无机陶瓷膜在工业废水处理中的应用

中国陶瓷工业

２０１０年８月第１７卷第４期ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＡｕｇ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．４

文章编号：1006-2874（2010）04-0062-03

无机陶瓷膜在工业废水处理中的应用

刘艳娟

（唐山学院环境与化学工程系，唐山：０６３０００）

摘

要综述了陶瓷膜分离技术的特点及在工业废水处理中的应用。并对陶瓷膜在废水处理领域应用出现的问题及解决办法作

了阐述。关键词无机陶瓷膜，工业废水，应用，膜污染中图分类号：ＴＱ１７４．９文献标识码：Ａ

去除率达到了96.8%~99.0%，并显著提高了后续生化处理工

１前言

我国工业废水产生来源很多，构成成分复杂，性质多变，按处理等级可分为一级处理、二级处理和深度处理，目前我国工业废水一般采用生物化学法处理，以厌氧与好氧结合的工艺为主要处理单元，但存在占地面积大、装置结构复杂、处理周期长等缺点。而无机膜具有耐高温、耐强酸强碱和有机溶剂、耐微生物侵蚀、机械强度高、孔径分布窄等突出优点，在水处理领域应用具有广阔的发展前景，无机膜可以在苛刻的条件下进行长期稳定的分离操作，特别适合工业废水的处理[1]。尤其对于那些难生物降解的、含有某些特殊污染物质的工业废水更适宜采用无机陶瓷膜处理。

艺的效率，使厌氧好氧处理时间均缩短了2h，降低了运行费用。

2.1.2纺织废水

纺织染色工程均以水为介质，需要多次水洗，用水量大，在印染过程中各工序排出的废水含有的污染物主要为悬浮物、有机物、燃料、还原漂白剂、重金属以及色度燃料等，同时处理难度很大[4]。Soma[5]等人利用无机微滤膜处理印染废水，结果表明，在压力0.5~1MPa，错流速度3~5m/s，不溶性染料去除率大于98%，在陶瓷膜工业试验中染料和COD的去除率达到了80%和40%，膜通量达到260~280L/m2·h·MPa。在一定程度上降低了后续处理负荷。２．２在废水二级处理中的应用

废水传统的二级生物处理存在一些问题，比如抗冲击能力差，占地大，系统不够稳定，处理后水质不够理想，对有些特而用陶瓷膜替代传统的二级生殊物质(如N,P)处理效果差。物处理工艺，具有固液分离效率高、能耗低和工艺简单，易于自动化等特点。主要可应用于生活污水的处理、低浓度重金属废水以及含油废水等方面的处理。2.2.1生活污水

Kyu-HongAhn等人利用Al2O3-TiO2膜处理生活废水，废水来源于宾馆用水，错流速率为2.5m/s，经过处理，TOC、COD和NTU的去除率分别达到58.5%、68.0%和96.8%，而SS去除率接近100%。处理后的水达到当地回用水的质量标准，可作为冲厕用水。2.2.2低浓度重金属污水

重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。聚合物强化膜分离技术具有能耗低、处理效率高、操作简单等特点。姚春鸣[6]采用聚合物强化陶瓷膜处理低浓度重金属废水，研究结果表明，当聚合物/金属离子质量浓

２在废水处理中的应用

２．１在废水预处理中的应用

对于含有高浓度难降解的有机废水，采用预处理手段，既可以降低或去除部分有毒有害的有机物改善其生物降解性，又为后续处理创造条件。例如染料工业废水、农药废水、制药废水、焦化废水等除含有浓度很高的有机污染物外，还含有很强的酸、碱性物质、盐类和色度，在进入生物处理系统之前应采取预处理措施。2.1.1油脂废水

食品加工过程排放的废水中含有皂角、油等脂肪物含量较高且处于乳化状态，在物化预处理时需要消耗大量化学药剂，废水处理成本较高[2]。王有志[3]等人采用陶瓷膜-生化组合综合处理油脂废水，结果表明，膜面流速为3.0m/s、过滤压差0.15MPa，对碱炼洗涤废水的COD去除率达到97.3%，油

收稿日期：2010-04-01

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２０１０年第４期中国陶瓷工业６３

表１化工废水处理结果

Tab.1Treatmentresultsofwastewaterfromchemicalindustry

膜种类氧化锆管式超滤膜

膜孔径/nm30~50

通量/(L·m-2·h-1)

432

过滤压差/MPa0.12

膜面流速/(m·s-1)5.12

清洗方法0.01％OP水溶液和1％

NaOH水溶液

对污染物去除效果油的去除率>79%，COD

去除率>50%。

度比P∶M≥5，5

2

上，渗透通量均大于140L/(m·h)。2.2.3含油废水

工业含油废水包括油田采出水、金属表面清洗水、石油化

浊度理后的水质满足印染废水回用水水质要求，其中COD、和色度去除率分别达到85%、98%和95%，将处理后水全部回

用于生产，对印染产品质量无影响。马春燕，杨波[14]等人将轻污染的印染漂洗水作为处理对象，采用水解酸化-好氧生化-生物滤池-陶粒过滤-陶瓷膜过滤工艺。研究结果表明，系统处理出水水质稳定，COD和色度的去除率分别达到80%和90%以上，出水可回用于生产工序。马春燕，奚旦立等人[15]应用陶瓷膜作为支撑体，再用高岭土进行动态涂膜，对针织印染废水的生化出水进行深度处理。结果表明，操作压力为011MPa、错流速度为115m/s时处理效果最佳。

