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纳滤技术在工业废水处理中的应用研究

文档作者：胡叶亮1，林峰2，喻敏英1 文档来源： 1．浙江仁欣环科院有限责任公司 2．浙江中通检测科技有限公司		点击数：	更新时间： 2024年07月31日
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2017年第10期(总第145期)
红i夏占辛钍
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2017年10月
纳滤技术在工业废水处理中的应用研究
胡叶亮1，林峰2，喻敏英1
(1．浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江宁波315199；2．浙江中通检测科技有限公司，浙江宁波315201)
摘要： 分析纳滤技术的含义及特点，探讨纳滤膜分离机理，阐述纳滤技术在工业废水处理中的应用，以期提高纳滤
技术应用于工业废水处理中的技术水平。
关键词： 纳滤技术；工业废水；应用研究
中图分类号：X703 文献标识码： A 文章编号： 2095—0802一(2017)10—0097—02
Study on the Application of Nanofiltration Technology in Industrial Wastewater Treatment
HU Yelian91，LIN Fen92，YU Minyin91
(1．Renxin Research Academy of Environmental Sciences in Zhejiang Province，Ningbo 31 51 99，Zhejiang，China；2．Zhongtong
Detection Technology Co．，Ltd．in Zhejiang Province，Ningbo 31 5201，Zhejiang，China)
Abstract：This paper analyzed the meaning and characteristic of nanofihration technology，explored the mechanism of nanofihra—
tion membrane separation and elaborated the application of nanofihration technology in industrial wastewater treatment in order to
improve the application of nanofihration technology in industrial wastewater treatment．
Key words：nanofihration technology；industrial waste water；research on application
O引言
纳滤技术是一种比较新型的水处理技术，相对于
传统的反渗透技术来说，它不仅可以截留ca2+、K+等对
人体有益的元素，而且可以允许小分子有机物通过，
在保留对人体有益的微量元素的基础上，除去水中消
毒后的副产品或挥发性气体在水中的残留物质等。因
此，该技术绝大多数应用于对工业废水的处理，但同
时，纳滤技术在其中存在的问题也不容忽视。
1纳滤技术的含义及特点
纳滤(NF)是分离膜中截留分子量较低的一种膜，
其他分离膜按截留量从高到低分布依次为：微滤MF、
超滤uF、纳滤UF、反渗透RO。较传统反渗透膜相比，
纳滤膜是近年发展比较快的水过滤技术，早期开发纳
滤膜的目的是为了代替常规的利用离子交换法过滤水
中杂质的软化膜，故纳滤也称为低压反渗透技术，纳
滤膜具备许多传统的反渗透不具备的特点。
1．1荷电性
纳滤膜的最大的一个特点便是它的荷电性，根据
离子的大小或电价高低而对离子进行分离，进一步分
离纯化液体。荷电性的缺点表现为：与制造工艺、制
造材料等密切相关，一旦荷电强度过大，对膜的性能
会产生极大的影响，影响膜的使用寿命，导致其抗污
染性能大大降低。在纳滤膜使用过程中，截留直径大
