化学稳定性、耐热性以及耐污染的能力。
1.2 纳滤膜制备方法纳滤膜制备有如下几种方法:①液-固相转化法。使均相制膜液中的溶剂蒸发,或在制膜液中加入非溶剂,或使制膜液中的高分子热凝固,都可使制膜液由液相转为固相。②转化法。可调节制膜工艺,通过将RO膜表层疏松化或将UF膜表层致密化来制备纳滤膜。A・Y・Tremblay等将羧化聚砜超滤膜用酸处理使膜孔径减小10%～25%制成纳滤膜[3]。③共混法。将两种或两种以上高聚物进行液相共混,在相转化成膜时调节铸膜液中各组分的相容性差异,利用组分之间的协同效应制成具有纳米级表层孔径的合金纳滤膜。刘淑秀等以CA-CTA混合纤维素为原料制成纳滤膜,并用于阴离子表面活性剂的分离,对SDS的截留率达96%～98%[4]。④荷电化法。荷电化法是制备纳滤膜的重要方法,通过荷电化不仅可以提高膜的耐压密性、耐酸碱性及抗污染性,而且可以调节膜表面的疏松程度,同时利用道南效应分离不同价态的离子,提高膜的选择性及膜通量,采用荷电化法制纳滤膜的方法主要有:a.荷电材料通过液-固相转化法直接成膜;b.含浸法;c.表面化学改性法;d.界面或就地聚合法。其中较有效的是含浸法,该方法就是将基膜浸入含有荷电材料的溶液中,用光辐射等使其交联成膜。鲁学仁等以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,用胺与环氧化合物合成的正电性高聚物为荷电剂,采用浸涂法制备了荷正电纳滤膜,该膜在0.6MPa下对0.2%的Na2SO4溶液脱除率为50%～60%,水通量为10～15mL/(cm2・h),对阴极电泳漆的截留率大于95%[5]。⑤复合法。复合法是目前使用最多,而且较有效的制备纳滤膜的方法,也是生产商品化纳滤膜品种最多、产量最大的方法。包括微孔基膜的制备及超薄表层的制备及复合。
1.3 纳滤膜组件纳滤膜组件形式有板式、管式、卷式和中空纤维等结构形式,其中卷式元件用的最普遍。纳滤组件构型和操作条件对膜的分离性能有较大的影响,对组件设计和制作的要求是[6]:原液和滤液间要有好的密封;组件能够承受一定的压力;根据膜的性能和流体力学条件、流体流道设计要合适,要避免浓差极化;膜要便于更换等。
膜组件的形式有中空纤维、卷式、板框式和管式等。中空纤维和卷式膜组件的填充密度高,造价低,组件内流体力学条件好;但是这两种膜组件的制造技术要求高,密封困难,使用中抗污染能力差,对料液预处理要求高。板框式和管式膜组件虽然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造价高。
2纳滤膜的分离机理
纳滤类似于反渗透和超滤,均属于压力驱动的膜过程,但其传质机理却有所不同。一般认为,超滤膜由于孔径较大,传质过程主要为孔流形式,而反渗透膜通常属于无孔致密膜,溶解-扩散的传质机理能成功解释其截留性能。而纳滤膜一般是荷电型膜,其对无机盐的分离不仅受化学势控制,同时也受电势梯度的影响,对中性不带电荷的物质(如葡萄糖、麦芽糖等)的截留则是由膜的纳米级微孔的分子筛效应引起的,但其确切传质机理至今尚无定论。
在膜的研制过程中,人们总是希望能定量地预测膜的性能。因为这不仅能使现存的设备优化,而且能拓宽膜的应用范围。但是由于纳滤膜的孔径处于纳米数量级,由此产生的问题就是应该将纳滤膜描述成有孔膜还是无孔膜。若描述成有孔膜,则需要描述溶质在仅比水分子大几倍的微孔中的传质过程,且在此情况下,用来描述宏观现象的流体动力学等理论是否适用还是个问题。如果描述成无孔膜,但它的真实孔径又比反渗透膜大,用反渗透的溶解-扩散理论来描述它肯定不合适。另外纳滤膜多为荷电膜,电势梯度的影响不容忽视。所以说,纳滤膜过程是个非常复杂的过程。但到目前为止,从人们对荷电溶质以及中性溶质在纳滤膜中传质的大部分研究结果来看,纳滤膜应该有很多纳米级的毛细管通道。
