南京某膜材料科技有限公司生產玻璃纖維、高比面積電池隔膜制品。公司在生產過程中有120m3/h循環水在重復使用并定期(1～2天)排放。在連續生產過程中由于循環水的水質在不斷惡化，使生產的隔膜制品不斷下降，而且每次停產換水過程影響生產效率;且水資源未充分利用，大量排放給污水處理站帶來較大負荷。本試驗擬采用膜分離技術對生產線的循環使用水進行凈化回用，延長生產線運行時間，同時檢驗超濾膜組件處理含玻璃纖維及膠體廢水的性能，并從中獲得穩定可靠的膜運行工藝參數，為膜法處理在項目上應用提供有力支撐。
1、試驗部分
1.1 廢水來源
廢水主要來源于某電池隔膜材料加工生產線，電池隔膜材料生產主要將玻璃微纖維、稀硫酸按比例加入到水力碎漿機，將絮狀玻璃纖維分解開，通過添加純水和稀硫酸控制漿液pH在3～5之間。將制備好的漿液和來自水池沖漿區域的白水同時進入生產線進行成型，生產線產生的多余含漿廢水進入白水循環水池，水循環池水含有玻璃微纖維、膠體、pH為2左右的酸性廢水。
1.2 試驗工藝流程
本次中試試驗，采用自制一套全自動超濾中試裝置(內裝一根超濾膜組件)，采用提升泵從白水循環池中將廢水提升至超濾中試裝置進行過濾處理，產水回至白水循環池繼續生產使用，工藝流程如圖1所示。
1.3 試驗原理及試驗方法
本次試驗，主要利用中試設備中的超濾膜對廢水進行過濾處理。其原理是利用人工合成的，具有選擇透過性的超濾膜，以外界壓力作為推動力，對廢水進行分離的過程。
其分離工藝流程，主要分為兩種分離方式，一種為錯流過濾，另一種為死端過濾。錯流過濾是先用潛水泵從生產線循環水水池中將循環廢水提升至超濾設備原水箱中，原水箱中的廢水經原水泵抽取進入超濾膜組件中，在膜兩側的壓差作用下，分離成濃水和滲透液兩部分，其中無法穿透膜的雜質被截留在膜的外表面(濃水側)，并回流進入原水箱中再次處理;透過膜的滲透液，即清澈的產水進入產水箱中，最終達到廢水被分離的目的，在本次試驗中，產水被溢流回循環水水池。死端過濾則是關閉回流管路，讓所有原水全部從超濾膜過濾，截留雜質完全保留在膜組件內，其他同錯流過濾流程相同。
2、試驗過程及結果討論
本次試驗主要分為三個階段：第一階段，針對生產線循環廢水進行試運行，查看中試裝置是否可以適用于此過程;第二階段，采用錯流過濾方式連續處理循環廢水，檢測超濾膜運行情況;第三階段，采用死端過濾方式連續處理循環廢水，檢測超濾膜運行情況。本次試驗進行了20d左右，設備預調試用了6d時間。
2.1 膜設備適用性測試
第一階段實驗是超濾膜中試設備處理白水循環池水，間斷運行了3d，每天11h，合計運行33h。參數設置為進水流量8m3/h左右，產水流量3m3/h左右。進水為乳白色牛奶狀的原水，經過超濾膜處理所得產水箱的產水始終非常清澈。
2.2 錯流過濾檢測膜運行性能
第二階段采用錯流過濾方式連續運行中試設備。本階段實驗根據生產線不同產品批次產生不同的廢水水質，為考察不同水質的水對超濾膜運行的影響情況，中試設備運行與生產過程換水周期同步。設置進水為8m3/h，產水為3m3/h，連續過濾至生產線，再對設備進行反洗，反洗后設備過濾運行，記錄運行數據。實驗結果如圖所示。
從圖2中可以看出，隨著運行時間的延長，膜的跨膜壓差逐漸增大;當再次換水并對膜進行反洗，跨膜壓差均能得到恢復，跨膜壓差反應了膜被堵塞的情況，在壓差允許范圍內，跨膜壓差越高，膜被堵塞越嚴重。通過本階段試驗可知，在連續運行情況下，超濾膜設備可以保證出水水質清澈。膜運行過程發生污堵可通過反洗使膜性能得到恢復。這說明設備采用錯流過濾處理循環水可行的。
2.3 死端過濾方式檢測膜運行性能
第三階段采用死端過濾方式(即進水量等于產水量)連續運行中試設備。設備運行時，設置進水流量為3m3/h左右，產水流量也是3m3/h左右，實驗參數設置過濾時間分別設置為1、2和4h，然后進行清洗，清洗過程為：氣擦洗時間2min，反洗2min，正沖1min
實驗結果表明過濾時間為1h和2h時，跨膜壓差變化很小;過濾時間4h時，跨膜壓差發生明顯的變化，但經過反洗后，跨膜壓差很快可以恢復。通過本輪試驗可知，過濾時間設置為2h以內，超濾設備可以一直連續運行;當過濾時間設置為4h以上，雖然跨膜壓差變動幅度較大，但反洗后可以仍可恢復，且得到的產水非常清澈，說明超濾膜死端過濾，連續處理生產線循環廢水同樣是可行的。
3、結論
本次試驗分別采用膜法處理中的錯流過濾和死端過濾兩種方式，對生產線循環廢水連續處理。通過上述三個階段的試驗可知：
①針對水質不斷惡化的循環水，超濾膜處理是可行的，同時設備持續運行，保證了預期產水量和水質，有利于生產線生產效率的提高;
②生產線循環水經超濾膜處理后，外排水量將大量減少，有利于減輕污水處理站運行負荷;
③經過連續試驗發現，此次采用的超濾膜擁有優良的膜通量和過濾性能，完全可以滿足生產線循環水回用要求。
超濾膜污堵在超濾系統運行中是必然的過程，為使超濾膜重新恢復優良的過濾性能，膜的反洗是系統正常運行必不可少的環節。本次實驗膜清洗僅采用物理方法，采用氣擦洗、反向沖洗法和正向沖洗法相結合的方法，可以使膜性能得到恢復。(來源：南京萬瑞建設工程有限公司)
