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 粉末材料與環境技術部，北京 100081；
2.東華大學環境科學與工程學院，上海 200051）

　　摘要 本文介紹了應用三級過濾系統對脲醛樹脂廢液進行處理的方法。試驗結果表明，在非離子型PAM的投加量為0.6mg/L時，過濾系統的處理效果最好。廢液中的主要污染物質不但能很好的被去處，而且截留下來的濃縮廢液還可用于回用，實現了清潔生產。
　　關鍵詞 三級過濾系統； 脲醛樹脂； 燒結金屬絲網

1 前言

　　脲醛樹脂是竹木類材料膠接時廣泛使用的粘合劑，主要用于竹木等材料的膠結和制造層壓板。某樹脂廠在脲醛樹脂生產過程中排出的廢水遠不能達到污水綜合排放二級標準的要求。大量的脲醛樹脂隨污水流失，不但對周邊環境造成污染，且造成大量的浪費。廢液中的主要污染物質為懸浮固體。經分析可知，懸浮物主要為脲醛樹脂等膠體粒子，并含有少量的甲醛、甲醇等雜質。經粒度分析儀測定可知，膠粒的直徑在0.2μm以上。
　　針對該種廢水的水質特點，我們采用過濾法對脲醛樹脂廢液進行處理。
　　分離、過濾的原理，主要有機械篩除、接觸吸附等。水樣中的懸浮顆粒雜質在濾料表面沉積的過程是由兩個連續步驟實現的，即顆粒向濾料表面傳遞并發生粘附從水中分離。顆粒傳遞為一物理過程，它取決于顆粒擴散、水流及重力等物理條件的作用，控制參數主要是顆粒的尺寸和濃度、水溫及濾速等物理參數。顆粒粘附為一物理化學過程，它決定于顆粒和濾料間的相互作用，它涉及雙電層疊加產生的靜電力和范得華引力，以及水質的化學條件，例如pH值、離子組成等有關因素。
　　過濾效率與濾料微孔的孔徑大小有關。本方案采用三級過濾系統，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，且使截留下來的脲醛樹脂得以回收利用。

2 試驗部分

　　本試驗的一級過濾采用10μm耐污性較高的有機濾材，過濾面積為0.5～1 m²。一級過濾器的設計結構采用過濾器上部可平移式拆卸結構，從而便于濾材的定期更換。該級過濾器的關鍵作用是大量捕集原液中的固體顆粒及孔徑較大的膠體，從而減輕后續過濾器的工作負載。該濾器使用的有機濾材具有流通量大、耐污性好、價格便宜等優點。
　　二級過濾采用可連續反清洗再生使用的燒結金屬絲網微孔濾材，該材料采用多層金屬編織絲網為原料，通過特殊的疊層設計、復合壓制和真空（或保護氣氛）燒結等工藝制備而成。它既能夠保持普通金屬編織絲網的孔隙結構簡單、網孔尺寸均勻的特性，又克服了其強度低、整體性差，網孔型狀不穩定等不足，并且可以靈活地對材料的孔徑尺寸、滲透性能和機械強度進行合理的匹配與設計，因而其綜合特性明顯優于燒結金屬粉末、陶瓷、纖維、濾紙等其它類型的多孔材料。在凈化過濾、固體顆粒的分離回收等領域有著廣泛的應用。尤其對于較高含污量的液固分離操作，這類由較細金屬絲燒結而成的濾網屬于直接攔截的單層過濾，其優點就是將具有一定尺寸分布的雜質顆粒直接攔截在濾網外層表面，形成一層均勻的濾餅，進而隨著濾餅的逐漸形成，又可以攔截到更小規格的顆粒。該濾材具有整體結構強，孔徑穩定可靠，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，不會對水質造成化學污染，其過濾精度為5μm，過濾面積為5～6m²。該級過濾器的關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下游造成的二次污染，保證后續精密過濾系統的穩定工作。
　　三級過濾采用金屬微孔膜濾芯過濾，絕對攔截精度0.5μm（99%），其關鍵作用是通過錯流過濾技術，達到對過濾清液較高的收得率，該濾材具有很高的絕對攔截精度和流體滲透性能，濾材在錯流條件下使用不易造成微孔堵塞可長期運行使用，另外濾材采用金屬耐蝕合金，不會對最終凈化水質造成污染。
　　為了使廢液中的懸浮物質加速絮凝、集結。在廢液流經過濾系統前，向廢液中投加少量的非離子型PAM。
　　試驗裝置如圖1所示。

