膜技術(shù)在造紙廢水處理的應(yīng)用
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摘要：在我國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中，節(jié)能環(huán)保意識(shí)已經(jīng)日漸深入人心，部分水污染嚴(yán)重的行業(yè)領(lǐng)域亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)，造紙行業(yè)就是其一，通過(guò)先進(jìn)處理技術(shù)的應(yīng)用降低造紙水污染問(wèn)題已經(jīng)成為了造紙行業(yè)研究人員的重大課題，本文就膜技術(shù)以及其在造紙廢水處理中的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：膜技術(shù)；造紙；廢水處理；應(yīng)用
膜技術(shù)是一種近些年較為熱門的廢水處理技術(shù)，這一技術(shù)由于操作簡(jiǎn)便、廢水處理效率高，在很多廢水處理工程中得到了廣泛應(yīng)用，而將膜技術(shù)融入造紙生產(chǎn)廢水處理的過(guò)程是提升造紙行業(yè)水污染治理效果的重要措施，在造紙過(guò)程各環(huán)節(jié)廢水中應(yīng)用膜處理技術(shù)可以幫助造紙企業(yè)大幅降低水污染問(wèn)題，為造紙企業(yè)在發(fā)展中提升環(huán)保價(jià)值，為造紙行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造健康的環(huán)境。
1膜分離技術(shù)的原理及特點(diǎn)、分類
1.1膜技術(shù)的原理分析
膜分離技術(shù)就是一種利用橫流式過(guò)濾單元來(lái)實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)分離的技術(shù)手段，這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的功能就是將某些特定有機(jī)物或無(wú)機(jī)物雜質(zhì)從相應(yīng)的溶液當(dāng)中選擇性分離出來(lái)，由于膜技術(shù)具有較強(qiáng)的滲透差異性，利用這種選擇性能可以實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)的分離，當(dāng)特定溶液進(jìn)入設(shè)定好的膜分離器當(dāng)中時(shí)，溶液與膜結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行接觸就會(huì)由于滲透差異的存在而發(fā)生不同程度、不同效率的滲透，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)某一雜質(zhì)的分離與過(guò)濾。而在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)用外界能量作為助推力可以從液體或者氣體混合物中將某一組分進(jìn)行分離或富集，也可以用于組分提純。
1.2膜技術(shù)的主要特點(diǎn)
膜技術(shù)有如下幾大特點(diǎn)：其一就是分離效率非常高，膜處理技術(shù)工序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需處理的廢水只要通過(guò)膜分離器就可以獲得預(yù)期處理效果。其二就是膜分離技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中無(wú)相變，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)較高效率的廢水分離能量轉(zhuǎn)化。其三就是可以在常溫環(huán)境下進(jìn)行膜分離操作過(guò)程，這樣對(duì)于一些熱敏材料的分離處理就非常有用。其四就是膜分離技術(shù)所用的設(shè)備裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，且廢水處理操作也非常簡(jiǎn)便，膜分離器的維修與控制過(guò)程也較為簡(jiǎn)便，并且相對(duì)于其他廢水處理技術(shù)，膜分離技術(shù)設(shè)施的占地較小，在實(shí)際應(yīng)用中受到了廣泛認(rèn)可。