根据形式的不同,纳滤模型分为:①基于扩展Nernst-Planck方程的模型,如杂化模型等;②基于Maxwell-Stefan传递方程的模型,如MS模型;③根据热力学和流体力学基本概念,另外建立通量公式的模型,如溶解-扩散模型、细孔模型等。
根据分离对象的不同,目前的纳滤膜传质机理可分成两类:①当纳滤膜分离对象为非电解质溶液时,其传质模型不考虑电解质与膜表面电荷的静电作用,主要有摩擦模型、空间位阻-孔道模型、溶解-扩散模型、不完全溶解-扩散模型和扩散-细孔流模型等;②当纳滤膜的分离对象为电解质溶液时,其传质过程受膜表面电荷与电解质电荷作用的影响很大,此时静电作用不能忽略,其代表性的传质模型有固定电荷模型、空间电荷模型、静电位阻模型和杂化模型等。
2.1 膜过程的不可逆热力学模型对于液体膜分离过程,其传质现象通常用非平衡热力学模型来表征[7]。纳滤膜分离过程与微滤、超滤、反渗透膜分离过程一样,以压力差为驱动力,其通量可以由非平衡热力学模型建立的现象论方程式来表征,方程式中的系数被称为膜的特征参数,膜特征参数可以通过关联膜过滤实验数据求得,如可根据纯水透过实验数据确定膜的纯水透过系数。根据膜对单组分溶质的截留率随溶剂透过通量变化的实验数据关联得到膜的反射系数和溶质透过系数。如果已知膜的结构特性,上述膜特征参数则可以根据数学模型来确定,从而无需进行实验即可表征膜的传递分离机理。表述膜的结构特性与特征参数之间关系的数学模型有电荷模型、细孔模型等。
2.2 空间位阻-孔道模型[8]该模型假定多孔膜具有均一的细孔结构,溶质为具有一定大小的刚性球体,且圆柱孔壁对穿过其圆柱体的溶质的孔壁影响很小。该模型需知道膜的微孔结构和溶质大小,然后就可运用细孔模型计算出膜参数,从而得知膜的截留率与膜透过体积流速的关系。反之,如果已知溶质大小,并由其透过实验得到膜的截留率与膜透过体积流速的关系从而求得膜参数,也可以借助于细孔膜型来确定膜的结构参数。在该模型中孔壁效应被忽略,仅对空间位阻进行了校正。
2.3 溶解-扩散模型[9]①溶解-扩散模型。该模型假定溶质和溶剂溶解在无孔均质的膜表面层内,然后各自在化学位的作用下透过膜,溶质和溶剂在膜相中的扩散性存在差异,这些差异对膜通量的影响很大。该模型是以纯扩散为基础的模型,适用于水含量(容纳量)低的膜。②不完全的溶解-扩散模型。该模型是溶解-扩散模型的扩展,它把溶剂和溶质在微孔中的流动也包括进去。该模型承认在膜的表面存在不完善、不完美之处(缺点、孔),溶剂和溶质可通过它们流过。
2.4 Donnan平衡模型将荷电基团的膜置于盐溶液时,溶液中的反离子在膜内的浓度大于其在主体溶液中的浓度,而同名离子在膜内的浓度低于其在主体溶液中的浓度。由此形成了Donnan位差,阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散。为了保持电中性,反离子同时被膜截留。该模型是把截留率看作膜的电荷容量、进料液中溶质的浓度以及离子的荷电数的函数来进行预测的,但没考虑扩散和对流的影响,而这些作用在真实的荷电膜中的影响不容忽视。
2.5 扩展的Nernst-Plank方程模型扩展的Nernst-Plank方程用于描述离子通过荷电膜的传递。该模型忽略加压扩散的局部相关性,同时认为膜内各种离子满足电中性条件,它是纳滤法处理含盐溶液过程中传质的基础,但因在模型中涉及十几个参数,无法得到准确定量值,即使是简单的二元混合物在等温情况下也含七个参数,难以求解,因而很少应用。但利用该模型可定性地了解传质过程中的特点和分离趋势。
