关键词：冶金; 废水护理; 处理工艺
1 冶金废水分类
我国的冶金工业可以分为火法冶金和湿法冶金两种，前者是通过高温高压条件将矿石中的单质金属与脉石以及杂志分离，主要涉及的是物理过程，以物质的不同沸点为基本依据，如钢铁冶炼。而湿法冶金则主要涉及化学过程，是金属矿石在溶液中发生化学反应，转变为可溶于水的金属离子，然后通过置换分解等方式将单质金属从溶液中分离出来的冶炼方法。如湿法炼铜，堆浸法炼金等都属于湿法冶金的领域。不同的冶炼方法产生的废水具有不同的性质。
1.1火法冶金废水
火法冶金的废水主要包括冲渣水、冷却水、车间清洗用水、及烟气净化用水等。其水需求量很大，尤其是在钢铁冶炼中，对于水的需求更大，根据当前数据估算，生产一吨钢耗水量在8-10 吨左右，其废水排放量则为 1-2 吨。钢铁废水主要有焦化厂、矿山、选矿厂、钢铁厂、烧结厂以及炼钢厂废水等，这些排放的废水中主要含有酸、碱、酚、重金属与氰化物等一系列的有害物质。这些污染物质是金属冶炼废水中需要处理的主要物质。
1.2湿法冶金废水
湿法冶金的废水主要有烟气净化废水、冶金过程中产生和泄露的废水。湿法冶金工艺中要求添加大量化学用品，因此其产生的废水成分比火法冶金要复杂得多，部分污染物质的含量远远超出使用极限，不能立即循环使用，只能外排进行处理。根据我国环境污染治理的有关法律法规，有部分重金属含量严重超标的冶金废水不能直接排放，应当经过冶金企业自身的污水处理厂处理后才可以选择是否外排。近几年来，大部分省市级政府也已经有高度环保意识，所以会在地方性法规和政府规章中规定工业生产废水不能外排，必须首先进行处理。湿法冶金废水中，处理难度最大的就是烟气净化废水以及某些高浓度废水，且处理成本很高，不符合企业的利润追求。
2膜分离技术概述
膜分离技术是一种高效分离技术，常见的有超滤、纳滤、电渗析 、反渗透等，纳滤膜是介于反渗透膜和超滤膜之间，也称为低压或疏松反渗透膜，其允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为 150~500 左右，截留溶解性盐的能力为 90％以上，其凭借巨大的高效分离技术优势，广泛用于制药、生物化工、食品、石油化工、废水处理等诸多领域。
3纳滤膜的特性
3.1纳滤膜的荷电性
纳滤膜具有荷电特性，其荷电性与膜材料以及制造工艺等相关联，荷电对纳滤膜抗污染性能也有一定的影响。
3.2纳滤膜具有分离特性和选择特性
纳滤膜对无机离子的去除介于反渗透膜和超滤膜之间，它对不同的无机离子有不同的分离特性，如它对 Mg2+，Ca2+，SO22-的去除率远远高于对 Na+，Cl-等的去除率，这是纳滤膜与反渗透膜分离性能的主要差别。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆纳滤膜一般对分子量在 200 以上的有机物具有较好的分离效果，去除率大于 90%，纳滤膜对憎水性的有机物去除效果最好（97.5% 以上），而亲水性的有机物一般为小分子有机物，可以较顺利地与水分子一起透过纳滤膜，从而说明纳滤膜对有机物去除的选择性。
4纳滤膜在冶金工业废水中的应用
4.1 现状调查