　　其中，一級預處理過濾器外徑為350mm，罐體總高度為1500mm，上部活封頭，罐體上配有進料口、出料口、反吹氣體入口、罐體排污口、測壓口及安裝底座，選用200目的燒結金屬絲網濾芯作為濾料。二級過濾器外徑為400mm，罐體總高度為1500mm，上部活封頭，罐體上配有進料口、出料口、反吹氣體入口、罐體排污口、測壓口及安裝底座，選用折疊式燒結金屬纖維氈濾芯過濾。三級過濾器外徑為281mm，罐體總高度為806 mm，采用精細微孔金屬膜濾芯作濾料，錯流過濾，清液流出后進入下一道工序，含膠粒的濃縮液在系統內循環打回一級或二級過濾工序。
　　廢液經泵打至過濾系統，將原液中所含的固體懸浮物等污染物質截留下來。少量脲醛樹脂膠體粒子通過機械過濾截留回收，清液送至下道工序使用。反吹清洗時，高壓氮氣自閥門F₅吹入，由F₆排出，從而完成了對二級過濾器的清洗，同理，高壓氣體自閥門F₉吹入，由F₁₀排出，可完成對三級過濾器的清洗。

3 結果與討論

3.1 PAM對過濾性能的影響
　　廢液中的微細顆粒懸浮物在水中呈膠體狀態，能在水中穩定分布，沉降和過濾性能都較差。當加入PAM助凝劑后，助凝劑使膠體脫穩，從而使懸浮物質聚集脫出，利于過濾。
　　本研究分別對陽離子型、陰離子型和非離子型PAM助凝劑的用量和10分鐘廢液流經過濾系統所得的濾液體積的關系進行了測定，結果如圖2所示。

　　試驗在相同條件下進行，廢液流量為300L/h。在一定的時間內過濾的濾液體積是衡量助凝劑對懸浮顆粒助凝效果的最直觀指標，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的助凝效果優于陽離子型和陰離子型PAM，其最佳投加量為0.6mg/L。
3.2 三級過濾器各自的處理效果
　　在相同的操作條件和工況下，分別測定脲醛廢液原水及其經過三個過濾器后的SS，原液的SS為79mg/L,經過濾器后的SS值如圖3所示。

　　由圖3可知，SS流經三級過濾器，分別被去除。經過三級過濾器的總去處率可達90%左右。
3.3 脲醛樹脂廢液中其他主要污染指標的去除情況
　　本方案設計采用三級過濾系統，其中包括兩級攔截過濾和最后的十字流過濾（即錯流過濾）。經過上述三級凈化工藝得到的凈化出水流出后進入下一道工序，含膠粒的濃縮廢液在系統內循環，主要是通過第一級的濾材收集處理。經過三級過濾處理裝置，原液的處理效果如表1所示。

表1 三級過濾系統處理效率一覽表 項目 單位 進水 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 結論

　　應用三級過濾系統對脲醛樹脂廢液的處理效果表明，該方法對廢液中的主要污染物質，如SS等，有很好的去除作用。廢液在流經過濾系統之前，首先加入PAM助凝劑以加速聚凝，最佳投加量為0.6mg/L。脲醛樹脂廢液經處理后，不但可以達標排放，而且截留下來的濃縮廢液還可用于回用，實現了清潔生產。

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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，環境工程學碩士，從事環境工程與科學方面的工作，已發表論文6篇。
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