雷園園，曹董國(guó)，肖徽松

（杭州齊創(chuàng)環(huán)境工程有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

為增強(qiáng)高鹽廢水資源化應(yīng)用效果，推動(dòng)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展，需要在高鹽廢水資源化應(yīng)用過程中使用適宜的膜分離技術(shù)，結(jié)合高鹽廢水水質(zhì)特征，選擇適宜的膜分離裝置，確保高鹽廢水資源化應(yīng)用效果與預(yù)期目標(biāo)相符。膜分離技術(shù)是當(dāng)前高鹽廢水處理重要技術(shù)手段，需要在現(xiàn)階段著重開發(fā)出價(jià)格低廉、過濾效果更好的過濾膜。開發(fā)出功能更為先進(jìn)的分離器裝置，做好高鹽廢水處理系統(tǒng)防腐蝕工作，從根本上提升高鹽廢水處理效果，確保高鹽廢水處理系統(tǒng)始終處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)，在保障企業(yè)建設(shè)綜合效益中發(fā)揮出重要作用。

1 膜分離技術(shù)概述

膜分離技術(shù)主要就是利用膜材料形成分離邊界，最初被應(yīng)用在軍事、航空航天等高端領(lǐng)域。隨著膜分離技術(shù)日漸成熟，膜分離裝置更多被應(yīng)用在環(huán)保領(lǐng)域，使高鹽廢水能夠在快速高效的處理下實(shí)現(xiàn)回收利用目標(biāo)，具有更為顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益?，F(xiàn)階段，膜分離技術(shù)在危廢處置中心廢水資源化處理、電鍍廢水資源化處理、印染廢水資源化處理、垃圾滲透液資源化廢水處理中均發(fā)揮出了重要作用。

從實(shí)質(zhì)角度分析，膜分離技術(shù)主要就是借助過濾膜的選擇性分離特征，使高鹽廢水中的不同組分能夠?qū)崿F(xiàn)有效分離、純化以及濃縮。相較于傳統(tǒng)過濾技術(shù)而言，膜分離技術(shù)下的分離過程不必添加其他藥劑，能夠更好地實(shí)現(xiàn)廢水資源化處理目標(biāo)，具備更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益[1]。

2 膜分離裝置

現(xiàn)階段，膜分離技術(shù)衍生出了超濾、納濾、反滲透等多種成熟的裝置。其中，超濾膜是一種加壓膜分離技術(shù)，主要就是在一定壓力下使小分子溶質(zhì)與溶劑能夠穿越特制孔徑的薄膜，其余大分子溶質(zhì)不得透過而留在膜的另一端，實(shí)現(xiàn)小分子物質(zhì)純化目標(biāo)。

納濾技術(shù)是處于反滲透分離與超濾技術(shù)之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離技術(shù)手段。納濾下的過濾膜孔徑僅為幾納米，對(duì)于二價(jià)離子的脫除率最高可達(dá)到99%以上。

反滲透過濾膜系統(tǒng)主要就是使用高壓、超高壓卷式復(fù)合膜，配合多級(jí)預(yù)過濾系統(tǒng)、反滲透裝置，有效去除高鹽廢水內(nèi)的絕大部分無機(jī)鹽離子和部分有機(jī)物[2]。在高鹽廢水經(jīng)過反滲透裝置以及后續(xù)其他處理系統(tǒng)處理后，水中絕大部分無機(jī)鹽離子和部分有機(jī)物等雜質(zhì)還可被徹底過濾，確保處理后的廢水能夠最終實(shí)現(xiàn)排放及回收利用水質(zhì)指標(biāo)。

現(xiàn)有反滲透過濾裝置還配合使用了PLC 可編程邏輯控制器，能夠在具體應(yīng)用過程中有效去除高鹽廢水內(nèi)的絕大部分無機(jī)鹽離子和部分有機(jī)物。對(duì)保障高鹽廢水資源化處理效果，從根本上提升廢水處理水平具有重要意義。