膜工艺中的纳滤膜系统进水保安过滤器滤芯，是为了有效截留预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入纳滤膜系统，同时降低 SDI 值，保护纳滤膜膜。运行过程中易出现段膜压差增长过快，滤芯污堵严重，膜系统不能正常运行的现象。一般状况下，每星期需更换一批滤芯，恶劣条件下 2 天 ~3 天就需更换一批，影响纳滤膜运行稳定性。通过观察纳滤膜工艺的运行，出现以下几个主要问题 ：①膜工艺纳滤膜系统中，滤芯和纳滤膜易出现污堵现象，保安过滤器的滤芯污堵严重，易长菌、结垢，造成进水保安过滤器在运行中出现压差增长过快，保安过滤器的滤芯需频繁更换新滤芯，影响纳滤膜系统运行稳定及其使用寿命 ；②纳滤膜需高频率进行化学清洗和物理清洗，使得膜工艺纳滤膜系统不能持续运行，降低了膜工艺的产水率，同时增加了工人的工作量，影响了膜系统的运行成本。
4.2原因分析
为解决以上问题，我们对保安过滤器的滤芯和纳滤膜进行检查，发现其的外表均附着一层白色物质，另外还有少量的黏糊物。经化验白色物质为硫酸盐、磷酸盐和氟化盐，黏糊物为微生物。经化验分析确认纳滤膜系统遭受化学污染和生物污染。为了寻找化学污染来源，我们对进膜原水水质进行化学分析，水中含有 ：钙离子、镁离子、铁离子、硫酸根离子、磷酸根离子、氟离子等成分。这些物质进入保安过滤器后，当进水 PH 值偏高时，首先会在滤芯表面形成沉淀物，被滤芯截留，导致滤芯结垢受到污堵。为了寻找生物污染来源，我们对膜工艺设备进行排查，膜系统的 MMF 反洗水箱、UF 及纳滤膜的产水箱采用的均是密闭式水箱，通风性能差，在潮湿的环境中很容易滋生微生物 ；同样保安过滤器也长期处于密闭环境中运行，容易滋生微生物。通过以上分析，我们不难发现，生物污染和化学污染就是导致纳滤膜污堵首要原因。
4.3制定措施
针对纳滤膜系统生物污染和化学污染，制定以下措施 ：① 针 对 水 质 中 含 有 Ca2+、Mg2+、F-、SO42-、PO42-等 离子，在 PH 值偏高时，容易在滤芯及纳滤膜膜上结垢，我们对进膜原水进行化学分析，每星期一、三、五取样化验，监控水质中各离子浓度变化，并且每班对膜系统中的多介质过滤器、超滤的产水及保安过滤器的进水进行 SDI、浊度及PH 值的检测，时时监控水质变化，并根据水质变化，调整前段水处理工艺，降低无机盐的含量。②纳滤膜系统采用低PH 运行方式，可以避免氢氧化钙、氢氧化铁等物质的形成，可以抑制水中的硫酸盐、磷酸盐及氟化盐等物质的析出，这样可防止滤芯及纳滤膜膜结垢而被污堵。③防止生物污染，对 MMF 反洗水箱、UF 及纳滤膜的产水箱进行增设通风孔的技术改造。技改后，水箱的通风性能大大提高，有效地抑制了微生物的滋生。④在膜系统进行化学清洗维护时，打开保安过滤器端盖，并每小时对滤芯进行 1 次冲洗，有效地防止了细菌的滋生。⑤在进膜原水处加装杀菌设备，定期投加杀菌剂，可以有效地抑制水中微生物的滋生，有效防止微生物对滤芯的污堵。
4.4效果检验纳滤膜系统
通过以上针对生物污染和化学污染的措施后，纳滤膜工艺得到稳定运行，提高了纳滤膜的产水率，延长滤芯和纳滤膜的运行周期，降低了膜系统处理废水的成本。
结束语
纳滤膜技术已经在水处理、海水淡化、药物生产、食品加工等领域大量实际应用，为促进国民经济发展作出了很大贡献。我们通过纳滤膜在韶关冶炼厂废水处理中的成功应用，证明了纳滤膜在处理冶金工业废水中拥有广阔的前景。有色金属冶炼企业可采用纳滤膜技术与其他方法相结合的方式解决工业废水污染问题，走出了一条绿色工业发展道路。
参考文献
[1] 武福平 ; 焦相伟 ; 郭译文 ; 汪川 ; 薛彦茵 国产纳滤膜对无机盐截留性能的研究 [J] 水处理技术 2018(12).
论文作者:刘国栋
论文发表刊物:《城镇建设》2019年 24期
论文发表时间:2020/3/4
标签：滤膜论文; 废水论文; 滤芯论文; 离子论文; 湿法论文; 过滤器论文; 系统论文; 《城镇建设》2019年 24期论文;