于孔径的大分子有机物，利用中性不带电的小粒子筛
分溶液内的可以通过孔径的物质。
收稿日期：2017—03—21
第一作者简介：胡叶亮，1983年生，男，浙江宁海人，2008年毕业
于河海大学环境工程专业，硕士，工程师。
1．2离子选择性
纳滤膜的另一个特点便是其离子选择性，它对
Ca“、K+的截留高于传统的反渗透技术，而与之相反的
是，其对于Cl一等消毒后产生的副产品的渗透性使其可
以快速通过溶液，保留对人体有益的各种微量元素，去
除有毒元素。纳滤膜利用膜上所带电荷的静电作用，截
留二价和多价盐，允许单价盐通过，经过纳滤膜处理后
的水最接近大自然山泉水，与反渗透膜相比，作用更加
明显。
1．3截留相对分子质量
纳滤膜与反渗透的区别之一在于其截留相对分子
质量比较大，一般在200 nm。2 000 nm左右的大分子有
机物。实践研究表明，纳滤技术对大分子有机物有极好
的分离效果。在处理重金属溶液中，大分子金属被截留，
处理后可以二次利用，减少了企业的投入，节省资金。
1．4操作压力低
通常反渗透膜需要极大的压强，跨膜压差在0．8 MPa～
2．3 MPa，比纳滤膜高0．5 MPa～3．0 MPa的差值，纳滤
膜的操作压力更低，最低甚至可以达到o．3 MPa。
2纳滤膜分离机理
纳滤的过滤机理：a)孔径过滤。利用中性不带电
的电荷粒子通过孔径来过滤，其相对应膜的孔径尺寸
达到1 nm，故其得名为纳滤膜；b)电荷排斥。(a)都带
正电。正电荷周围的电场线是发散的，正电荷受力和
电场线一致，所以排斥；(b)都带负电。负电荷周围的
电场线是汇聚的，负电荷受力和电场线相反，所以排
斥，过滤重金属就是利用这个原理。
纳滤膜的一个重要的特性便是荷电性，膜上粒子的
电荷性间接影响形成道南效应，即电荷可以影响滤膜
·97·
万方数据
2017年第10期妇i夏占芋钍2017年10月
筛选粒子，膜表面带电性越强，对粒子的去除效果越
好，而中性不带电的粒子则起的是过滤作用。筛选粒
子离不开纳滤膜的筛分作用，而这个作用与膜本身的
孔径大小有关。粒径小于孔径的粒子可以通过，否则
会被截留下来，纳滤膜孑L径直径大概在1 nm左右，其
截留效果大大高于传统反渗透膜。而就一般来说，膜
孔径大小与不带电的小分子有机物有关，越小的孑L径
对小分子有机物的截留效果越好。
含重金属等污水经过纳滤膜处理后，可以分离回
收有用物质，实现经济效益、环保效益双达标。在处
理过程中，不添加任何化学试剂，仅依靠物理作用
(电荷互斥和孔径过滤)，节省处理费用，便于推行。
纳滤技术在一定程度截留了可以重复利用的大分子，
而对一些需要处理的如cl等进行回收处理，减少随处
排放未处理过的污水所造成的土壤、海洋等二次污染。
中国水资源分布不均匀，利用纳滤膜技术可以节省更
多水，从这个方面来说，纳滤膜技术值得推行。
3 纳滤技术在工业废水处理中的应用
纳滤技术在工业废水、生活废水等污水处理中发
挥出巨大的作用。
3．1纳滤技术在食品工业中的应用
随着中国经济迅速发展，食品工业发展也十分迅
速，而随之带来的污水处理问题十分严重。食品工业
废水属于高浓度重污染的工业废水，纳滤技术主要是
用于对废水溶液进行浓缩、脱盐、脱色、调味和脱除
杂质。如在植物油废水加工中，质量分数为20％固含
量、2％自由脂肪酸的大豆油可以被直接浓缩到45％，
同时处理废水时可以利用正己烷溶液回收部分酸，节
能50％。在食品工业中，已经可以利用纳滤技术较成功
地处理乳清。在乳清浓缩脱盐过程中，大分子有机物
乳清被截留返回，继续稀释、脱盐、浓缩，直到大部
分溶液都可以通过纳滤膜，此时溶液再进行二次处理，
而稀释后的乳清中的含盐量被降到极低。鱼肉加工厂
的污水处理相比要更麻烦一些，利用微滤膜和纳滤膜
处理排放后的水，浓缩脱盐。可以通过纳滤膜的溶液
进行二次处理后用来加工鱼肉，二次利用；不可以通
过的污水在高压情况下不断稀释，降低含盐量。这种
处理方式不仅保护环境，而且可以二次利用，减少资
金的投入。用超滤膜和纳滤膜结合，处理橘子汁的酸
性浸液，浓缩脱盐后，脱盐率达到54．5％，自身浓缩到
10倍以上，有机酸去除率达N80％以上，结合数据分析
来看，纳滤膜在食品行业的脱盐率达到很高的水准【1】。
3．2纳滤在染料工业中的应用
染料行业的废水不仅污染物含量多、含盐率高、色
