膜工艺在工业废水回用中的应用

1、膜工艺在工业废水回用中的应用褚红（杭州水处理技术研究开发中心，杭州310012 ）摘要：本文主要介绍了膜集成技术在工业废水再生回用的情况，通过对已开发成功的典型 项目介绍中分析运行特点和优势，膜技术用于工业废水再生回用中，在实现水资源回用的同 时，还有望回收有用物质，从而减少和避免废水的排放。体现了经济效益相当可观，总结并 展望先进的膜集成工艺的发展方向，膜分离技术等新兴技术的开发应用，使得清洁化生产和 工业废水处理回用成为企业提高生产技术水平、降低生产成本、提高经济效益的有力武器。 关键词：膜集成技术，工业废水，再生回用1、刖言工业废水中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程

2、 中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的 污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。目前，工业废水回用的技术水平总体较低，以传统的三级处理（混凝沉降 +砂过滤+活性炭过滤）为主，膜分离技术尚处于推广阶段；绝大部分的回用水 因水质问题只作为循环冷却水使用，少量深度处理的水作为工业用水（如软化水） 回用于生产线上，这部分主要采用了膜处理工艺；以特大企业为主的行业（如钢 铁、石化、造纸、发电等）回用率高，小企业相对集中的行业（如电镀、印染等） 回用率较低。随着我国城市化进程的加快和21世纪可持续发展战略的要求，工 业废水的循环利用已是大势所趋。2、膜分离技术在工业废

3、水再生回用中的应用工业废水杂质成分复杂：有机物、无机物；毒性物质；有用物质。处理方 法：物理的、化学的、生物的、物化的、生化的；膜分离技术特点：高效净化、 回收有用物质、低能耗；是最具潜力的工业废水处理回用技术。目前已应用的领 域有：RO/NF用于电镀废水处理回用，回收竦、铜等贵金属；UF用于电泳漆的回收，渗透液回用漂洗；UF/NF/RO用于印染工业废水回用、PVA的回收、染料的回收；UF/RO用于纺织工业羊毛洗涤废水处理；UF/RO用于造纸工业回收木质素、糖类及废水回用；UF/MF用于石化行业含油废水处理；UF/NF/ RO/ED用于食品行业果汁澄清、糖液过滤、发酵液澄清、大豆蛋 白生产、大

4、豆深加工废水处理回用并回收低聚糖等等；NF用于精细化工废水回用并回收染料；UF/NF/RO/ED用于医药行业医药中间体的回收和水的回用；海带浸泡水中回收甘露醇及废水的回收；UF/NF/RO/ED用于更多的领域工业废水的传统处理法水较难循环利用，不仅交纳大量的排污费，大量的水 被排放，造成水资源的极大浪费，产品成本高，影响竞争力。膜分离技术在近几 年的研究开发中，已应用于电镀、化工、造纸及食品等工业领域，取得了重大突 破，显示了膜集成工艺在工业废水回用中的优势地位。3、膜分离在电镀废水处理中的应用在工业生产电镀废水中含有大量重金属离子、少量有机物等杂质。这些废 水若直接排放，将严重污染环境。目前

5、老电镀厂家主要采用原传统工艺加药沉降 法，重金属回收困难、处理成本高；治理不彻底、二次污染；受排污总量限制， 难以扩大再生产，纷纷用已成熟应用的膜工艺改造废水处理系统，杭州水处理中 心已在长沙力元、南孚电池、宁波科宁达、宁波光华电池、江南电镀中心及无锡 恒立等项目中采用膜集成技术回收废水中的竦、铜等重金属，并将透过水回用于 电镀工艺中。3.1南孚电池工程基本情况企业对电镀竦废水进行回收利用，采用膜分离回收竦。不但可以减少污染物 排放，还可以回收竦产生效益，变废为宝，每年回收竦值112万元左右。污染物镀镍漂洗水酸碱漂洗水PH污染物镀镍漂洗水酸碱漂洗水PH5689Ni2+350mg/L8 mg/L

6、有机物少量少量规模72m3/d144m3/d废水主要污染物浓度:指标镀镍漂洗水酸碱漂洗水镍截留率398%398%水回收率395390%回用电导W10p s/cmW10p s/cmNi2+320g/l膜处理系统技术指标:3.2工艺流程简图:镀镍漂洗废水镀镍漂洗废水Ni2+ 350mg/l回用至电镀槽回用至电镀生产缪（Ni2+l20g/l ）（电导率W10p s/cm）酸碱漂洗废水900酸碱漂洗废水900p s/cm（电导率W10p s/cm）本方案的特点：镀竦漂洗废水不但对水资源进行回收，而且回收竦资源。对 镀竦漂洗水和酸碱漂洗废水分质分流进行处理，避免对竦回用的影响。对酸碱漂 洗废水，由于水中