3 膜分離技術(shù)在高鹽廢水資源化中的應(yīng)用必要性

隨社會(huì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程不斷加快，各領(lǐng)域環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日漸提高，危廢處置行業(yè)也應(yīng)當(dāng)在原有基礎(chǔ)上執(zhí)行更為嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，真正意義上實(shí)現(xiàn)零排放或近零排放目標(biāo)。在危廢處置中心生產(chǎn)期間產(chǎn)出的廢水多數(shù)為高鹽廢水，廢水內(nèi)不僅含有大量的有機(jī)污染物，還富含著氯、硫酸根、鈉及鈣等離子。現(xiàn)階段高鹽廢水排放問題更加嚴(yán)重，是廢水資源化應(yīng)用的重要目標(biāo)。如沒有對(duì)高鹽廢水進(jìn)行及時(shí)處理，廢水排進(jìn)地表水會(huì)直接威脅水生植物生存環(huán)境，導(dǎo)致水質(zhì)更為惡化[3]。

就目前來看，高鹽廢水處理工作多數(shù)使用預(yù)處理、膜濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶資源化處理技術(shù)相結(jié)合的手段，在處理后會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶鹽與各類無機(jī)鹽、有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)在遇到水后極容易被水溶解，具有穩(wěn)定性較差、難以固化、容易出現(xiàn)二次污染等問題。采用合理方式從高鹽廢水中分離出的硫酸鈉以及氯化鈉結(jié)晶鹽，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢水資源化利用目標(biāo)，還能夠避免二次污染，提高回收物質(zhì)利用率。

高鹽廢水資源化過程中主要采用納濾膜技術(shù)手段。納濾膜孔徑位于超濾膜與反滲透膜之間，在分離過程中的篩分效應(yīng)良好。納濾膜表面還附帶有電荷，能夠有效分離廢水中的一價(jià)離子與二價(jià)離子?，F(xiàn)階段相關(guān)研究人士對(duì)納濾膜在高鹽廢水資源化中的應(yīng)用開展了大量試驗(yàn)[4]。通過配合使用納濾膜組件處理高鹽廢水，廢水中的硫酸根離子最高截留率可達(dá)到99.2%。借助選擇性節(jié)流鈉濾膜分離手段分離反滲透濃水，硫酸鹽實(shí)際截留率超過90%。由于不同型號(hào)納濾膜對(duì)高鹽廢水的處理效果不同，因此需要結(jié)合實(shí)際處理要求及處理流程，對(duì)膜分離技術(shù)與技術(shù)應(yīng)用流程進(jìn)行不斷優(yōu)化。

4 膜分離技術(shù)在高鹽廢水資源化中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)分析

本文以某危廢處置中心為例，該中心廢水處理工藝內(nèi)包括調(diào)節(jié)池、混凝反應(yīng)池、斜管沉淀池、中和池、反滲透膜系統(tǒng)與蒸發(fā)系統(tǒng)等多種類型。為確保膜分離技術(shù)手段能夠在處理高鹽廢水中充分發(fā)揮出積極作用，而選擇不同種類納濾膜開展實(shí)驗(yàn)工作。

具體而言，將高鹽廢水反滲透濃水加入調(diào)節(jié)罐中，并借助提升泵進(jìn)入保安過濾器，在保安過濾器中進(jìn)行預(yù)過濾處理。經(jīng)過處理后的水還應(yīng)當(dāng)借助高壓泵最終進(jìn)入膜分離系統(tǒng)中。濃縮液管路調(diào)壓閥調(diào)節(jié)膜系統(tǒng)的壓力，通過控制外排濃水流量以及產(chǎn)水流量合理設(shè)置回收率值[5]。收集外排廢水，對(duì)廢水處理情況進(jìn)行細(xì)致分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行化學(xué)清洗工作，配合使用鹽酸稀溶液清洗過濾膜表面，將納濾膜浸泡1h，循環(huán)流動(dòng)沖洗1～2h，清水沖刷到pH 為7.0。堿洗采用氫氧化鈉溶液清理膜表面，首先浸泡1h，隨后循環(huán)沖洗1～2h，清水沖刷到pH 為7.0。

