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实现制浆废水零排放的膜处理技术

 中华纸业网3月11日讯: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,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%,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,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。

 

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