基于反渗透技术的重金属废水处理研究

基于反渗透技术的重金属废水处理研究

崔优,徐凯波

浙江海拓环境技术有限公司，浙江省杭州市，310000

摘要：工业生产中采用金属材料，化学品等基础原料，必然会产生多种重金属废水。若这些污水没有经过妥善处理便排放出去，由于污水中重金属离子不可降解而造成环境污染。同时废水中镍、铜等珍贵重金属元素也会造成资源浪费。所以从工业生产可持续绿色发展角度出发，反渗透膜技术是重金属废水处理的新工艺，其可操作性强，工艺流程简单等诸多优点，且废水中有价金属可二次回收再利用，满足工业生产清洁环保的要求。这一技术在工业生产中也基本上达到清洁性，环保性。基于此，本文对反渗透技术的重金属废水处理进行简要的分析。

关键词：反渗透技术；重金属；废水处理；环境污染

1反渗透技术的含义

反渗透技术利用反渗透膜在溶液中的选择渗透作用及外部驱动力来克服渗透压从而实现溶质在渗透膜中反向分离。该技术最早是美国人于1953年提出来进行海水淡化的，经过不断地研究，已形成该膜的实用技术。直到20世纪末才逐步开始在中国应用，其中应用最广的是锅炉补给水及工业洁净水的生产，但近几年已应用于饮用水，造纸，电镀，印染，食品及制药等领域、饮料、酒类及其他工业应用开发更迅速、用途更广泛。

2反渗透技术在重金属污染废水处理中的应用领域分析

2.1电镀废水处理中的技术应用分析

工业厂电镀废水及金属清洗水中重金属离子含量很高，尤其是4种重金属元素铅，铬，镉，镍，其中所含氰化物及氯化物等化学物质威胁自然生态环境及人体健康。反渗透膜技术是第一次应用于重金属污水处理，所以在电镀废水处理时一般都是利用海水淡化及局部渗透技术来回收废水中游离状态下的重金属离子。镍作为重金属离子毒性显著，但又属于贵金属，因此对其回收能够进一步提升工厂经济效益。在反渗透技术发展的现阶段，电镀镍废水反渗透处理系统具有相当高的理论与技术水平，一般采用内压管反渗透组织单元或者容积式反渗透组织单元进行反渗透处理[1]。

2.2在其他类型废水处理中的技术应用分析

除电镀时排放的重金属废水以外，冶炼及采矿业生产时还会排放出大量重金属废水，其中一般含铜，铅，镍等、铬和银等金属离子中，镍和银是最有价值的重金属离子，需要回收利用。通常情况下，采用反渗透法对这些重金属离子进行处理不仅能进一步提高环境性能，还能较好地将这些宝贵金属离子进行回收再利用，显著提升工厂生产效率。在酸性重金属污水技术处理方面，采用反渗透膜处理技术可使铜离子质量浓度控制在每升0.5毫克以下。铜离子还能有效地抑制重金属元素浓溶液的处理，回收率可基本达到100%。对工业企业经济效益有明显意义。

3反渗透技术在重金属废水处理领域中的应用流程分析

3.1废水的预处理环节

采用反渗透技术治理重金属废水这一特定工艺时，应该优先选择对废水进行预处理。其主要原因是反渗透技术所采用的渗透膜对体积具有要求，对应重金属废水离子浓度。另外，反渗透技术只有通过完善预处理才能够实现对重金属离子浓度进行控制与降低，有效地延长其使用寿命。所以采用反渗透技术对重金属污水进行处理主要就是通过反渗透膜外加压去除水中及重金属离子。但若重金属离子浓度变大，则渗透压升高，否则反渗透膜去除性能降低。所以工程师应优先选择重金属离子初始浓度进行处理，正式废水处理前先进行化学沉淀再进行反渗透膜处理以减少重金属离子浓度[2]。

