實(shí)現(xiàn)制漿廢水零排放的膜處理技術(shù)

作為國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目“面向制漿廢水零排放的膜制備、集成技術(shù)與應(yīng)用”由南京工業(yè)大學(xué)邢衛(wèi)紅教授作為第一完成人，旨在致力于實(shí)現(xiàn)制漿廢水零排放和綜合利用，破解制漿廢水零排放這一國(guó)際難題。本文主要對(duì)該項(xiàng)目的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行梳理介紹。

傳統(tǒng)制漿造紙工業(yè)屬于高耗水、高排放的行業(yè)，其中制漿廢水污染物成分復(fù)雜，較難實(shí)現(xiàn)廢水資源化回收利用，多數(shù)是達(dá)標(biāo)處理后排入大海、河流。2012年，因江蘇王子制紙有限公司的制漿廢水排海問(wèn)題，引發(fā)了“啟東”群體事件，迫切需要通過(guò)科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)制漿廢水零排放與綜合利用。

面向此重大需求，邢衛(wèi)紅項(xiàng)目組研發(fā)出以多膜集成為核心的制漿廢水零排放新工藝，實(shí)現(xiàn)了制漿廢水的資源化利用，于2014年實(shí)施了4萬(wàn)噸/日的全球首套膜法制漿廢水零排放示范工程，以科技的手段解決了社會(huì)發(fā)展問(wèn)題。在國(guó)家、江蘇省等科技項(xiàng)目支持下，攻克了基于核心膜材料制備、膜污染控制、多膜集成工藝等制漿廢水零排放關(guān)鍵技術(shù)，形成以下創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）發(fā)明了兩親共聚物成膜方法，研制出超親水高強(qiáng)度特種超濾膜，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)與規(guī)模化應(yīng)用。創(chuàng)造性地將聚偏氟乙烯（PVDF）為主體相的兩親共聚物引入到PVDF均聚物鑄膜液，使親水組分在成膜過(guò)程中遷移至膜孔和表面，產(chǎn)生自發(fā)親水特性；通過(guò)調(diào)節(jié)分子鏈之間的纏結(jié)作用，使得膜材料具有永久親水性；通過(guò)蒸汽誘導(dǎo)相分離與非溶劑誘導(dǎo)相分離過(guò)程耦合，實(shí)現(xiàn)了超濾膜微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控，解決了制漿廢水處理中超濾膜易污染和斷絲問(wèn)題，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性。

（2）開(kāi)發(fā)出水質(zhì)軟化與反滲透膜污染協(xié)同控制技術(shù)，提高了反滲透膜的水回收率，延長(zhǎng)了膜清洗周期。發(fā)明了高鹽體系膜污染控制與清洗方法，建立了反滲透膜隔網(wǎng)與膜分離性能的關(guān)系，發(fā)明了堿性木質(zhì)素改性反滲透膜的方法，提高了反滲透膜抗污染的能力；開(kāi)發(fā)出水質(zhì)軟化與反滲透膜污染協(xié)同控制技術(shù)，將反滲透膜的水回收率從70%提高到90%以上，降低反滲透膜脫鹽過(guò)程藥劑消耗40%，解決了反滲透膜用于工業(yè)廢水處理過(guò)程水回收率低的問(wèn)題，有效降低了膜系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

（3）以多膜集成為核心，發(fā)明了膜法制漿造紙廢水零排放技術(shù)工藝包，實(shí)施了全球首套膜法制漿廢水零排放工程。按化工產(chǎn)品生產(chǎn)方法“吃干榨凈”制漿尾水，發(fā)明了“高效預(yù)處理-多膜集成-高效蒸發(fā)結(jié)晶”等為一體的制漿廢水資源化處理技術(shù)工藝包，在南通實(shí)施4萬(wàn)噸/日處理規(guī)模的制漿廢水零排放工程，獲得凈化水及工業(yè)鹽、干泥等副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)資源化利用。工程投資成本和運(yùn)行成本為原排海工程的50%左右，以科技解決了“啟東”群體事件，得到黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人、各級(jí)政府和社會(huì)各界的充分肯定。

項(xiàng)目執(zhí)行期間，獲得中國(guó)發(fā)明專利30件，發(fā)表論文22篇。完成單位項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化累計(jì)新增產(chǎn)值超過(guò)4億。推廣應(yīng)用到制漿造紙、化工、印染、有色等行業(yè)，累計(jì)減排廢水1.3億噸，產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益；項(xiàng)目成果挽救了投資19億美的江蘇王子公司，近4年該公司新增經(jīng)濟(jì)效益累計(jì)80億，同時(shí)避免了地方政府百億經(jīng)濟(jì)賠償，為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

責(zé)任編輯：趙曉一