刍议膜技术在化工废水处理中的应用

2016-03-16张雪珠

环球市场 2016年4期

关键词：电渗析膜技术酯化

张雪珠

新疆化工设计研究院有限责任公司

刍议膜技术在化工废水处理中的应用

张雪珠

新疆化工设计研究院有限责任公司

随着我国工业的快速发展，工业废水的处理日益成为一项核心的工作。本文主要对膜技术在工业废水处理的应用进行了客观的分析。

膜技术；工业废水；聚酯酯化

前言

膜技术具有低能耗高效，无污染等优点，因此在多领域得到应用。本文以膜技术在化工废水处理的意义为出发点，将膜集成和化工生产二者的过程进行有机结合，进而实现废水中有害成分的显著降低，并且最大限度的回收废水中的有利资源。本文对膜技术在化工废水处理的应用进行了相关分析，最后在此基础上对相关技术进行了介绍，希望能给相关人士增进一些了解。显然，科技在不断发展，膜技术也在不断的更新和完善，该技术的应用范围一定会进一步扩大，其发挥的作用也会更加明显，有利于化工产业的进一步发展。

1　膜技术及工业废水的相关概述

1.1膜技术的基本概念

膜技术是我国在工业废水处理中应用最为广泛的一种手段，其是通过某种较为特殊的半透膜进而对水中分子或离子进行有效分离，是新型的流体单元操作水处理技术。在 20 世纪初期，膜技术成为水处理领域的核心技术，截止到目前已取得令人瞩目的快速发展。我国现阶段常用的膜技术较为多样化，有电渗析、微滤及反渗透等形式，其中电渗析膜技术具有节能及便于自动化操作的特点，在我国工业废水处理中占主体地位。

1.2工业废水的主要来源

我国是工业生产大国，在工业生产过程中会消耗大量的新鲜水，经过工业生产的相关流程也会排出大量的废水，这些废水中大都夹带有一定数量的生产原料，由于工业生产行业的不同，有些工业废水中也会含有中间产品或少量成品，例如电镀或冶金行业排出的废水中会含有重金属及悬浮物，而炼油行业则含有大量的油类，因此行业和生产工艺不同，导致的工业废水类型也不尽相同。工厂在进行工艺主反应的同时大多伴随着一定的副反应。副反应产物数量较少，有些可以直接回收，但也有一部分副产物成分较为复杂，在回收困难大或回收费用较高的情况下只能将其作为废料排弃，进而造成工业废水污染。冷却水的生产工艺中需要使用大量冷却用水。直接冷却是冷却水和物料直接接触，极易造成工业废水。间接冷却的冷却物料虽不与冷却水直接接触，但其中需要加入杀藻剂、防腐剂等化学物质，故使冷却水受到不同程度的污染。

2　膜技术的意义

膜技术具有低能耗、高效，无污染等优点，因此该技术得到了较为广泛的应用，当前应用涉及生物化工、制药以及食品生产等领域，尤其在生物化工的节能降耗、生产加工以及清洁生产方面发挥巨大的作用。目前膜技术包括超滤、纳滤、微滤以及反渗透等技术，其中膜蒸馏、膜吸收以及渗透汽化等膜技术过程得到了广泛的应用，膜技术可以将有机化合物、生物大分子以及无机盐等各类物质进行有效分离，这种膜技术一方面可以有效处理和回收废水中的各种有价值的资源，另一方面也降低了化工废水处理的成本，从而实现了对化工废水的深度处理，是我国化工废水处理的关键技术。