2.6 电荷模型根据对膜内电荷及电势分布情形的不同,电荷模型分为空间电荷模型和固定电荷模型。空间电荷模型最早由Osterle等提出,该模型假设膜由孔径均一而且其壁面上电荷均匀分布的微孔组成,微孔内的离子浓度和电场电势分布、离子传递和流体流动分别由Poisson-Boltzmann方程、Nernst-Plank方程和NavierStokes方程等来描述。空间电荷模型是表征电解质及离子在荷电膜内的传递及动电现象的较为理想的模型。Ruckenstein等[10]运用空间电荷模型进行了电解质溶液渗透过程的溶剂(水)渗透通量、离子截留率及电气粘度的数值计算等,讨论了膜的结构参数及电荷密度等影响因素。Anderson等[11]根据空间电荷模型对微孔荷电膜的动电现象进行了较为详细的数值计算,并对根据双电层理论推导的膜的表面Zeta电位与膜的流动电位关联方程-Helmholtz-smoluchowsk式的适用范围进行了讨论。Smit[12]等将空间电荷模型与非平衡热力学模型相结合,从理论上描述了反渗透过程中荷电膜膜内离子的传递现象。但是由于运用空间电荷模型时,需要对Poisson-Boltzmann方程等进行数值求解,其计算工作十分繁重,因此它的应用受到了一定的限制。
在固定电荷模型中,假设膜相是一个凝胶层而忽略膜的微孔结构,膜相中电荷分布均匀,仅在膜面垂直方向因Donnan效应和离子迁移存在一定的电势分布和离子浓度分布。该模型的特点是数学分析简单,未考虑结构参数(如孔径),假定固定电荷在膜中分布是均匀的,有一定的理想性。当膜的孔径较大时,固定电荷、离子浓度以及电位均匀分布的假设不能成立,因而固定电荷模型的应用受到一定限制。
比较以上两种模型,固定电荷模型假设离子浓度和电势在膜内任意方向分布均一,而空间电荷模型则认为两者在径向和轴向存在一定的分布,因此认为固定电荷模型是空间电荷模型的简化形式。
2.7 静电排斥和立阻模型该模型既考虑了细孔模型所描述的膜微孔对中性溶质大小的位阻效应,又考虑了固体电荷所描述的膜的带电特性对离子的静电排斥作用,因而该模型能够根据膜的带电细孔结构和溶质的带电性及大小来推测膜对带电溶质的截留性能。为了检验该模型,Wang等[13]选择几种有机电解质作为示踪剂加入到氯化钠溶液中,进行了数种品牌纳滤膜的透过实验。实验数据结果与模型预测结果吻合较好,因此静电排斥和立阻模型可以较好地描述纳滤膜的分离机理。
Boven等也提出了一个与上述模型类似的杂化模型,后来又被称之为道南-立体细孔模型。该模型假定的膜的结构参数和电荷特性参数与Wang等提出的静电排斥和立体阻碍模型所假定的模型参数完全相同。
3纳滤膜分离技术的应用
3.1 在制药工业水处理中的应用制药工业中的溶液大多成分复杂,不易分离、浓缩、净化。近年来,将纳滤膜应用于制药工业中,取得了可喜的效果。
高以桓等[14]将经过预处理的麻黄草侵煮液先用纳滤膜分离,然后将纳滤膜透过液引入反渗透系统。由于纳滤膜对盐分特别是对高价离子及色素的有效去除,从而降低了反渗透组件的渗透压,提高了组件的产水量。同时纳滤膜透过液中TDS比进料液下降28.6%～61.1%,大大降低反渗透进料液的TDS,有利于提高反渗透的浓缩倍数。
陈东升[15]用纳滤膜处理四环素废水透过液经分析达到了排放标准。处理林可霉素废水的结果表明,选择对500mol/L的NaCl溶液的脱除率为70%～80%的纳滤膜较好。
洁霉素是抗生素中的一种,其生产过程中产生的废水是高色度、高盐度且含难降解的生物毒性物质,是较难处理的高浓度有机废水。朱安娜等将纳滤膜应用于洁霉素废水的处理,试验结果表明,纳滤膜能对洁霉素废水中的洁霉素和部分有机物质进行有效的分离。对CODCr约为15000mg/L,洁霉素浓度约为260～300mg/L的废水,在试验条件下,洁霉素的截留率达90%以上,CODCr的截留率也可达70%以上;对CODCr约为75000mg/L,洁霉素浓度约为19000mg/L的废水,洁霉素和CODCr的截留率均能达到50%以上。