1.3膜技術(shù)的分類
在膜技術(shù)應(yīng)用中可以根據(jù)膜微孔的實(shí)際直徑尺寸來(lái)對(duì)膜技術(shù)進(jìn)行分類，其一是微濾膜技術(shù)，這種膜技術(shù)所用膜材料的孔徑為微米級(jí)別，微濾技術(shù)在制漿造紙環(huán)節(jié)的廢水處理中應(yīng)用并不多見，主要是因?yàn)樵旒堉茲{廢水中的雜質(zhì)多為細(xì)小的纖維結(jié)構(gòu)與膠體，這些物質(zhì)在廢水中的尺寸也都是微米級(jí)別的，這樣應(yīng)用微濾膜就會(huì)非常容易發(fā)生膜結(jié)構(gòu)堵塞，非常不利于造紙廢水處理。其二是超濾膜技術(shù)，超濾膜的一般孔徑尺寸在零點(diǎn)零五微米左右，超濾技術(shù)非常適用于對(duì)廢水中大分子物質(zhì)以及膠體等的去除操作，而超濾技術(shù)在應(yīng)用中可以有效分離廢水溶液中的細(xì)菌。其三就是納濾膜技術(shù)，這一膜結(jié)構(gòu)中孔徑尺寸為納米級(jí)，它可以針對(duì)廢水溶液中納米尺寸級(jí)別的雜質(zhì)分子以及無(wú)機(jī)鹽類進(jìn)行去除，也可以在生活中應(yīng)用于飲用水軟化處理。最后一種就是反滲透膜技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)單價(jià)離子的過(guò)濾與分離，在飲用水生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，而在造紙廢水處理中通常在水循環(huán)系統(tǒng)的末端處理過(guò)程中應(yīng)用。
2膜技術(shù)在造紙廢水處理過(guò)程中的應(yīng)用研究
2.1用于制漿廢液的預(yù)濃縮
膜預(yù)處理制漿廢液可用做多效蒸發(fā)的輔助手段,特別是當(dāng)廢液濃度較低時(shí),使用水通量達(dá)到一定速度或更高的膜將比使用蒸發(fā)濃縮具有更高的經(jīng)濟(jì)效益,并且可以防止結(jié)晶。有學(xué)者用反滲透膜處理亞硫酸鹽制漿廢液,當(dāng)施加4000～6000kPa的壓力時(shí),可將蒸煮廢液的濃度從11%濃縮到22%,能量消耗和生產(chǎn)成本均比多效蒸發(fā)器低。挪威廢水處理技術(shù)人員采用反滲透膜處理亞硫酸鹽廢液,經(jīng)處理后可將廢液的濃度由6%提高到12%,滲透液的固含量?jī)H為0.1%,CODCr負(fù)荷降低了97%,BOD5負(fù)荷降低了94%,處理能力為3600t/d。
2.2處理漂白廢水
漂白廢水含有大量難降解的木素及有毒氯代有機(jī)物,對(duì)環(huán)境中的生物具有強(qiáng)烈的毒性、致畸,致多發(fā)性腦神經(jīng)病變,若未加處理直接排入受納水體,可使水生生物的生理生化、群落結(jié)構(gòu)以及體內(nèi)組織發(fā)生變化。基于以上原因,對(duì)其處理一直是造紙行業(yè)的一個(gè)難點(diǎn)。用超濾處理漂白廢水的應(yīng)用在日本的兩個(gè)個(gè)工廠里已有20多年的歷史,在瑞典的一家亞硫酸鹽工廠中的應(yīng)用也有近10年的時(shí)間了。在20世紀(jì)80年代及90年代早期,超濾就用來(lái)處理硫酸鹽漿廠氯/二氧化氯漂白車間第一段堿抽提廢水。
2.3處理脫墨廢水
廢紙作為一種重要的再生資源,回收利用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益及社會(huì)效益,但要用回收的廢紙來(lái)生產(chǎn)品質(zhì)較好的紙種,需要經(jīng)過(guò)一系列的洗滌、脫墨等操作,在此過(guò)程中,一些顏料粒子、油墨粒子會(huì)溶出,產(chǎn)生一定的污染。部分學(xué)者在進(jìn)行造紙脫墨廢水處理研究中對(duì)超濾膜技術(shù)應(yīng)用的影響因素進(jìn)行了分析，了解到在應(yīng)用超濾技術(shù)進(jìn)行較稀的油墨分散廢水處理的過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度的提升來(lái)優(yōu)化超濾處理的透過(guò)率以及處理效果的穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠?qū)Ρ砻婊钚詣┻M(jìn)行添加來(lái)提升超濾處理的穩(wěn)定效果。在針對(duì)濃度較高的油墨分散體系處理的過(guò)程中，如果使用的表面活性劑太多就會(huì)導(dǎo)致透過(guò)率發(fā)生下降，而穩(wěn)定性也不再受表面活性劑的增減影響，在脫墨廢水處理中應(yīng)用超濾技術(shù)在當(dāng)前還有一些問(wèn)題亟待我們?nèi)ソ鉀Q，處理中進(jìn)料液當(dāng)中所含固體對(duì)于清水回收率有所影響，并且我們?cè)谠旒埫撃珡U水處理過(guò)程中應(yīng)用超濾技術(shù)還需要一些預(yù)處理操作。
