膜分離技術(shù)是一種高效分離技術(shù)，常見的有超濾(UF)、納濾(MF)、電滲析(ED)、反滲透(RO)等，納濾膜是介于反滲透膜和超濾膜之間，也稱為低壓或疏松反滲透膜，其允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過的一種功能性的半透膜。它因能截留物質(zhì)的大小約為納米而得名，它截留有機(jī)物的分子量大約為150~500左右，截留溶解性鹽的能力為90％以上，其憑借巨大的高效分離技術(shù)優(yōu)勢，廣泛用于制藥、生物化工、食品、石油化工、廢水處理等諸多領(lǐng)域。
1、納濾膜的特性
1.1 納濾膜的荷電性
納濾膜具有荷電特性，其荷電性與膜材料以及制造工藝等相關(guān)聯(lián)，荷電對(duì)納濾膜抗污染性能也有一定的影響。
1.2 納濾膜具有分離特性和選擇特性
納濾膜對(duì)無機(jī)離子的去除介于反滲透膜和超濾膜之間，它對(duì)不同的無機(jī)離子有不同的分離特性，如它對(duì)Mg2+，Ca2+，SO22-的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)Na+，Cl等的去除率，這是納濾膜與反滲透膜分離性能的主要差別。納濾膜一般對(duì)分子量在200以上的有機(jī)物具有較好的分離效果，去除率大于90%，納濾膜對(duì)憎水性的有機(jī)物去除效果最好（97.5%以上），而親水性的有機(jī)物一般為小分子有機(jī)物，可以較順利地與水分子一起透過納濾膜，從而說明納濾膜對(duì)有機(jī)物去除的選擇性。
2、納濾膜在冶金工業(yè)廢水中的應(yīng)用
為解決工業(yè)廢水污染問題，納濾膜技術(shù)憑借其節(jié)能效果顯著、技術(shù)成熟可靠的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的廢水處理領(lǐng)域中。有色金屬冶煉企業(yè)采用納濾膜技術(shù)與其他方法相結(jié)合的方式解決工業(yè)廢水污染問題，走出了一條綠色工業(yè)發(fā)展道路。本文以韶關(guān)冶煉廠運(yùn)用納濾膜技術(shù)處理廢水為工程實(shí)例，探討納濾膜在冶金工業(yè)廢水中的應(yīng)用。
韶關(guān)冶煉廠工業(yè)廢水深度處理站采用生物制劑處理重金屬的化學(xué)沉淀法、納濾膜分離技術(shù)、反滲透膜水處理系統(tǒng)和濃水蒸鹽結(jié)晶系統(tǒng)，工業(yè)廢水經(jīng)處理經(jīng)上述流程后回用于生產(chǎn)用水，膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水蒸發(fā)結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水零排放。納濾膜水系統(tǒng)處理工藝“多介質(zhì)過濾器+超濾系統(tǒng)+納濾系統(tǒng)”，運(yùn)行中水的回收率保持在80%以上，其在廢水零排放工程中起到了重要作用。在納濾膜的實(shí)際運(yùn)行中，由于冶金廢水成分復(fù)雜，原水水質(zhì)變化大，系統(tǒng)工藝流程長，設(shè)備多等特點(diǎn)，決定了納濾膜在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)較復(fù)雜的技術(shù)問題，對(duì)其運(yùn)行中出現(xiàn)的技術(shù)問題進(jìn)行分析，并采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，是實(shí)現(xiàn)納濾膜系統(tǒng)在冶金工業(yè)廢水領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。
2.1 現(xiàn)狀調(diào)查
膜工藝中的納濾膜系統(tǒng)進(jìn)水保安過濾器濾芯，是為了有效截留預(yù)處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)，同時(shí)降低SDI值，保護(hù)納濾膜膜。運(yùn)行過程中易出現(xiàn)段膜壓差增長過快，濾芯污堵嚴(yán)重，膜系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的現(xiàn)象。一般狀況下，每星期需更換一批濾芯，惡劣條件下2天~3天就需更換一批，影響納濾膜運(yùn)行穩(wěn)定性。通過觀察納濾膜工藝的運(yùn)行，出現(xiàn)以下幾個(gè)主要問題：