刘路等[16]把超滤技术与纳滤技术结合处理林可霉素发酵液。对5000mL发酵单位约为4000μg/mL的经过超滤的发酵液用CA-NF-60膜进行浓缩,约4h,排出液体4500mL,其中含林可霉素约10单位,浓缩液约400mL,含林可霉素40000μg/mL。结果表明,林可霉素及二价以上的离子基本上全部截留,一价离子通过加无机盐水可大部分去除。
毕可英等[17]利用纳滤技术浓缩1,6-二磷酸果糖(FDP)氯化钠溶液。取超滤后的料液2000ml(含NaCl 28,FDP 0.2%),用NF-L纳滤膜进行浓缩除盐试验,开机运行130min,共排出液体1470mL,经检测,其中不含FDP,浓缩液中含NaCl 6.51g,FDP 0.75%。
吴麟华等[18]对6-氨基青烷酸(6-APA)进行了纳滤分离。采用截留分子量约为200的AT-C30型管式纳滤膜,每个膜的面积为1.2m2,膜的平均截留率在99%以上,而透析过程损失率小于1%,浓缩效果比较理想。
越来越多的研究表明,在药品生产中纳滤技术具有广阔的前景,随着膜污染,膜稳定性等技术问题的进一步解决,纳滤将成为医药生产中一种高效的分离技术。
3.2 在饮用水的制备中的应用纳滤膜对Mg2+、Ca2+、SO42-等离子的高脱除率,而对NaCl相对较低的截留率,使其很适合于水的软化处理。
张国亮等[19]指出,纳滤膜在海岛饮用水制备中可有效地除去对人体健康不利的Mg2+、Ca2+等(脱除率≥96%),在较低操作压力(
国内首套工业化膜软化系统[20]-144t/d纳滤膜法制备饮用水示范工程,由国家海洋局杭州处理中心设计,于1997年10月在长岛南隍城建成投产。实际运行结果表明,与国内所有的海岛苦咸水淡化技术相比,纳滤膜软化法具有技术先进、出水水质优,且自动化程度高等优点。与反渗透相比,纳滤操作压力低,对一价与二价离子区分率高,且产水中能保留适量有用水分,实际能耗低,利用率高。
日本、美国等一些水厂,纳滤膜的水体利用率在80%～90%,操作压力为0.65～0.89 MPa,给水TDS400～900mg/L,硬度(以CaCO3计)为230～350 mg/L,透过水20～120 mg/L,原水色度为17～115,透过水的色度≤1～5,浓缩水可用做深井回注水。
3.3 在染料工业水处理中的应用我国染料行业目前生产的多为粗制染料,含盐率高达40%左右,且还混有相当量的异构体,品质低,影响产品的质量提高,阻碍染料新配方和新品种的开发,故纯化粗制染料对进一步提高我国染料工业的品质是很重要的。
高从皆等将纳滤技术用于染料生产试验,小试结果表明,CA-02,NTR-7450和PA-0.5这三种膜不仅透过量大,而且带出盐分高,有的还可带出部分褐色异构体,通过纳滤除盐,最终盐浓度低于0.1%。
郭明远等[21]用自制的醋酸纤维纳滤膜研究了纳滤膜对活性染料X-3B水溶液的分离功能,结果表明,CA纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料的回收。
Chen等[22]用ATF50型纳滤膜对香港的印染废水进行处理,其中两股废水的性质分别为pH值为10.2,COD为14200×10-6和pH值为5.5,COD为5430×10-6,经纳滤后,两者COD截留率分别为95%和80%～85%,出水水质达到了香港的排放标准。
Imbierowicz等[23]亦进行了纳滤膜处理有色染料溶液的试验,亦取得了较好的效果。
