制浆造纸生产工艺耗水量大,同时排放大量废水到附近水域,严重污染周围环境,当今国家经济高速发展,环境保护的力度在不断加大,对重污染行业如制浆造纸、印染、电镀等严格实行总量控制政策,国家环保政策提倡清洁生产工艺和循环经济政策。
膜分离系统作为一个典型的化工操作单元,以设备投资省,占地面积小,运行维护方便,操作环境好,能耗低,处理效益高等优势,被广泛应用于生活饮用水净化、电子行业超纯水生产,化工、电力、纺织、冶金等行业废水回用工程,在水处理领域占有十分重要的地位。
随着膜制备技术的飞速发展,以及膜应用技术在各行业应用的不断深入,制浆造纸废水的回用技术已日趋成熟。
1.膜和膜分离过程的特征
膜分离过程是一门新兴的多学科交叉的高新技术,膜的材料涉及高分子化学和无机化学,膜的制备、分离特征、传递过程涉及流体力学、热力学、化工动力学,过程的设计主要属于化学工程研究范畴。膜分离技术的应用涉及到各个行业,应用范围广、产业关联度大。膜分离技术具有分离高效,节能,无二次污染,操作方便,占地面积小等优点,是其他任何化工分离技术无法替代的,被公认为21世纪最有发展前途的十大高新技术之一。
2.膜分离技术在造纸行业中的应用
造纸工业是一个耗水大户,排放的废水量很大,成分复杂,对环境的污染相当严重。纸浆造纸工业因各个工艺产生的废水成分不同,通常采用不同的处理方法。处理这些废水的传统方法是化学沉淀、活性污泥法、气浮等。但是,经这些方法处理的废水往往达不到排放标准,特别是活性污泥法,由于夏季的高温影响了活性污泥法处理的效率,而活性污泥厂消化处理造纸废水中的芳香族化合物尤为困难。
以集成膜技术处理造纸废水就是以筛分为机理按造纸废水的特性分级分段或多级多段处理。集成膜过程是进几年来在膜分离技术的发展中的又一项新技术,即:将几种膜分离过程联合起来,或将膜分离与其它分离方法结合起来,将它们各自用在最适合的条件下,发挥其最大的效率。随着集成膜分离技术的不断发展和完善,膜分离技术在造纸废水领域中将发挥更大的作用。
近年来,以膜为分离介质的超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)等方法处理制浆造纸废水,在国内外都普遍地进行了开发研究和工程应用。制浆造纸废水中许多有价值的化工产品,如木质素、木质素磺酸盐、香兰素等,在膜法处理中得以回收,净化的水可回用于造纸过程,因而十多年来膜法处理废水工厂在世界许多国家的造纸工业中陆续建立并投入使用。