纳滤膜分离技术在冶炼高硬度废水处理中的应用
来源：厦门世达膜科技有限公司 阅读：5072 更新时间：2008-09-18 09:02详细介绍
湿法冶金企业排放的废水中主要是含砷、氟酸性废水、生活污水和有机废水等综合性废水，经物化处理后，虽然清澈透明，达到国家二级排放标准，但含有大量重金属离子和酸根离子，水的硬度仍很高，如果返回生产循环使用，在一定时间内，会在管道壁及设备上结垢，给生产造成严重的影响。据有关资料介绍，在适当温度条件下，控制处理水硬度（溶解CaSO4形成的硬度）在63.9德国度以下不易结垢。
为了响应国家对水资源综合利用的政策，也为了确保当地水资源免受污染，采用纳滤膜技术处理经物化处理后的水，其透析水可回用，达到废水零排放，同时大量回收CaSO4的目的。
1、原废水排放流程：
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原废水排入流程如图1所示，废水来源主要有两种，即含重金属、砷、氟酸性污水和一般性污水，分别经硫酸中和站和总废水站通过物化处理，之后将直接外排。一方面大量水资源严重浪费，另一方面这些高硬度废水的直接排放给当地水资源造成严重的污染。
2、纳滤（NF）膜技术简介
纳滤（NF）是一种新型分子级膜分离技术，是目前世界膜分离领域研究的热点之一，通常包括以下六个方面的内容：①介于RO与UF之间；②孔径在1nm以上，一般在1~2nm；③截留相对分子质量在200~1000；④膜材料可以采用多种材质，如醋酸纤维素、醋酸-三醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺复合材料和无机材料等；⑤一般膜表面带负电；⑥对NaCl的截留率小于90%。
NF膜的最大特征是膜本体带有电荷，对无机离子进行选择性分离，通常有以下规律：
对阴离子来说，截留率按以下顺序上升：NO3-，CL-，OH-，SO42-，CO32-；
对阳离子来说，截留率按以下顺序上升：H+，Na+，K+，Mg2+,Cu2+。
NF膜对有机物的去除与相对分子量和分子的空间几何大小有半定量的关系，与分子的化学特性，特别是形成氢键的能力有关，通常情况下，NF膜对有机物具有良好的去除效果。其对有机物的去除可用优先吸附——毛细孔流理论解释。近年出现的新型NF膜，由荷电性、亲水性好、能阻抗有机污染的原材料（如磺化聚醚砜等）制成，以去除水中有机物为主要设计目的，对有机物的截留机理主要依赖于有机物的电荷性，不同于传统的软化NF膜的机械筛分机理。
另外，有研究表明，NF膜对细菌和病毒等也具有良好的去除性能；而且不需添加剂；对色度的去除也非常有效。有业内人士预见，微污染原水的NF膜处理将是未来的发展方向。
3、采用纳滤膜技术的工艺流程：
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把经物化处理后的高硬度废水利用纳滤膜技术进一步处理，其工艺流程如图2所示。
经物化处理后的高硬度废水经砂滤器过滤后进入循环沉淀罐，膜系统加料泵从循环罐内抽取料液，经微滤器再通过循环高压泵提升压力后进入膜组件，COD/BOD成分、细菌、病毒、钙镁离子、重金属离子和有机物等被纳滤膜截留而水则完全透过,透析水送到回用水池用于生产中；浓缩液回流入循环沉淀罐内，在浓缩到循环沉淀罐内浓缩液出现沉淀物析出后，循环罐系统切换到另一循环罐（2号）使用，其他系统不变动。由于浓缩液中含有聚丙烯酰胺，料液中的硫酸钙在聚丙烯酰胺的作用下，极易沉淀。前一循环罐（1号）内的浓缩液静置2~3小时后将底下的沉淀物硫酸钙排出经板框压滤成石膏，板框透析水及循环罐内的上清液回到外排池与原废水一起再处理。在循环罐（2号）内的浓缩液达到析出浓度后系统切换回前一循环罐（1号）使用，循环罐（2号）内的料液再处理同上。
纳滤膜处理冶炼高硬度废水数据
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在膜系统过滤到一定时间后，一般为1~2天，膜系统过滤速度下降，膜需要清洗再生，将其他部分停下，膜系统切到CIP清洗系统上进行清洗，时间为1~1.5小时，待膜通量恢复后即可再进行过滤处理。
4、结论
（1）纳滤膜技术处理铜冶炼高硬度废水，实现废水零排放是切实可行的。
（2）为保证纳滤膜系统稳定和高效运行，单批最佳浓缩倍数应控制在5倍（主要依据废水中的硬度）。
（3）铜冶炼高硬度废水经纳滤膜系统处理后的出水硬度低于10德国度，优于企业现有工业用水，可完全回用于工业生产中。
（4）从铜冶炼高硬度废水中大量回收硫酸钙既实现资源回收与再利用，又避免了对环境的污染。
（5）利用纳滤膜技术处理铜冶炼高硬度废水，不仅具有极大的环境效益和社会效益，而且具有非常可观的经济效益。