2.4對(duì)造紙紙機(jī)白水進(jìn)行處理
在造紙生產(chǎn)中為了降低水耗，提升造紙生產(chǎn)中的水資源利用率，通常會(huì)對(duì)紙機(jī)用水進(jìn)行封閉循環(huán)使用，這樣還能夠?qū)U水中的化學(xué)品進(jìn)行回收利用，并且這樣處理后會(huì)提升造紙循環(huán)中白水的問(wèn)題，進(jìn)而優(yōu)化紙機(jī)網(wǎng)布結(jié)構(gòu)的造紙脫水效果，這樣造出來(lái)的紙張材料干度更高，也就會(huì)減少后期紙張干燥所需的熱能消耗，由于超濾膜技術(shù)可以有效消除廢水中的微黏物質(zhì)，除去廢水當(dāng)中的細(xì)菌，這樣也就能夠降低水處理殺菌劑的使用量，達(dá)到用藥成本的降低。
3未來(lái)膜技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3.1膜性能逐步提高
雖然在當(dāng)前來(lái)講膜技術(shù)還算是一種新興技術(shù)，它發(fā)展時(shí)間較短，但其應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，而膜技術(shù)應(yīng)用中也表現(xiàn)出了一定的吸能缺陷，部分雜質(zhì)的分離效果還有待提升，在未來(lái)科研學(xué)者可以通過(guò)膜復(fù)合技術(shù)以及環(huán)境調(diào)整來(lái)提升膜結(jié)構(gòu)的完善程度，優(yōu)化膜處理性能，從而實(shí)現(xiàn)膜技術(shù)性能的逐漸優(yōu)化。
3.2進(jìn)一步優(yōu)化膜技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用過(guò)程中
雖然膜技術(shù)在廢水處理過(guò)程中操作非常簡(jiǎn)便，我們還應(yīng)積極對(duì)膜技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與技術(shù)突破，使之設(shè)施設(shè)備進(jìn)一步簡(jiǎn)化，合并部分預(yù)處理過(guò)程，并且使之在廢水處理過(guò)程中的應(yīng)用效果進(jìn)一步提升，優(yōu)化膜技術(shù)在造紙工業(yè)廢水處理得到更加便利地應(yīng)用。
3.3積極優(yōu)化膜分離器材料的制造過(guò)程
雖然在我國(guó)廢水處理過(guò)程中已經(jīng)積極應(yīng)用了膜分離技術(shù)，但是在針對(duì)我國(guó)廢水處理過(guò)程的膜材料生產(chǎn)中依然有很長(zhǎng)的路要走，我們要積極學(xué)習(xí)國(guó)外的膜材料制造技術(shù)，融入我國(guó)的膜生產(chǎn)中來(lái)，為我國(guó)廢水處理生產(chǎn)制造更加符合工業(yè)廢水處理過(guò)程的膜分離材料。
4結(jié)語(yǔ)
總之，在我國(guó)很多工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中，水污染處理都是一項(xiàng)繞不開的環(huán)保處理工作，應(yīng)用膜技術(shù)可以提升廢水處理的效率，并且簡(jiǎn)化廢水處理的操作措施，造紙工業(yè)發(fā)展中應(yīng)力膜技術(shù)進(jìn)行廢水處理可以實(shí)現(xiàn)廢水處理的多環(huán)節(jié)應(yīng)用與廢水零排放，不僅可以為造紙行業(yè)發(fā)展贏得好的社會(huì)輿論，還能夠提升廢水處理回用的效率，真正實(shí)現(xiàn)資源高效利用，為造紙工業(yè)發(fā)展優(yōu)化探索健康路徑。
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作者：楊劍清 單位:廣西華泰同益環(huán)保技術(shù)有限公司