金东纸业有限公司10000m3/d造纸废水回用项目

相比传统的分离过程，膜分离技术具有操作简单方便、能耗低且无污染的特点。近年来，膜分离技术被广泛应用于制备超纯水、处理工业废水、生化技术、医药、食品加工、环境保护等领域，尤其是在处理工业废水中，膜分离技术获得到了空前的发展。本文将介绍膜分离技术应用于电镀废水、印染废水、PVC离心母液废水和造纸废水的处理。

膜分离技术在电镀废水中的应用

电镀作为一种表面处理技术，通过电镀最终获得装饰和功能性镀层的效果。电镀行业在国民经济的发展过程中扮演着重要的角色。电镀的原材料主要为重金属和一些毒性较大的添加剂，导致电镀生产工艺排放大量的有毒水，严重污染水资源和生态环境，从而制约了电镀行业的可持续发展。目前电镀行业的主要特点是：电镀企业数量多、排放废水污染重、水及金属资源回用少、能耗高等。

传统的电镀废水处理工艺的劣势在于：（1）成本高，水费、污水处理费、排污费成本高，影响企业及行业的竞争力；（2）资源浪费，水及贵金属无法回收利用，形成资源浪费；（3）环境污染，重金属在生物链中转移、累积，最终危害人类的健康。

楼永通等[1]经过一系列的工程实验，证明了采用膜分离技术浓缩电镀镍漂洗水和回收利用漂洗水中的镍和水资源的可行性。实验结果表明，纳滤（NF）技术对Ni2+的截留率＞97%，反渗透（RO）技术对Ni2+的截留率＞99%。对于[Ni2+]=145 mg/L的进水，膜分离技术可浓缩电镀镍漂洗水100倍以上，经一级NF，两级RO（BWRO、SWRO）浓缩，浓缩液[Ni2+]可达到50g/L，透过液经处理后回用。

图1 浙江嘉名染整有限公司5000m3/d印染水膜法深度处理回用项目

国内的电镀行业应用膜分离技术始于1976年，但真正大规模应用的项目是2000年长沙力元新材料股份有限公司采用膜集成技术回收电镀泡沫镍废水中的镍和水[2]。该项目工程主要是采用膜分离技术，以膜的透过液作为生产工艺回用水—漂洗水使用，膜的浓缩液作为补充液回电镀槽，不仅回收贵重金属资源，而且水的回用率可达100%，实现闭路循环。此项目镍回收率＞95%，回用水TDS＜10 mg/L，浓缩液浓缩倍数＞100倍，吨废水运行成本为6.58元/吨废水。之后，福建南孚电池有限公司采用膜法处理电池钢壳电镀漂洗水，水回收率＞90%，镍回收率＞95%，回用水电导率＜10μS/cm，浓水中[Ni2+]＞25 g/L。

对于综合电镀废水，经过简单的物理化学法处理后，采用膜分离技术可回用大部分水，回收率可达60％~80％，减少污水总排放量，削减排放到水体中的污染物。利用膜分离技术，可从电镀废水中回收重金属和水资源，减轻或杜绝它对环境的污染，实现电镀的清洁生产，对附加值较高的金、银、镍、铜等电镀废水可实现闭路循环，并产生良好的经济效益。

膜分离技术应用到电镀废水中，由于回收重金属和水资源，节约了生产原材料，降低了企业的生产成本，同时减少了排放到环境中的污染物，减轻了环境的负担，改善了环境，是一种清洁生产工艺，符合电镀行业的可持续发展要求。

膜分离技术在印染废水中的应用

我国是纺织印染的第一大国，纺织印染行业是工业废水排放的大户，废水排放总量居全国工业行业第五位。印染废水具有高盐度、高色度、可生化性差等特点，使用常规方法难以处理完全。膜分离技术由于具有分离效率高、节能无污染、工艺简单、操作方便、过程易控制等优点，在印染废水深度处理回用上有很大的发展潜力。

2008年嘉兴柏林顿纺织有限公司的一套染整中水回用工程，通过采用膜集成技术对经生化处理法处理至达标排放的印染废水进行深度处理。此项目设计处理规模3000m3/d，产水量为2100m3/d，产水率为70%。此处理工艺采用的是“自清洗滤器预处理+UF+RO”的组合工艺，超滤（UF）膜采用杭州水处理技术研究开发中心有限公司的改性PP膜，RO采用陶氏渗透膜。整个工程于2008年底投入使用，至今已经稳定运行两年多未更换膜组件，运行管理正常。经UF和RO膜处理后，出水水质稳定，废水回收率达到70%以上，膜前进水CODcr=88~196mg/L，产水CODcr=0~27mg/L，CODcr去除率90%以上，脱盐率97%以上，完全可回用于高质量的印染生产线中，实现废水大部分回用和清洁生产。另外，此项目吨水回用成本仅为2.3元/吨，既减少了废水排放量，又大大降低了自来水的用量，较好地实现了经济效益与社会效益。

图2 杭州水处理中心PVDF-1808中空纤维超滤膜元件

PVDF膜的性能使其在印染废水处理工艺中具有较好的应用前景。2011年，佛山三水大塘污水处理厂将建成处理规模60000m3/d的膜法深度处理印染废水回用工程项目，主要采用UF+RO组合工艺处理经生化后出水，回用水量为40000m3/d。UF膜将全部采用杭州水处理技术研究开发中心有限公司的PVDF膜。RO膜采用的是杭州水处理技术研究开发中心有限公司生产的抗污染反渗透膜元件。

另外，杭州水处理技术研究开发中心有限公司已在生产染料的企业应用国产NF膜，用于染料的脱盐和浓缩方面，膜寿命约为一年。由此可见，NF膜应用于高浓度的印染废水不会有寿命短的问题，从考虑降低运行成本的方面考虑，我们在选择膜上仍可考虑采用国产NF膜。