7、杂质多会影响回用工艺，只考虑水的回用。镀竦漂洗工艺中为利用反渗透膜脱盐率高的特点，设计两级反渗透工艺达到 回用水要求，而浓缩液在高浓度的含盐量下，为降低运行压力，提高浓缩倍率， 我们选用了低压的纳滤膜，部分循环后浓度高的透过液不直接进二级反渗透膜， 可直接去化学法处理，回用竦的质量由于选用了纳滤膜而提高了纯度。为达到高 浓缩倍数下膜运行的稳定性，设计内循环与外循环相结合，连续运行和间断运行 相结合，工艺灵活先进，设备维护简单，自动化程度高，能较理想的实现电镀竦 漂洗废水的资源化。3.3经济分析南孚电池膜分离项目运行费用和收益一览表运行费用回收收益设备投资100万元水回用率90%电费（运行功率4

8、8KW）0.7元/度硫酸竦价值3万元/吨膜元件平均使用寿命2年回收水量65340m3/年劳动力（三班运行制）12000元/年.人回收硫酸竦量37.62吨/年年电费支出21.88万元水回收收益32.67万元年人工费（按4人计）4.8万元竦回收收益112.86万元年膜更换费11.5万元收益合计145.53万元年设备折旧（10年等额）10.0万元年净收益83.15万元运行费用62.38万元项目投资回收期1.20 年通过经济分析，在电镀行业应用膜处理回用有价物只需一年多就收回投资。该膜集成工艺已在许多电镀厂应用，运行效益显著。4、膜法废水回用技术在化工行业中应用在化工行业中往往产生一些具有强酸、强碱或

9、强腐蚀性的废水，而这些酸碱 不能直接排放，传统的中和法，只会消耗更多的酸碱，因此我们在回用废碱的工 艺中应用了海水膜工艺技术，使碱达到有效回用浓度。4.1工程情况介绍：在万通:拟薄水铝石生产中会产生浓液和稀液两种废碱液,，这 两种废液若作为废水进行环保处理，需要耗用大量的酸液，同时大量的碱资源被 作为废物处理，造成极大的浪费。设计料液处理量：280ms/d，碱度约为40g/l左 右（以Na2O计）;洗液共146m3/d，碱度约为6.5g/l左右（以Na2O计）；要求碱度达 到 80g/l，4.2工艺流程示意图浓缩碱液3#膜脱盐系280m3/d*2#RO膜浓缩系统一透过水高压泵30m3/d2#

10、循环泵160m3/d【浓液箱】二增压泵一保安过滤器一2#高压泵150ms/d 浓缩水回用本方案的特点：根据实验结果，在截流率、比重、灰份等指标都达到要求的前提下，采用较为致密的反渗透膜使系统不仅容易达到浓缩所需要的倍数，而 且运行稳定性好。高压泵可以采用变频器控制运行，在满足膜系统本身的要求， 减轻浓差极化的同时减低能耗。系统采用循环浓缩，使每支膜元件的负荷更均匀， 膜浓缩系统的效率更高，同时保证运行参数最优化。应用海水淡化膜技术，使碱 浓缩倍数达到工艺要求，选择循环水泵来节省电耗。由于系统运行水量小，应用 海水淡化的能量回收，还不足以达到每支通的通量要求，为此循环泵更适合回收 率高、膜面积大

11、的系统。循环泵保证了膜的有效产水通量，膜的数量变化较灵活 通过增加膜来降低运行压力，从而保证浓缩倍数。在运行中注意膜的清洗工艺，避免直接加酸产生废碱液中大量铝离子的 结垢，在运行中需严格调节PH值，让膜保持稳定的运行状态。4.3经济分析废碱液膜分离项目运行费用和收益一览表运行费用回收收益设备投资199万元水回用率64%电费（运行功率150KW）0.7元/度回收工艺水价值2元/吨膜元件平均使用寿命2年水回收收益18.2万元年电费支出69.3万元碱回收收益376.2万元年人工费（按8人计）9.60万元收益合计394.4万元年膜更换费80万元年净收益199.1万元运行费用合计195.3万元项目投资回

12、收期1年该工艺路线适合于更多有价物的回用中，目前正广泛应用于各类型的浓缩 回用工艺中，对含盐量很高的水，耐压高的碟管式膜，可以做到20MPa的高压， 进一步提高了回收率，因此，该工艺在高盐量的浓缩中非常有优势。5、膜技术在食品工业废水处理中的应用目前，国内大豆分离蛋白生产厂每年排放36万吨废液。在大豆分离蛋白后 排放的高浓度乳清有机废液中除含有1%左右的低聚糖外，还含有大量的蛋白， 其COD达1500022000mg/l，这种废液不经处理直接排放，会严重污染环境， 一些离城市较近的厂家，已被环境部门下令停产关闭。采用膜集成技术处理大豆 分离蛋白废水后，既从废水中提取了低聚糖，又将废水中含有的蛋