配合使用電導(dǎo)率分析、滴定法、容量法等實(shí)驗(yàn)方法，借助便攜式電導(dǎo)分析儀器和相關(guān)實(shí)驗(yàn)器具，嚴(yán)格遵照有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程，對(duì)處理后的高鹽廢水內(nèi)部氯離子、硫酸根離子、鈣離子及鎂離子進(jìn)行測(cè)定[6]。其中，氯離子主要采用硝酸銀滴定法測(cè)量、硫酸根離子采用EDTA 方式測(cè)量、鈣離子及鎂離子硬度也可采用EDTA容量法測(cè)量。

5 在高鹽廢水資源化中應(yīng)用膜分離技術(shù)的要點(diǎn)

本文分別在高鹽廢水資源化處理過程中使用了NF-HF、NF-HS 兩種膜處理高鹽廢水反滲透濃水。

經(jīng)過試驗(yàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，反滲透濃縮液中的氯離子及硫酸根離子的濃度均為15000～16000mg/L，水內(nèi)的質(zhì)量比為1∶1。NF-HF、NF-HS 均能夠?qū)Ω啕}廢水具有良好的截留作用。

NF-HF、NF-HS 膜元件處理過程中，發(fā)現(xiàn)對(duì)氯離子的分離效果一致，對(duì)硫酸根離子的分離效果存在一定差異。具體來說，NF-HF 技術(shù)應(yīng)用過程中，對(duì)硫酸根離子的截留率為95.2%～95.8%[7]。NF-HS 技術(shù)應(yīng)用期間，對(duì)硫酸根離子的截留率為99.1%～99.6%。由此可見，NF-HS 的硫酸根離子截留效果更好。納濾膜對(duì)硫酸根離子的截留率高，實(shí)際分離效果更為顯著。

分析NF-HF、NF-HS 膜組件在結(jié)垢離子中的截留效果。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，NF-HS 在截留鈣離子、鎂離子過程中的效果更加良好，分別可以達(dá)到99.5%、99.2%。

分析NF-HF、NF-HS 膜組件在抗污染性能中的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)將膜應(yīng)用在高鹽廢水反滲透濃水連續(xù)處理過程中，膜通量以及回收率等其他參數(shù)保持在恒定條件，運(yùn)行壓力的變化存在一定差距。在膜通量以及回收率等其他參數(shù)保持不變的情況下，納濾膜的運(yùn)行壓力升高，說明其自身出現(xiàn)了污染情況。

由于高鹽廢水中的雜質(zhì)較多，內(nèi)部還包括結(jié)垢物質(zhì)與有機(jī)物。納濾膜在實(shí)際應(yīng)用期間，表面在吸附污染物的情況下會(huì)一定程度影響到膜后續(xù)過濾情況。膜濃縮液中的鈣離子硫酸根離子濃度高，容易在膜表面形成硫酸鈣晶核，縮短了膜組件全生命運(yùn)營(yíng)周期。相較于NF-HF 膜組件而言，NF-HS 能夠更為有效的截留二價(jià)離子，過濾期間的壓力更高。一價(jià)離子容易從膜孔中透過，難以切實(shí)保障污水處理效果[8]。

因此通過將納濾膜應(yīng)用在危廢處置行業(yè)高鹽廢水處理工作中，需要結(jié)合具體處理要求，不斷優(yōu)化膜分離處理手段。具體來說，NF-HS 在去除危廢處置中心廢水反滲透濃水過程中，能夠有效分離氯離子以及硫酸根。硫酸根的截留率可達(dá)到99%以上。不僅如此，NF-HS 膜組件還能夠有效截留污染物中的鈣離子、鎂離子，實(shí)際截流率分別可達(dá)到99.5%、99.2%。NF-HF 抗污染性能良好，通過分離后能夠快速恢復(fù)到初始膜通量。

