实现制浆废水零排放的膜处理技术



作为国家科学技术进步奖二等奖的获奖项目“面向制浆废水零排放的膜制备、集成技术与应用”由南京工业大学邢卫红教授作为第一完成人旨在致力于实现制浆废水零排放和综合利用破解制浆废水零排放这一国际难题。本文主要对该项目的关键创新点进行梳理介绍。


传统制浆造纸工业属于高耗水、高排放的行业其中制浆废水污染物成分复杂较难实现废水资源化回收利用多数是达标处理后排入大海、河流。2012年因江苏王子制纸有限公司的制浆废水排海问题引发了“启东”群体事件迫切需要通过科学技术实现制浆废水零排放与综合利用。


面向此重大需求邢卫红项目组研发出以多膜集成为核心的制浆废水零排放新工艺,维氏硬度计实现了制浆废水的资源化利用于2014年实施了4万吨/日的全球首套膜法制浆废水零排放示范工程以科技的手段解决了社会发展问题。在国家、江苏省等科技项目支持下攻克了基于核心膜材料制备、膜污染控制、多膜集成工艺等制浆废水零排放关键技术形成以下创新点:


(1)发明了两亲共聚物成膜方法研制出超亲水高强度特种超滤膜实现了工业化生产与规模化应用。创造性地将聚偏氟乙烯(PVDF)为主体相的两亲共聚物引入到PVDF均聚物铸膜液使亲水组分在成膜过程中迁移至膜孔和表面产生自发亲水特性;通过调节分子链之间的缠结作用使得膜材料具有永久亲水性;通过蒸汽诱导相分离与非溶剂诱导相分离过程耦合实现了超滤膜微结构的精准调控解决了制浆废水处理中超滤膜易污染和断丝问题提高了运行稳定性。

(2)开发出水质软化与反渗透膜污染协同控制技术提高了反渗透膜的水回收率延长了膜清洗周期。发明了高盐体系膜污染控制与清洗方法建立了反渗透膜隔网与膜分离性能的关系发明了碱性木质素改性反渗透膜的方法提高了反渗透膜抗污染的能力;开发出水质软化与反渗透膜污染协同控制技术将反渗透膜的水回收率从70%提高到90%以上降低反渗透膜脱盐过程药剂消耗40%,超声波探伤仪器解决了反渗透膜用于工业废水处理过程水回收率低的问题有效降低了膜系统的运行成本。

(3)以多膜集成为核心发明了膜法制浆造纸废水零排放技术工艺包实施了全球首套膜法制浆废水零排放工程。按化工产品生产方法“吃干榨净”制浆尾水发明了“高效预处理-多膜集成-高效蒸发结晶”等为一体的制浆废水资源化处理技术工艺包在南通实施4万吨/日处理规模的制浆废水零排放工程获得净化水及工业盐、干泥等副产物,烟气分析仪实现资源化利用。工程投资成本和运行成本为原排海工程的50%左右以科技解决了“启东”群体事件得到党和国家领导人、各级政府和社会各界的充分肯定。

项目执行期间获得中国发明专利30件发表论文22篇。完成单位项目成果转化累计新增产值超过4亿。推广应用到制浆造纸、化工、印染、有色等行业累计减排废水1.3亿吨产生显著经济效益;项目成果挽救了投资19亿美元的江苏王子公司近4年该公司新增经济效益累计80亿同时避免了地方政府百亿元经济赔偿为经济和社会发展做出重要贡献。

责任编辑:赵晓一