張春暉¹，劉振鴻²，顧林¹
（1.鋼鐵研究總院 安泰科技股份有限公司 粉末材料與環(huán)境技術(shù)部，北京 100081；
2.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200051）

　　摘要 本文介紹了應(yīng)用三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)對(duì)脲醛樹(shù)脂廢液進(jìn)行處理的方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，在非離子型PAM的投加量為0.6mg/L時(shí)，過(guò)濾系統(tǒng)的處理效果最好。廢液中的主要污染物質(zhì)不但能很好的被去處，而且截留下來(lái)的濃縮廢液還可用于回用，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
　　關(guān)鍵詞 三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)； 脲醛樹(shù)脂； 燒結(jié)金屬絲網(wǎng)

1 前言

　　脲醛樹(shù)脂是竹木類材料膠接時(shí)廣泛使用的粘合劑，主要用于竹木等材料的膠結(jié)和制造層壓板。某樹(shù)脂廠在脲醛樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水遠(yuǎn)不能達(dá)到污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。大量的脲醛樹(shù)脂隨污水流失，不但對(duì)周邊環(huán)境造成污染，且造成大量的浪費(fèi)。廢液中的主要污染物質(zhì)為懸浮固體。經(jīng)分析可知，懸浮物主要為脲醛樹(shù)脂等膠體粒子，并含有少量的甲醛、甲醇等雜質(zhì)。經(jīng)粒度分析儀測(cè)定可知，膠粒的直徑在0.2μm以上。
　　針對(duì)該種廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，我們采用過(guò)濾法對(duì)脲醛樹(shù)脂廢液進(jìn)行處理。
　　分離、過(guò)濾的原理，主要有機(jī)械篩除、接觸吸附等。水樣中的懸浮顆粒雜質(zhì)在濾料表面沉積的過(guò)程是由兩個(gè)連續(xù)步驟實(shí)現(xiàn)的，即顆粒向?yàn)V料表面?zhèn)鬟f并發(fā)生粘附從水中分離。顆粒傳遞為一物理過(guò)程，它取決于顆粒擴(kuò)散、水流及重力等物理?xiàng)l件的作用，控制參數(shù)主要是顆粒的尺寸和濃度、水溫及濾速等物理參數(shù)。顆粒粘附為一物理化學(xué)過(guò)程，它決定于顆粒和濾料間的相互作用，它涉及雙電層疊加產(chǎn)生的靜電力和范得華引力，以及水質(zhì)的化學(xué)條件，例如pH值、離子組成等有關(guān)因素。
　　過(guò)濾效率與濾料微孔的孔徑大小有關(guān)。本方案采用三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，分別采用微孔孔徑大小不同的濾材（由大到小），從而使孔徑大小不同的膠體微粒得以去除。原液廢水不但得以凈化，且使截留下來(lái)的脲醛樹(shù)脂得以回收利用。

2 試驗(yàn)部分

　　本試驗(yàn)的一級(jí)過(guò)濾采用10μm耐污性較高的有機(jī)濾材，過(guò)濾面積為0.5～1 m²。一級(jí)過(guò)濾器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用過(guò)濾器上部可平移式拆卸結(jié)構(gòu)，從而便于濾材的定期更換。該級(jí)過(guò)濾器的關(guān)鍵作用是大量捕集原液中的固體顆粒及孔徑較大的膠體，從而減輕后續(xù)過(guò)濾器的工作負(fù)載。該濾器使用的有機(jī)濾材具有流通量大、耐污性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。
　　二級(jí)過(guò)濾采用可連續(xù)反清洗再生使用的燒結(jié)金屬絲網(wǎng)微孔濾材，該材料采用多層金屬編織絲網(wǎng)為原料，通過(guò)特殊的疊層設(shè)計(jì)、復(fù)合壓制和真空（或保護(hù)氣氛）燒結(jié)等工藝制備而成。它既能夠保持普通金屬編織絲網(wǎng)的孔隙結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、網(wǎng)孔尺寸均勻的特性，又克服了其強(qiáng)度低、整體性差，網(wǎng)孔型狀不穩(wěn)定等不足，并且可以靈活地對(duì)材料的孔徑尺寸、滲透性能和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行合理的匹配與設(shè)計(jì)，因而其綜合特性明顯優(yōu)于燒結(jié)金屬粉末、陶瓷、纖維、濾紙等其它類型的多孔材料。在凈化過(guò)濾、固體顆粒的分離回收等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其對(duì)于較高含污量的液固分離操作，這類由較細(xì)金屬絲燒結(jié)而成的濾網(wǎng)屬于直接攔截的單層過(guò)濾，其優(yōu)點(diǎn)就是將具有一定尺寸分布的雜質(zhì)顆粒直接攔截在濾網(wǎng)外層表面，形成一層均勻的濾餅，進(jìn)而隨著濾餅的逐漸形成，又可以攔截到更小規(guī)格的顆粒。該濾材具有整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)，孔徑穩(wěn)定可靠，濾材易于在高壓氣體的反洗再生，另外，由于采用不銹鋼材質(zhì)，不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成化學(xué)污染，其過(guò)濾精度為5μm，過(guò)濾面積為5～6m²。該級(jí)過(guò)濾器的關(guān)鍵作用是高效攔截水樣中0.5～1μm的微小顆粒，防止上游纖維濾材可能對(duì)下游造成的二次污染，保證后續(xù)精密過(guò)濾系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
　　三級(jí)過(guò)濾采用金屬微孔膜濾芯過(guò)濾，絕對(duì)攔截精度0.5μm（99%），其關(guān)鍵作用是通過(guò)錯(cuò)流過(guò)濾技術(shù)，達(dá)到對(duì)過(guò)濾清液較高的收得率，該濾材具有很高的絕對(duì)攔截精度和流體滲透性能，濾材在錯(cuò)流條件下使用不易造成微孔堵塞可長(zhǎng)期運(yùn)行使用，另外濾材采用金屬耐蝕合金，不會(huì)對(duì)最終凈化水質(zhì)造成污染。
　　為了使廢液中的懸浮物質(zhì)加速絮凝、集結(jié)。在廢液流經(jīng)過(guò)濾系統(tǒng)前，向廢液中投加少量的非離子型PAM。
　　試驗(yàn)裝置如圖1所示。