3　膜技术在化工废水处理的应用

3.1聚酯酯化废水处理技术

聚酯酯化废水处理技术属于膜技术的一种，聚酯酯化废水处理技术是利用酯化反应对化工废水的聚酯进行处理，聚酯生产废水是聚酯生产中的酯化反应所产生含有有机物的废水。聚酯酯化废水处理技术可根据聚酯装置将聚酯生产废水进行分类处理，然后采用汽提技术将乙醛等有机化学大分子初步脱除，进而将乙醛等有机化学大分子进行冷凝收集。考虑到乙二醇的含量比较低，采用精馏技术冷凝收集乙二醇会消耗大量的能量。所以选择合适的反渗透膜并进行优化操作，对乙二醇进行冷凝压缩，最后通过精馏纯化的方式来对废水中的乙二醇进行收集，收集完成后进入汽提塔，乙醛等其他大分子有机物从汽提塔排出进行收集，乙二醇等有机化学成分在塔底富集，废水从汽提塔底部引出，然后经过两级换热降温，换热降温时通过一级反渗透膜对透过液进行降温，冷却后进入超滤系统，再经过超滤系统处理后，进入下一级反渗透系统，通过高压泵进行增压使其进入反渗透膜堆，处理的透过液可直接进入二级反渗透系统，在二级系统处理过程中透过液要进行浓缩，二级透过液返回到一级进料泵或一级的原料罐入口，浓缩的透过液进入精馏塔进行提取，提取后的透过液进行回用。本工艺可以有效提升化工废水的可生化性，能够很大程度降低化工污水处理成本。

3.2聚酯树脂废水处理技术

聚酯树脂是二元酸与二元醇或多元酸与多元醇浓缩的高分子化学物质。聚酯树脂技术主要处理化工废水中的聚醋树脂等有机大分子，从而回收化工废水中的乙二醇等有机物质，现在化工企业处理聚酯树脂废水主要用精馏回收法、有机物氧化法、生化氧化法等处理技术，聚酯树脂废水处理技术是采用汽提工艺将容易挥发的大分子化学成分进行脱除，再利用反渗透技术对多元醇或二元醇进行压缩，从而进行回收。聚酯树脂废水处理技术是使用过滤或离心技术对酯化聚合废水中的悬浮聚合物进行回收，然后在滤液里加入絮凝剂使之沉降，将处理后的清液导入汽提塔，乙醛等大分子化学有机成分从汽提塔顶处排出，乙二醇等重分子化学物质从塔底引出，然后进行两级换热降温并冷却凝结，把凝结的透过液导入超滤系统，经过超滤系统处理后的废水进行进入下一级反渗透系统，通过高压泵进行增压使其进入反渗透膜堆，处理的透过液可直接进入二级反渗透系统，在二级系统处理中透过液要进行浓缩，二级透过液返回到一级进料泵或一级的原料罐入口，然后将浓缩的透过液导入精馏塔进行提取，提取后的透过液进行回用。本工艺有效回收利用大量乙二醇，使新戊二醇等有效资源得到回用，从而大大减少化工废水中的乙二醇与乙醛等的含量，也大大降低工业废水后期处理的负荷。

3.3超滤废水处理技术

膜分离技术是我国处理制浆造纸工业废水的主要技术手段，其中超滤的效果最为突出。超滤利用超滤膜的不同孔径进而实现对工业废水溶液中相关物质的物理筛分。采用超滤法处理纸浆废水较其他生物处理法相比具有一定环保意义，可有效杜绝排放的工业废水对环境造成二次污染。据研究调查显示，工厂采用超滤法处理纸浆厂的漂洗出水，有害离子被有效滤出，同时再采用漂白装置将氯化合物的含量控制在合理范围内，实现造纸厂废水的循环利用。

3.4电渗析废水处理技术

电渗析以直流电力为主要推动力，利用阴阳离子交换膜对阴阳离子的选择透过性，移出水溶液中的相关离子，它是将电渗析法与离子交换法结合起来的一种水处理方法，即在电渗析的除盐室中填充阴阳离子交换剂，利用电渗析过程中极化现象对离子交换填充床进行电化学再生，它兼有电渗析技术的连续除盐和离子交换技术深度脱盐的优点，又避免了电渗析技术浓差极化和离子交换技术中的酸碱再生等带来的问题。填充床电渗析淡水室装有混合阴、阳离子交换树脂或装填离子交换纤维等，两边是浓室（与极室在一起）。它的工作过程一般分为三个步骤：（1）离子交换过程，淡水室中的离子交换树脂对水中电解质离子的交换作用，达到去除水中的离子；（2）离子选择性迁移，在外电场作用下，水中电解质沿树脂颗粒构成的导电传递路径迁移到膜表面并透过离子交换膜进入浓室。