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造纸工业是典型的高耗水高排放行业,随着我国对造纸企业废水排放和用水量做出了更加严格的要求,废水回用成为造纸企业减少废水排放量和新鲜用水量的重要手段,膜技术被认为是解决造纸行业废水回用问题的关键技术之一,但由于膜污染及结垢等问题,导致水回收率低,本文将反渗透膜组合工艺用于造纸废水处理,结合药剂软化法去除结垢性离子,探索了有机物对膜污染的影响,实现了废水的高品质高回收率再利用。 首先,通过添加氢氧化钠和碳酸钠对造纸废水进行软化,考察了药剂加入方式和加入量对Ca2+、Mg2+离子的去除效果。结果表明,当废水中钙硬度小于碱度时,只需加入氢氧化钠即可得到满意的软化效果,且废水中碱度和硬度同时降低,而对于废水中钙硬度大于碱度的情况,则需继续加入碳酸钠除钙,在碳酸钠无需过量的情况下也可达到较好的软化效果。考察了软化过程对Sr2+、Ba2+、Si和有机物的去除效果,结果表明软化对Sr2+、Ba2+的去除效果与碳酸根浓度有关,虽然去除率很高,但因废水中硫酸根浓度较高,Ba2+仍有结垢可能,需添加相应阻垢剂防止硫酸钡结垢;氢氧化镁沉淀的生成可促进Si和有机物去除,但是过高的pH会导致两者去除率下降,在保证镁去除率达到要求的情况下应控制软化pH小于11。 其次,利用膜技术进行废水处理,考察了四种型号膜(纳滤膜为DK和DL,反渗透膜为AG和SG)对废水中有机物和无机盐的去除效果。结果表明, AG最适用于造纸废水处理,废水在浓缩4倍的情况下,渗透通量从29.3L/(m2·h)下降到21.9L/(m2·h),出水电导率小于160μS/cm,出水COD小于5mg/L,满足中水回用要求。采用海水淡化膜对电导率为12450μS/cm的废水进行处理,海淡膜稳定通量随TMP线性增大,在TMP为2.0MPa下,随着浓缩过程的进行,通量由44.2L/(m2·h)迅速减小到14.2L/(m2·h),出水电导率由220μS/cm增大到1179μS/cm,COD小于3mg/L,水回收率达到65%,水质达到中水回用标准。 最后,研究了有机物对膜过滤性能的影响,对造纸废水中溶解性有机物进行了亲疏水性分析和红外分析,结果表明废水中有机物主要为脂肪类和脂肪醚类物质,亲水物质所占比例最大;造成膜通量衰减的主要原因是无机盐产生的渗透压,膜污染造成的通量衰减随TMP变化不大,在低pH下,膜污染加重;造成膜不可逆污染的主要原因为有机物与膜表面的吸附,使用质量分数为0.1%的十二烷基苯磺酸钠并用NaOH调pH至10.5~11.0对膜进行清洗即可恢复膜通量。