度高等，而且极难处理，其处理过程相当量的反应物和
副产品需要二次处理，因此，需将溶液进行精制处理。
首先要稀释溶液，将溶液盐分降低之后利用纳滤
膜进行过滤，截留其中的大分子有机物，进行不断的
稀释处理，直到处理后的溶液可通过纳滤膜。在此过
·98·
程中，无机盐、水等小分子物质由于孑L径等问题极易
被除去，截留剩下的大分子物质在纯化和浓缩之后，
方可以排放【2】。纳滤技术不仅提高了染料的强度，而且
提高染料的色光，使其更加光彩夺目。国内外进行多
次尝试后证明，用纳滤膜处理染料污水是可行的，其
前景十分光明，在经济效益和环保因素等多原因叠加
之后，可以在染料废水处理方面推行纳滤膜。
垃圾渗滤液处理一直是世界性难题，目前，主要采
用为厌氧好氧等生物处理法，但中后期渗滤液中含有
很高浓度的溶解有机质，导致生化法出水难以达标排
放。与生化法相比，膜分离技术受原水水质的变化影
响小，在难降解废水的处理中具有明显优势。纳滤系
统经过2 a的稳定运行表明，垃圾渗沥液经过生化处理
后，再经过纳滤处理，85％～90％的透过液达标排放，
仅10％～15％的浓缩污液和泥浆返回垃圾池，这项工艺
较好地解决了垃圾填埋场渗沥液的二次污染问题[3】。
3．3重金属废水处理
重金属污染指水中所含的Mn、Cr等重金属元素远
高于日常用水量，导致水污染的一种现象。许多行业
排放的污水都有可以造成重金属污染，如合金生产、
金属加工、电镀等行业。重金属污染水资源一是对水
资源的浪费与破坏，被污染的水资源需要长达几十年
甚至百年的时间来复原；二是浪费金钱与精力。而纳
滤技术可以对重金属污染进行处理，保护环境的同时
回收重金属，也节约了人力与物力【4】。
有关学者的研究表明，利用纳滤膜的孔径大小将
大分子金属截留，在含Ni的污染溶液中，Ni可以达到
93％的去除率。而纳滤膜对电镀含Ni废水的处理过程
中，去除率达到97％。
3．4造纸废水处理
造纸厂所产生的废水是目前来说产生量较大、处
理难度也较大的废水之一。部分造纸厂靠近河海，未
经处理的污水直接排放，污染生活用水。更有甚者，直
接将含有对人体有害的污水未经处理直接排放，给后
期处理带来极大困难，如在江苏启东等地，造纸厂对
人们的生活造成极大的威胁。这就需要政府部门制定
相关条文，加大管理力度；企业需要采用更先进的处
理方法，如纳滤处理技术，减轻污染。
纳滤膜的孔径和膜的电荷是影响污水处理结果的
一个方面，另一个方面则与污水溶液的酸碱值、膜的
稳定性、流速、压强等因素都有关系。与反渗透膜相
比，纳滤膜的处理结果还是稳定上升中，在其他更有效
技术的辅助上，纳滤膜会更大地发挥作用闭。
3．5垃圾渗滤液处理
伴随着垃圾处理工程的发展，垃圾渗透液处理仍
有很大的发展空间。目前就中国垃圾处理仍然是最简
单的填埋场为主，如何将垃圾废物再资源化、再利用，
成为中国目前亟待解决的问题之一。采用垃圾渗透液+
填埋场的方式可以将大颗粒物溶解后再处理利用。然
(下转154页)
万方数据
2017年第10期妇i夏占予钍2017年10月
的概率，对煤矿安全生产产生极为不利的影响。
3解决的方法
a)针对煤矿矿井特殊环境采取的措施。在爆破工
作前考察地况，采用先进精准的仪器对环境进行勘测，
确认是否有造成瓦斯爆炸的可能，避免造成巨大的人
员伤亡和财产损失。对要爆破处进行气体含量比例的
检测，如果存在危险问题应及时调整爆破时间、方式
等。对于周围环境问题，可以控制，同时又无法准确
控制，所以必须找到可控条件，把可控制部分及时准
确地控制好、把握好、处理好，而对于一些不可控的
因素，则需要取之有利的方面，利用它来为我们服务，
当然也要避免其不利之处，遵守自然规律，争取把不
可控环境因素的危害降到最低。只有把环境勘测好，
细小的问题处理好，才能帮助爆破作业顺利安全实施，
同时给煤矿企业带来好处和利益；
b)针对器材和机电设备等采取的措施。对矿井工
作中所用到的器材在使用前一定要做好检查和维护，
还要定期对这些设备进行全面检查，不能出现问题。
做好系统的检查，比如可建立良好的监控系统，对设
备机器进行实时监控，一旦出现问题，就可及时报告
给相关部门，让相关部门进行维修，监控系统不可只
对某一部分进行监测，需全面监测，因为每处细节都
可能是爆破工作发生意外的原因，只有把每一处都监