①膜工藝納濾膜系統(tǒng)中，濾芯和納濾膜易出現(xiàn)污堵現(xiàn)象，保安過濾器的濾芯污堵嚴(yán)重，易長菌、結(jié)垢，造成進(jìn)水保安過濾器在運(yùn)行中出現(xiàn)壓差增長過快，保安過濾器的濾芯需頻繁更換新濾芯，影響納濾膜系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定及其使用壽命；
②納濾膜需高頻率進(jìn)行化學(xué)清洗和物理清洗，使得膜工藝納濾膜系統(tǒng)不能持續(xù)運(yùn)行，降低了膜工藝的產(chǎn)水率，同時(shí)增加了工人的工作量，影響了膜系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
2.2 原因分析
為解決以上問題，我們對(duì)保安過濾器的濾芯和納濾膜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其的外表均附著一層白色物質(zhì)，另外還有少量的黏糊物。
經(jīng)化驗(yàn)白色物質(zhì)為硫酸鹽、磷酸鹽和氟化鹽，黏糊物為微生物。經(jīng)化驗(yàn)分析確認(rèn)納濾膜系統(tǒng)遭受化學(xué)污染和生物污染。
為了尋找化學(xué)污染來源，我們對(duì)進(jìn)膜原水水質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析，水中含有：鈣離子、鎂離子、鐵離子、硫酸根離子、磷酸根離子、氟離子等成分。這些物質(zhì)進(jìn)入保安過濾器后，當(dāng)進(jìn)水PH值偏高時(shí)，首先會(huì)在濾芯表面形成沉淀物，被濾芯截留，導(dǎo)致濾芯結(jié)垢受到污堵。
為了尋找生物污染來源，我們對(duì)膜工藝設(shè)備進(jìn)行排查，膜系統(tǒng)的MMF反洗水箱、UF及納濾膜的產(chǎn)水箱采用的均是密閉式水箱，通風(fēng)性能差，在潮濕的環(huán)境中很容易滋生微生物；同樣保安過濾器也長期處于密閉環(huán)境中運(yùn)行，容易滋生微生物。
通過以上分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，生物污染和化學(xué)污染就是導(dǎo)致納濾膜污堵首要原因。
2.3 制定措施
針對(duì)納濾膜系統(tǒng)生物污染和化學(xué)污染，制定以下措施：
①針對(duì)水質(zhì)中含有Ca2+、Mg2+、F-、SO42-、PO42-等離子，在PH值偏高時(shí)，容易在濾芯及納濾膜膜上結(jié)垢，我們對(duì)進(jìn)膜原水進(jìn)行化學(xué)分析，每星期一、三、五取樣化驗(yàn)，監(jiān)控水質(zhì)中各離子濃度變化，并且每班對(duì)膜系統(tǒng)中的多介質(zhì)過濾器、超濾的產(chǎn)水及保安過濾器的進(jìn)水進(jìn)行SDI、濁度及PH值的檢測，時(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)變化，并根據(jù)水質(zhì)變化，調(diào)整前段水處理工藝，降低無機(jī)鹽的含量。②納濾膜系統(tǒng)采用低PH運(yùn)行方式，可以避免氫氧化鈣、氫氧化鐵等物質(zhì)的形成，可以抑制水中的硫酸鹽、磷酸鹽及氟化鹽等物質(zhì)的析出，這樣可防止濾芯及納濾膜膜結(jié)垢而被污堵。③防止生物污染，對(duì)MMF反洗水箱、UF及納濾膜的產(chǎn)水箱進(jìn)行增設(shè)通風(fēng)孔的技術(shù)改造。技改后，水箱的通風(fēng)性能大大提高，有效地抑制了微生物的滋生。④在膜系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗維護(hù)時(shí)，打開保安過濾器端蓋，并每小時(shí)對(duì)濾芯進(jìn)行1次沖洗，有效地防止了細(xì)菌的滋生。⑤在進(jìn)膜原水處加裝殺菌設(shè)備，定期投加殺菌劑，可以有效地抑制水中微生物的滋生，有效防止微生物對(duì)濾芯的污堵。
2.4 效果檢驗(yàn)
納濾膜系統(tǒng)通過以上針對(duì)生物污染和化學(xué)污染的措施后，納濾膜工藝得到穩(wěn)定運(yùn)行，提高了納濾膜的產(chǎn)水率，延長濾芯和納濾膜的運(yùn)行周期，降低了膜系統(tǒng)處理廢水的成本。（來源：廣東中金嶺南有色冶金設(shè)計(jì)研究有限公司）
