基于双膜法的工业污水重金属离子滤除方法研究

李俊叶 刘 爽

（南昌交通学院，江西 南昌 330100）

工业产业属于有色金属高污染行业，排出的污水，已对我国的环境造成污染，一些工业废水进入生活用水中，对健康造成威胁。在对工业单位的考察中发现，一些生产厂位于河流的中上游，其污水未经有效处理，直接排入水域中，导致水体中含有大量重金属离子[1]。为降低污染，我国2010 年起，提出对工业单位的污水“零排放”要求，并要求废水进行净化处理与质量安检后排放。早期技术落后，无法做到重金属离子的有效清除，并且，按照常规的处理方式进行处理，会导致水体结垢附着在设备上，最终增加处理成本。

1 基于双膜法的工业污水重金属离子滤除方法设计

1.1 基于超滤膜的工业污水预处理

为了实现对工业污水中重金属离子的有效滤除，本章提出基于“超滤膜+超滤膜”的双膜处理工艺，对工业废水进行净化处理。通过超滤膜进行预处理，超滤膜处理装置由2.0 个ZeeWeed 装置构成，膜体厚度约为1.0mm，超滤膜的抗裂性能优良[2]。每套超滤膜结构的透水量最少为180.0m3/h，为了确保超滤膜结构在应用中具有作用，在使用前，进行技术指标设计。如表1 所示。

表1 超滤膜技术指标

按照上述表1 中内容，对超滤膜技术指标进行设计，当浓水被引入时，废水在膜内进行反洗处理，此时，水体中的大颗粒细菌和杂质均被去除。在此过程中，废水从进水泵进入装置，进行初次透水，从膜内空腹区域排出，进入废水池。在废水池静置30.0min～40.0min，通过超滤膜初次过滤高分子与大直径颗粒[3]。与此同时，液泵产生负压，并在中空纤维膜内部形成真空区域，透过液通过超滤膜的孔洞，进入纤维膜内部，并由抽泵抽取到超滤膜表层，送到水箱中。上述提出的膜技术属于反渗透前的预处理，采用全自动控制系统进行调控，经过此步骤后的水体更加清澈，同时，强絮凝试剂有效地去除颗粒物与病原体，实现初步净化。

1.2 基于纳滤膜的工业污水脱盐处理工艺参数

完成预处理后，使用双膜处理工艺中的纳滤膜，进行脱盐处理。此膜体适用回水处理，通过提高透水面积，提高单位时间的净水量，因此，使用纳滤膜可以有效地提高污水堵塞处理效率[4]。纳滤膜外型结构如图1 所示。

图1 纳滤膜外型结构示意图

按照上述图1 所示结构，对纳滤膜过滤结构进行设计，在此基础上，对纳滤膜技术指标进行描述。如表2 所示。

表2 纳滤膜技术指标

对接表2 中提出的工艺参数与图1 描述的纳滤膜结构，以此种方式，保障脱盐（脱MgSO4）效果。

1.3 自动清洗并过滤重金属离子

完成参数设计后，污水导入沉淀池，从超滤膜进入水箱，加入氧化试剂进行处理。污水经过自动清洗过滤器进入纳滤膜装置，纳滤膜自动截留水体中>100.0μm 的离子。

考虑到在滤除过程中，产生混合物并堆积，或堵塞影响纤维膜入水，因此，在纳滤膜出口位置安装一个压力传感器，并进行通信连接，实时监测过滤器在运行中的压力[5]。同时，设定安全运行阈值，压力值超过此范围，触发预警，证明此时过滤口的运行压力较大，影响滤除行为。当压力达到边界范围时，过滤器自动清洗纤维网，过程持续10.0s～45.0s，完成清洁后，继续进行过滤行为，完成处理后，清洗装置停止运行，此时，从出水口排出处理后的水体，便可认为完成了工业废水中重金属离子的有效滤除。

2 实验论证分析

为了证明本文设计的滤除方法，在应用中具备一定可靠性，将其与基于微滤膜的重金属离子滤除方法进行对比。选择与设计单位具有合作关系的Y 工业单位作为实验厂址。在生产线上设计两个排水路线，分别为A 与B，在A 排水口使用本文的方法进行净化处理，在B 排水口使用基于微滤膜的滤除方法进行净化处理。此次实验为期6 个月，实验周期为一个月，每天对处理后的废水进行水质抽样检测，以污水中重金属离子浓度作为评价指标，记录每个月的平均浓度。将实验结果绘制成折线图，如图2 所示。

图2 重金属离子浓度对比结果

综合上述图2 结果可知，本文设计的滤除方法，可实现将污水中重金属离子浓度降低到国家标准范围内，而传统的滤除方法无法实现。因此，可以认为本文设计的方法，对于重金属离子的滤除效果更佳。

3 结论

为了改善工业污水排放对水环境造成污染的问题，本文引进双膜法，设计一种重金属离子滤除方法，此次研究结合“超滤膜+超滤膜”双膜处理工艺，从基于超滤膜的工业污水预处理、脱盐处理、自动清洗并过滤重金属离子三个方面，进行详细设计，并将此方法与工业厂现用的方法进行对比，对比后发现，本文的方法处理效果更佳，并且在一定程度上可从工业污水中提取有利用价值的物质，为工业生产带来经济效益，总之，以此种方式降低工业生产对水环境造成的危害，可实现以工业带动经济建设工作的同时，提高工业园区水环境质量。