膜集成技术深度处理印染废水工程上的应用是可行的。可为企业节约大量的生产用水，并减少污水排放，对降低企业成本，提高企业综合经济效益、社会效益和环境效益，促进企业技术进步等方面有着重要意义。尤其在水价越来越贵，排污限制越来越严格的现在，膜法深度处理符合国家节能减排的政策，符合企业生产要求，具有广阔的应用前景。

膜分离技术在氯碱行业PVC离心母液废水中的应用

PVC母液水主要由离心机分离出来的水和冲洗过滤器等的废水所产生。具有水量大、硬度低、氯根低、浊度高、有机物降解难、温度高等特征。且含有聚合过程添加的引发剂、分散剂、终止剂等难降解的有机物，处理难度大。PVC母液的处理方法主要有4种：混凝法可以去除母液中少量的PVC悬浮颗粒，但对可溶性CODcr的去除率很低；生化法一般为传统的活性污泥法处理，使用该法处理PVC母液废水时，PVA降解菌生长速率低，且离心母液中的主要有机物PVA被洗出，处理母液废水困难；超滤膜法运行初期对母液废水的CODcr去除率从200mg/L降至20mg/L，达到回用水的标准，但PVA胶体堵塞过滤孔，超滤膜无法反洗再生；混凝—臭氧法对CODcr有较好的去除效果，但其处理效果不稳定，不适合生产型运行。

谢柏明等[3]在东北某氯碱企业通过实验所做的PVC离心母液处理回用经济效益测算表表明，在节约水、蒸汽、回收PVC等方面，可降低单位成本46.76元/（吨·PVC）。

在中国化工科技基金的支持下，由杭州水处理技术研究开发中心与四平昊化有限公司研发成功的强化预处理+UF+RO+混床组合的集成工艺，成功地实现了PVC母液废水的零排放，为氯碱行业PVC母液废水的资源化应用提供了一条极为有效的解决路线。目前，该工艺技术已成功实现产业化。将PVC离心母液进行深度处理，作为PVC聚合用水回聚合釜进行回用，且水质满足指标要求，将是今后氯碱行业PVC离心母液水处理回用的主要发展趋势。以双膜工艺为核心的，结合物化、生化的组合回收技术将是将来PVC离心母液处理的主导工艺技术。

图3 广东清远市龙湾电镀工业园10000m3/d电镀废水处理项目

膜分离技术在造纸废水中的应用

造纸工业是我国国民经济的一个重要组成部分，同时也是我国水环境污染的主要行业之一。造纸废水具有废水排放量大、废水成分复杂、有机物含量高、SS高、色度高、废水可生化性差、处理难度大等特点。其中，蒸煮废水的环境污染最严重，占整个造纸工业污染的90%。

造纸废水的常规处理方法主要有：物理法、化学法、物化法和生化法。与常规处理方法相比，膜法处理造纸废水具有明显的优点：占地面积小、设备投资省、运行管理简单、操作维护方便、操作环境卫生、能耗低、处理效益高等。褚红等[4]通过实验研究了超滤及反渗透组合工艺处理造纸废水，结果表明，用UF+RO组合工艺处理造纸废水，可使平均脱盐率达97%，水回收率为75%，整体系统的回收率达到70%以上。该工艺对造纸行业的可持续发展具有重要意义。

2007年，金东纸业10000m3/d造纸废水处理回用项目建成。该系统主要针对厌氧/好氧交替生物处理法处理达标排放的造纸废水，应用膜法实现废水循环回用。该系统已经稳定运行3年多，放流水回用率可控制在70%以上，出水水质透明无色，SS及CODcr极少，完全可回用于造纸生产线中；废水的循环利用为造纸业提供了可持续发展的道路。

利用膜分离技术可从造纸废水中回收水资源，减轻或杜绝废水对环境的污染，减少污水总排放量，削减排放到水体中的污染物，改善环境质量，实现了清洁生产，从而可扩大企业的生产规模，提升企业形象，对造纸行业的可持续发展具有要意义。造纸厂采用传统二级处理与膜法膜集成技术相结合的方法，使运行更稳定，整体投资省和运行成本低，又能保证回用水的水质要求，并回收废水中的余热。造纸废水膜法回用符合国家产业政策导向，在行业内具很较强的推广意义。
　　
结语

和其他的工业废水处理方法相比，膜分离技术具有高效、节能、设备简单、操作方便等优点，因而其在工业废水处理领域具有较为广泛的应用，并呈现出有着较为广阔的应用前景。如今国内外工业废水种类繁多，废水成分复杂多变，任何单一技术的处理往往达不到理想的效果，必须重视膜分离技术与其他水处理技术的集成工艺研究，发挥各种技术的优势，取长补短，才能最大发挥膜分离技术对废水进行深度处理回用的优势，形成废水深度处理的新工艺，实现废水回用、资源回收的目的。现在世界水资源逐渐紧缺，很多国家都面临缺水的问题，因此对废水进行处理回用将是未来的重大发展趋势，具有广阔的发展前景。

【参考文献】
[1] 楼永通, 陈益棠, 王寿根等. 膜分离技术在电镀镍漂洗水回收中的应用[J], 膜科学与技术. 2002（4）: 43–47
[2] 楼永通, 陈玲芳, 谢柏明等. 膜分离技术与电镀清洁生产.
[3] 谢柏明, 姜丽彩, 陈栋等. 氯碱行业PVC离心母液处理工艺的现状和发展趋势.
[4] 褚红, 楼永通, 谢柏明等. 膜技术在造纸废水会用中的应用[M], 第三届中国膜科学与技术报告会论文.