3.4 在食品工业水处理中的应用高以桓等[24]对用超滤、纳滤处理不同生产工序产生的酵母废水的可行性进行了研究。研究表明,酒精酵母生产中发酵液分离后的废水,酵母洗涤废水等几种废水,经过超滤处理后,废液中的蛋白质能100%的截留,色度去除率一般大于50%,COD去除率为30%～70%,纳滤处理效果优于超滤,其COD的去除率为82%～99%。
杨刚等[25]设计了间隙式多级纳滤过程,将木糖溶液由4%(0.267mol/L)浓缩至20%(1.35mol/L),去除80%的水分,与目前使用的蒸馏过程相比,节能效果明显。
3.5 其它方面的应用某钢厂用纳滤处理酸洗工序的废酸液。利用纳滤膜对硫酸和硫酸亚铁的截留率不同,将硫酸和硫酸亚铁分离,从而回收硫酸和硫酸亚铁。结果表明,操作压力为1.8MPa,流量2～3.5m3/h,温度为50℃时分离效果最好。
Bernard等[26]用纳滤膜处理相片冲洗液。洗槽中的废水循环通过纳滤膜,渗透液可用于除最后一个洗槽之外的其它洗槽。
Bonnomo等[27]对比了粒状活性碳吸附、臭氧处理、纳滤分离等几种方法对纺织工厂废水处理的效果,发现纳滤分离是最有效,最可靠的分离方法。
4结语
当前对纳滤的研究主要集中在应用方面。美国有关纳滤膜及其应用的专利已超过330项,其中有关其制备技术的有42项,而有关其应用的近300项,约占90%。而有关纳滤膜的制备和性能表征,尤其是传质机理等的研究还不够系统、全面,对生产实践有指导意义的模型较少。纳滤膜技术独特的性能已引起国内外膜界人士的极大兴趣,甚至在纳滤技术的基础上又发展了一种用于离子分离的“电纳滤”过程。纳滤膜的巨大优势,使得它在许多领域具有其他膜技术无法替代的地位,它的出现不仅完善了膜分离过程,甚至有替代某些传统分离方法的趋势。但纳滤技术还不够完善,还有一些问题需要解决:①在材料和制备方面,需要进一步提高有机膜的抗污染和易清洗性能,延长膜寿命,提高膜的耐试剂、耐热、耐氧化性能,降低制膜成本,提高膜的分离精度,能在百量级分子范围内有3～4个截留级别,另外,无机材料具有更大的研发空间:a.开发新型高通量无机膜,国外新开发的金属微波膜的通量是传统多孔烧结金属膜的3～4倍,而过滤效果不受影响;b.制造有机-无机混合膜,使之兼具有机膜与无机膜的长处,把二氧化锆颗粒参入聚砜的网状结构中能形成有机-无机矿物膜,极大提高了膜通透性能;②在NF工艺方面,重在集成工艺的开发和过程优化,开发能够充分发挥膜性能的膜组件以及完善的操作系统,摸索各个应用领域的膜洗净技巧,进一步扩大NF的应用领域;③在机理研究方面,采用新的数学工具和测试手段,从传质过程和微观结构两方面模拟纳滤过程,熊日华等将神经网络的计算方法应用到膜技术领域,为膜过程的研究提供了一种全新的表达工具。
另外,综合前人的结果,将有孔理论和无孔理论相结合,将对中性溶质的理论和对带电离子的理论相结合,将基于材料科学的微观结构缩聚理论和对过滤试验的模拟结果相结合,也是未来研究纳滤理论的方向之一。
我国纳滤技术起步很晚,经过近10年的研究,相继开发了CA-CTA纳滤膜、S-PES涂层纳滤膜和芳香族聚酰胺复合膜等品种(但都处于实验室阶段),对其在水软化、染料和药物除盐等领域中的应用以及膜性能的表征、污染机理和防治及特种分离进行了研究,并取得了一些初步成果。就我国目前现状而言,在此方面亟待解决的主要有两方面:①制膜技术,我国的制膜技术还处于实验室阶段,建议加大制膜技术的研究力度,打破国外垄断,降低用膜企业的生产成本;②膜污染问题,可从研制新材料和优化NF使用工艺两方面着手,降低污染,,延长纳滤膜使用寿命。
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