测好，矿井工作人员才有安全保证，企业的安全发展
才有保证。煤矿采掘爆破技术内部涉及的方面非常广，
要用到非常多的设备和机器，既有挖掘机等大型机器，
也有螺丝等细小的工具，一个环节出错都会带来不可
估量的严重后果，爆破是危险工作更是技术工作；
c)管理问题方面，需提升爆破技术人员的安全意
识。虽然现在数字技术、信息技术很发达，但在很多
工作中还是以人员操作为主。首先，爆破人员必须具
备全面专业的知识，在爆破工作前需对人员进行考察，
操作的经验基础，只有经历过实际作业的员工才能灵
活应对各种突发事件和状况，首次参加爆破的员工必
须在有经验的老员工的陪伴指导下进行工作。除了专
业技术知识外，还需要对爆破人员进行思想品德考察，
如果员工思想道德有问题，就会出现投机取巧、偷工
减料的可能。一旦发生这种情况，不仅对员工自己会
造成严重伤害，还有可能对其他爆破员工造成伤害，
出现安全事故，无法继续运行下去。所以爆破人员必
须具备很强的责任感，为人诚实，对工作有热情，技术
到位，思想道德水平合格。这样才能做到对煤矿采掘
人员的负责，对煤矿企业的负责【2】。
4结语
煤矿资源在社会生产中是不可缺少的，所以进行
煤矿采掘工作非常有必要。煤矿资源可运用到社会生
产生活各个领域，从大型企业工厂到几个人的小家庭
都离不开煤矿资源，煤矿资源开采成为一项浩大的工
程。在开采过程中需要爆破作业，为了社会经济的发
展，为了最广大人民的利益，必须做好煤矿采掘工作，
做好爆破作业。而爆破作业危险性又极高，所以在实
际操作工作中必须注重各个方面的问题，全面统一地
做好爆破作业，保证工作人员安全，保证矿井安全生
产。详细讲述了在爆破作业前和爆破作业中需注意的
问题，其实在爆破作业后，仍需要做很多的工作，爆破
完成后也需对环境进行检测，如空气中瓦斯的含量、
周围是否存在安全隐患等，如果对煤矿爆破后不去管
理，那么会很容易造成残留炸药和瓦斯遇到明火后的
再次爆炸，很容易对人员造成伤害，同时也对煤矿企
业造成损失。所以爆破后的处理也十分必要。
参考文献：
[1]王鸿桥．基于精细化与自主化的煤矿安全管理体系研究[J]．中
国煤炭。2010(5)：101—102．
[2 3潘海洋．对煤矿采掘过程中爆破作业的研究[J]．煤炭资源，
201 l(2)：56—58．
爆破人员只靠理论知识是远远不够的，还需具有实际(责任编辑：高志凤)
o●o●o●◇●◇●◇●◇●o●o●o●o●o●o●o●o●◇●o●◇●o●◇●o●◇●o●o●o●◇●o●o●o●o●o●o●o●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●
(上接98页)
而，溶解后的溶液中重金属含量超标严重，进行锅炉参考文献：
高温加热产生的烟气又会污染空气，而且产生的杂质[1]葛目荣，许莉，曾宪友，等．纳滤理论的研究进展[J]．流体机
物会堵塞锅炉管道，影响均匀发热。相比之下，将溶械，2016，33(1)：35—39．
解后的溶液利用纳滤膜处理，酸性物质的去除率达93％ [2]蔡惠如，高从堵．纳滤技术治理染料废水的尝试[J]．环境工
左右。美国相关研究表明不同压强下纳滤膜对不同离程，2016，20(1)：24—25．
子等的流通率不同匍。[3]余跃，冯晖，吴沪宁，等．纳滤膜处理印染废水的研究[J]．
^ 仕{五化工时刊，2016，18(9)：26—29．
q 缅晒
[4]刘梅红，姜坪．膜法染料废水处理工艺研究[J]．膜科学与技
纳滤技术快速发展离不开国家对环保事业的高度术。2016，22(4)：43-45．
重视，纳滤膜的特点也使纳滤膜得到越来越多的认可。[5]楼永通，陈益棠，王寿根，等膜分离技术在电镀镍漂洗水回收
同时，纳滤膜也存在着不稳定因素，如压强的变化、中的应用[J]膜科学与技术，2016，22(4)：43—47．
溶液的酸碱度变化等都会对纳滤膜造成一定影响，这[6]王磊，福士宪一_原水性质对纳滤膜透抽}生能的影响[J]冲
些问题仍然需要相关专家和科研人员、技术人员不断国给水排水，2016，19(4)：56—58．
探索和研究。(责任编辑：季鑫)
·154·

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