　　其中，一級(jí)預(yù)處理過(guò)濾器外徑為350mm，罐體總高度為1500mm，上部活封頭，罐體上配有進(jìn)料口、出料口、反吹氣體入口、罐體排污口、測(cè)壓口及安裝底座，選用200目的燒結(jié)金屬絲網(wǎng)濾芯作為濾料。二級(jí)過(guò)濾器外徑為400mm，罐體總高度為1500mm，上部活封頭，罐體上配有進(jìn)料口、出料口、反吹氣體入口、罐體排污口、測(cè)壓口及安裝底座，選用折疊式燒結(jié)金屬纖維氈濾芯過(guò)濾。三級(jí)過(guò)濾器外徑為281mm，罐體總高度為806 mm，采用精細(xì)微孔金屬膜濾芯作濾料，錯(cuò)流過(guò)濾，清液流出后進(jìn)入下一道工序，含膠粒的濃縮液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)打回一級(jí)或二級(jí)過(guò)濾工序。
　　廢液經(jīng)泵打至過(guò)濾系統(tǒng)，將原液中所含的固體懸浮物等污染物質(zhì)截留下來(lái)。少量脲醛樹(shù)脂膠體粒子通過(guò)機(jī)械過(guò)濾截留回收，清液送至下道工序使用。反吹清洗時(shí)，高壓氮?dú)庾蚤y門(mén)F₅吹入，由F₆排出，從而完成了對(duì)二級(jí)過(guò)濾器的清洗，同理，高壓氣體自閥門(mén)F₉吹入，由F₁₀排出，可完成對(duì)三級(jí)過(guò)濾器的清洗。

3 結(jié)果與討論

3.1 PAM對(duì)過(guò)濾性能的影響
　　廢液中的微細(xì)顆粒懸浮物在水中呈膠體狀態(tài)，能在水中穩(wěn)定分布，沉降和過(guò)濾性能都較差。當(dāng)加入PAM助凝劑后，助凝劑使膠體脫穩(wěn)，從而使懸浮物質(zhì)聚集脫出，利于過(guò)濾。
　　本研究分別對(duì)陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型PAM助凝劑的用量和10分鐘廢液流經(jīng)過(guò)濾系統(tǒng)所得的濾液體積的關(guān)系進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如圖2所示。

　　試驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行，廢液流量為300L/h。在一定的時(shí)間內(nèi)過(guò)濾的濾液體積是衡量助凝劑對(duì)懸浮顆粒助凝效果的最直觀指標(biāo)，濾液的體積越多，則濾餅的含水率越低，助凝劑的助凝效果越好。由圖2可知，非離子性PAM的助凝效果優(yōu)于陽(yáng)離子型和陰離子型PAM，其最佳投加量為0.6mg/L。
3.2 三級(jí)過(guò)濾器各自的處理效果
　　在相同的操作條件和工況下，分別測(cè)定脲醛廢液原水及其經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)濾器后的SS，原液的SS為79mg/L,經(jīng)過(guò)濾器后的SS值如圖3所示。

　　由圖3可知，SS流經(jīng)三級(jí)過(guò)濾器，分別被去除。經(jīng)過(guò)三級(jí)過(guò)濾器的總?cè)ヌ幝士蛇_(dá)90%左右。
3.3 脲醛樹(shù)脂廢液中其他主要污染指標(biāo)的去除情況
　　本方案設(shè)計(jì)采用三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，其中包括兩級(jí)攔截過(guò)濾和最后的十字流過(guò)濾（即錯(cuò)流過(guò)濾）。經(jīng)過(guò)上述三級(jí)凈化工藝得到的凈化出水流出后進(jìn)入下一道工序，含膠粒的濃縮廢液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，主要是通過(guò)第一級(jí)的濾材收集處理。經(jīng)過(guò)三級(jí)過(guò)濾處理裝置，原液的處理效果如表1所示。

表1 三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)處理效率一覽表 項(xiàng)目 單位 進(jìn)水 出水 去除率 % pH / 7.02 6.94 / 粒度
（體積平均粒徑） μm 15.626 0.000 100 COD_Cr mg/L 76 33.4 56 固體含量 mg/L 58 3 94.8

4 結(jié)論

　　應(yīng)用三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)對(duì)脲醛樹(shù)脂廢液的處理效果表明，該方法對(duì)廢液中的主要污染物質(zhì)，如SS等，有很好的去除作用。廢液在流經(jīng)過(guò)濾系統(tǒng)之前，首先加入PAM助凝劑以加速聚凝，最佳投加量為0.6mg/L。脲醛樹(shù)脂廢液經(jīng)處理后，不但可以達(dá)標(biāo)排放，而且截留下來(lái)的濃縮廢液還可用于回用，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

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第一作者 張春暉（1973- ），男，河北承德人，安泰科技公司工程師，環(huán)境工程學(xué)碩士，從事環(huán)境工程與科學(xué)方面的工作，已發(fā)表論文6篇。
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