13、白回收，同时 净化过的废水95%可作为回用水。杭州水中心在金锣集团成功应用，将1%低聚 糖浓 缩至8%以上并提取出来，已投产两年。工艺流程简图如下：电渗析除盐一离子交换除盐及脱色一超滤净化一反渗透浓缩工艺特点：经电渗析器处理后废液中大部分离子已被脱除，但蛋白、低聚 糖等有机物没有损失。离子交换能去除废液中有机物及盐分；超滤能分离大分 子量的物质并净化水质；经两道膜处理后的废液再进入超滤装置，利用超滤分 离大分子的原理将分子量较大的蛋白与废液中所含的低聚糖分离出来，并将含 有低聚糖的废液进行进一步的净化，为废液能进入反渗透装置创造条件。反渗 透能脱除90%以上的水分，对低聚糖进行浓缩，透过液进行

14、回用；废液经过反 渗透装置的处理后，透过液已成为很干净的纯水，可回用于前面生产大豆分离 蛋白的工序中，浓缩液中含有8%以上的低聚糖，透过液低聚糖0.1%，再经 后处理后即可出产品。采用膜集成技术处理大豆分离蛋白废水，使废水处理后回用，并从中提取高 附加值的低聚糖，是一项环保、节能的废水处理及资源化技术。由于从废水中提 取了高附加值的低聚糖，同时处理过的废水水质远远优于中水回用的标准，回用 到前面的生产工序中，节约了大量宝贵的水资源，减少了绝大部分的COD排放。 金锣集团年产大豆低聚糖已达5000吨，是全国最大的大豆低聚糖生产企业。该集成技术已述已广泛应用于氨基酸、发酵液等的回用中，使膜技术的应

15、用 有了经济可行性，并且在清洁生产中发挥了膜技术的优点。6 .膜技术在电子工业废水处理的应用彩管业废水含聚乙烯醇、清洗剂、CaF2等有机、无机杂质，技术难度大，在乐 金飞利浦曙光电子有限公司的3200吨/天的项目实施中，我们采用特殊优化的反渗 透装置设计，确定适当的运行工艺和运行参数。通过清洗试验优化选择适宜的经 济、有效的清洗剂配方来恢复反渗透装置的产水通量，保持了反渗透装置长期稳 定的运行，是膜技术在该领域应用的重大创新。年回收100万吨彩管业废水的废 水资源化项目于2004年投入生产，已成功稳定运行两年。该项目回收废水的同时回收了废水中的余热，治理了废水，又节约了能源， 投资回收期约1.

16、5年，取得了十分显著的经济效益和环境效益。目前，用超滤作为预处理结合反渗透或纳滤来回用工业微污染水的膜工艺， 已应用在许多工业处理中，如纺织业的羊毛洗涤液的回用，印染和造纸业废水的回 用，钢铁和冶金工业废水的回用等等，该膜技术将会全面推广应用。7、工业废水再生回用的趋势随着社会的不断发展，环境污染问题也日益严重，人类活动带来的环境影 响已超过了环境所能承受的水平，在新世纪里，保护人类的生存环境，实施可持 续发展战略已经成为国际社会“和平与发展”永恒主题的主要内容之一！中国 21世纪初可持续发展行动纲要明确提出“推行清洁生产，进一步减少污染物排 放量；实行流域污染物排放总量控制，提高污水处理率，

17、在一些行业推行污水零 排放;”“发展环保高技术，加快研发和推广适合国情的重污染行业污染治理技术 工艺，提升我国整体产业水平和水污染治理水平。”近年来，国内外相继有上规 模的膜分离工程上马并投入使用。进一步提高工业废水再生回用量；实行清洁化 生产大幅度降低耗水量；提高工业废水再生回用的技术水平，得到深度处理回用 水，使水资源得到充分的利用；充足而稳定的水源将为国民经济进一步发展作可 靠的保证。膜分离技术等新兴技术的开发应用，使得清洁化生产和工业废水处理 回用成为企业提高生产技术水平、降低生产成本、提高经济效益的有力武器。在废水处理方面，在环保行业，采用膜技术进行废水处理及资源化刚起步， 前景十分广阔，主要的制约因素在废水的性质和处理的成本上，有针对性的进行 膜技术在某些废水处理中的应用研究，开发出适用于废水处理的膜集成技术，对 膜分离技术在环保行业的运用，将起到极大的推动作用。总结膜法废水再生回用技术可