3.2操作工艺参数的合理调整

由于重金属具有不同的化学性质和物理性质，因此相关技术人员应该结合重金属的性质，合理选择反渗透技术的科学工艺参数。对铁，铜和锌这些重金属只有选取最适宜的工艺参数才能够让反渗透处理技术产生效能，并最终改善废水品质。总之，当采用反渗透技术对重金属污水进行处理时，需要有关技术人员对反渗透膜进行科学的筛选，并同步测定重金属污水主要金属离子浓度。简单地说，废水处理对重金属离子及水分的去除效率与其膜PH值呈显著正相关。不同种类反渗透膜还体现着对pH值的不同需求。通常重金属污水总pH值以4~7为宜，环境温度以40°C为宜。而采用反渗透膜处理技术则可使重金属污水浓度下降，这是由于温度基本恒定而膜压力却升高。当相关人员确定采用反渗透膜材料时，还要对进入治理过程中的重金属污水以及治理过的废水进行监控与治理，从而有效降低反渗透膜上重金属元素的累积量，以免重金属元素长时间累积于反渗透膜中而产生种种不利影响[3]。

3.3反渗透膜的清洗处理

工业企业治理重金属污水也必须兼顾经济效益最大化目标，即采用反渗透膜技术后不应经常更换反渗透膜。然而，若反渗透膜处理系统工作时间较长，无机物、金属氧化物等污染物会不断累积于反渗透膜的表面，并随时间推移对反渗透膜的处理效果造成严重的影响。遇到此种情况，工业生产者要经常组织实施反渗透膜的化学清洗与消毒。结合治理重金属污水所选用的反渗透膜材料以及在其表面聚集的具体污染物所采用清洗剂的品种及用量，请有关技术专家作出科学筛选，并且定期对反渗透膜进行化学清洗消毒，既能降低反渗透膜上聚集的污染物，又能确保其效果。

3.4废水的加工处理环节

经过重金属污水的预处理和工艺运行参数的合理调节，重金属污水可以直接得到治理。当重金属污水经过水箱，压力泵以及反渗透膜时，本工艺能够生产出满足我国标准的重金属污水。另外，一些二次回收重金属离子的生产过程也产生了一定数量的富集重金属液体，这些液体在废水处理之后可经一系列化学反应得到提纯。值得注意的是，在整个工艺操作过程中，重金属污水的环境压力必须保持在1-10兆帕之间，以保证重金属污水最大限度地通过反渗透膜，有效地去除重金属颗粒。在治理重金属废水的具体工艺当中，反渗透膜治理技术突出的优点就是其可以对放射性显著的重金属废水进行治理。在实际应用中，反渗透技术又可看作是重金属废水处理的最后一个环节，它能够回收重金属离子，同时有效地除去废水中重金属离子。如含重金属离子混合废水可经过预处理后，再经反渗透膜技术设备滤除，所得水可用作冷却水或者清洗水。这样既降低淡水消耗量又显著降低废水量。所以在水资源受限区域采用反渗透膜技术显得尤为重要。

结束语：

重金属污水是中国工业生产中污染后的副产品，其中无法自然降解的重金属离子是无法避免的，镍，银，铜等贵金属离子二次回收价值较大。反渗透膜技术作为中国重金属废水处理领域最前沿的技术突破之一，在处理各个工业部门重金属废水方面现已显示了卓越的成效，与此同时，经完善废水预处理，工艺运行参数调整及系统运行后，重金属废水能够高效治理。该技术可以高效率地对重金属废水进行治理。同时通过对废水预处理，工艺运行参数调整以及系统运行等方面进行改进后，重金属废水中重金属离子含量完全符合中国有关标准中的特定要求。今后，在金属处理及材料技术不断更新的基础上，利用反渗透技术治理重金属废水所需投入的费用会逐渐减少，并与各系统技术应用及优化升级相结合，重金属废水处理效率及重金属离子回用率会大大提高。

参考文献：

[1]王雁行,何潇,王垂涨.基于反渗透技术的重金属废水处理研究[J].皮革制作与环保科技,2022,3(11):22-24.DOI:10.20025/j.cnki.CN10-1679.2022-11-34.

[2]黄炜祺.基于反渗透技术的重金属废水处理研究[J].现代盐化工,2020,47(05):43-44.

[3]吴昊,张盼月,蒋剑虹,肖辉煌,杨力.反渗透技术在重金属废水处理与回用中的应用[J].工业水处理,2007(06):6-9.