2.3.3制药废水

张春晖[16]等人应用陶粒过滤-陶瓷膜组合对止咳糖浆制药废水深度处理，COD1000～2000mg/L，BOD5400~1000mg/L，在陶粒柱反应器选用粒径为1～2mm的陶粒滤料,陶瓷膜反应器选用孔径为2～3μm陶瓷膜的条件下，废水经陶粒过滤-陶瓷膜组合处理后,其BOD、COD、SS和氨氮指标均可稳定达标排放。

工厂排放的生产废水、各种润滑剂废水等。含油废水具有难降解、易乳化等特点，常规方法很难处理。Simms等采用了高分子膜和Membralox陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行处理，悬浮物浓度为73~290mg/L，油含量28~583mg/L的含油废水，通量1400~3370L/(m2·h)，操作压力0.04~0.26MPa，膜面流速2~3m/s，出水中的悬浮物和油的含量降至1mg/L和5mg/L以下，并且随着污染物质浓度的增加，膜通量减小。2.2.4乙醇发酵废水

以木薯、瓜干和玉米等为原料，吨酒精排放高浓度废水13～16t，COD约5～7万，BOD52～4万。申屠佩兰[7]等人采用陶瓷膜处理乙醇发酵废水的工艺条件研究，结果表明，孔径为200nm的膜管在错流速度为5m/s，操作压力0115MPa时，膜通量大于700L/(m2·h)，COD去除率达80%，SS截留率在99%以上。

２．３在废水深度处理中的应用

工业废水水质成分复杂，采用传统的二级生物处理后，有些污染物不能达到排放要求，为进一步去除废水中的某些特殊的污染物，需再进行废水的深度处理。废水经深度处理后可回用于生产，在一定程度上能缓解淡水资源的紧缺局面。2.3.1化工废水

化工污水经物理、生化二级处理后，可去除其中大部分易生化降解、易沉淀的物质，仍含有一定量的悬浮物质、油类等。化工废水深度处理技术较多，其中部分处于实验室研究阶段，如BAC、BAF、O3-BAC等[8-10]，部分已得到工业应用，但存在一些难以克服的缺陷，如吸附法虽可得到优质的净化水，但吸附剂价格昂贵，再生困难[11]。王树勖[11]等人采用陶瓷膜深度处理化工废水，结果见表1。2.3.2印染废水

气浮、混凝、氧印染废水一般处理方法有物化法（如吸附、化、电解等）和生化法及它们的组合，鉴于印染废水水质的特

殊情况，目前单一废水处理技术处理效果均不太理想。所以多技术联用，如陶瓷膜过滤技术与其他技术联用已成为印染废水处理技术的发展趋势[12]

史智国等人[13]将轻质废水作为处理对象采用生化-陶瓷膜过滤工艺对棉印染废水进行深度处理后回用，在生物处理出水后增加自主开发的陶粒-陶瓷膜过滤工艺，结果表明，处

３膜污染

陶瓷膜在工业废水处理中使用中的最大问题是膜污染。

膜污染来源于两个方面，一是不可逆污染，是由于不可逆吸附、堵塞引起的污染；另一方面是可逆污染，主要是由于可逆的浓差极化导致凝胶层的形成，二者共同造成运行过程中膜通量的衰减。减轻膜污染的方法主要包括：料液预处理、优化膜分离操作水力条件、与其它水处理技术相结合减轻膜的污染等。在我国,存在人均水资源少,水需求量大,水环境污染严重等问题,陶瓷膜技术在此问题的解决上可以发挥重要作用,所以,陶瓷膜技术在水处理领域有着巨大的市场发展空间。

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16张春晖,朱书全,齐力.应用陶粒过滤陶瓷膜组合对止咳糖浆制药废水深度处理的试验研究.环境工程学报,2008,2(8):1066~1068

APPLICATIONOFCERAMICMEMBRANEININDUSTRIAL

WASTEWATERTREATMENT

LiuYanjuan

(DepartmentofEnvironmentalandChemicalEngineering,TangshanCollege,Tangshan063000)

ABSTRACTThecharacteristicsandprincipleofceramicmembranewereintroduced,andtheapplicationsofthistechnol－

ogyinvariousfieldsofindustrialwastewatertreatmentwerealsosummarized.Theproblemsandsolutionsintheapplicationofceramicmembraneforwastewatertreatmentwerereviewed.

KEYWORDSceramicmembrane,industrialwastewatertreatment,membranefouling,application

ReceivedonApr.1,2010

LiuYanjuan,E-mail:[email protected]