6 膜分離技術(shù)在高鹽廢水資源化應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

6.1 超濾膜技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

在現(xiàn)階段膜分離技術(shù)應(yīng)用期間，需要加大膜組件管控力度，切實(shí)保障膜分離效果。以超濾膜分離技術(shù)手段為例，超濾膜分離技術(shù)需要采用中空纖維膜組件，膜孔徑截留的物質(zhì)可以用分子量表示。通過在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔處加壓，壓差驅(qū)動(dòng)原水流動(dòng)，形成動(dòng)態(tài)過濾。超濾屬于動(dòng)態(tài)過濾過程，被截留的物質(zhì)可以隨濃縮液排出，不容易堵塞膜孔，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行目標(biāo)。

在使用超濾膜技術(shù)過程中，相關(guān)工作人員需要細(xì)致研讀使用說明，依照超濾膜在高鹽廢水處理中的具體應(yīng)用要求開展正確操作。

每根超濾組件在出廠前均應(yīng)注入保護(hù)液，使用前需要將保護(hù)液沖洗干凈。在沖洗階段，系統(tǒng)中的排放閥均應(yīng)當(dāng)為打開狀態(tài)[9]。

超濾膜能夠有效截留細(xì)菌，但不可以殺死細(xì)菌。在沒有做好除菌處理的情況下，細(xì)菌長(zhǎng)期停留在膜組件中也會(huì)一定程度影響到高鹽廢水處理效果，因此還需要對(duì)周轉(zhuǎn)環(huán)境及膜組件中的過濾系統(tǒng)展開定期消毒殺菌處理。殺菌操作應(yīng)當(dāng)結(jié)合供給原水的水質(zhì)情況設(shè)定。

過濾系統(tǒng)使用的組件需要結(jié)合總透水量進(jìn)行靈活調(diào)整，每根水處理膜組件的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合純水透水率設(shè)定。采用純水作為測(cè)試介質(zhì)，避免溶質(zhì)出現(xiàn)膜孔堵塞問題。在實(shí)際處理工作開展期間，由于膜的透水率會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間而逐步下降，需要經(jīng)過后續(xù)清洗后恢復(fù)到穩(wěn)定值。超濾膜系統(tǒng)的透水率還會(huì)受到溫度、壓力以及給水濁度等因素影響，應(yīng)當(dāng)在具體應(yīng)用期間對(duì)實(shí)際操作環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析，從根本上保障膜分離技術(shù)的應(yīng)用可行性。

在超濾組件運(yùn)輸和安裝時(shí)，相關(guān)操作人員還需要著重保障組件的安全性，遵循輕拿輕放、合規(guī)操作原則，避免出現(xiàn)某組件損壞問題，對(duì)后續(xù)高鹽廢水處理效果造成不利影響。若膜組件停用，則應(yīng)當(dāng)首先使用清水清除干凈，而后添加專用保護(hù)液。

在冬季使用超濾膜組件過程中，還需要對(duì)膜元件進(jìn)行防凍處理，避免膜元件在低溫運(yùn)行條件下出現(xiàn)凍裂或損壞問題。

6.2 納濾膜和反滲透膜分離過濾技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

納濾膜和反滲透膜分離過濾系統(tǒng)中的孔徑均已到達(dá)納米級(jí)。在一定壓力下，水源中的無機(jī)鹽、金屬離子、有機(jī)物及膠體無法通過膜，為實(shí)現(xiàn)高鹽廢水處理目標(biāo)具有重要意義[10]。

在納濾膜和反滲透膜分離裝置應(yīng)用過程中，需要著重關(guān)注膜組件的定期維護(hù)工作，分析存在于能夠?qū)δそM件造成不利影響的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素，加強(qiáng)膜組件管控力度，進(jìn)一步延長(zhǎng)膜組件運(yùn)營(yíng)期間的全壽命周期。

7 結(jié)語

總而言之，現(xiàn)階段，水環(huán)境污染情況更加嚴(yán)重，各領(lǐng)域也需要著重關(guān)注高鹽廢水資源化應(yīng)用工作。結(jié)合現(xiàn)階段存在于高鹽廢水處理中的各類問題，切實(shí)優(yōu)化膜分離處理系統(tǒng)。加強(qiáng)高鹽廢水水質(zhì)變化的監(jiān)測(cè)力度，對(duì)高鹽廢水回用及處理流程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，切實(shí)提升廢水綜合利用率。