——记科技进步二等奖项目面向制浆废水零排放的膜制备、集成技术与应用

　　针对制浆造纸工业废水减排需求，南京工业大学、南京九思高科技有限公司等提出了“以化工产品生产方法”将制浆废水“吃干榨尽”的研究思路，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，破解了制浆废水零排放治理的世界难题，还建成了全球首套膜法制浆废水零排放示范工程，并因此获得了2019年国家科技进步二等奖。

　　深度处理回用

　　经济效益显著

　　据介绍，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极为复杂，难以实现废水资源化回收利用。项目组通过调研走访发现，国内外制浆废水均是达标处理后排入江河湖海，没有深度处理回用实现废水零排放的案例，因此迫切需要通过科学技术实现制浆废水零排放与综合利用，破解制浆废水零排放这一国际难题。

　　项目组针对制浆造纸工业废水减排的迫切需求，通过对制浆废水复杂成分的分析检测，提出了“以化工产品生产方法”将制浆废水“吃干榨尽”的研究思路，发明了“高效预处理、多膜集成技术、高效蒸发结晶”等相结合的膜法制浆废水零排放新工艺，开发出超亲水特种超滤膜的制备方法、水质软化与膜污染协同控制技术，建成了30万平方米/年的特种超滤膜规模化生产线，实施了4万吨/日全球首套膜法制浆废水零排放工程。

　　该项目研制的特种超滤膜与国际先进水平膜产品相比，膜通量提高30%，化学清洗周期延长了1倍。项目组针对工业废水中硬度和COD易造成反渗透膜结垢，限制水回收率提高的问题，开发出水质软化与反渗透污染协同控制技术，提高了反渗透膜的水回收率，降低了药剂消耗和运行成本。此外，该项目建成的首套膜法制浆废水零排放工程，与原排海计划相比，投资成本和运行成本减少了一半，具有明显的经济及环境效益。

　　攻克核心难点

　　实现三大创新

　　该项目技术的主要创新点是攻克了基于核心膜材料制备、膜污染控制、多膜集成工艺等的制浆废水零排放关键技术。

　　首先，项目组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。他们创造性地将采用聚偏氟乙烯(PVDF)为主体相的两亲共聚物成膜方法，使得膜材料具有永久亲水性，还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。

　　其次，项目组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。他们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，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，降低了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，降低了膜系统的运行成本。

　　最后，项目组以多膜集成为核心，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。他们发明了“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。

　　技术国际领先

　　应用领域广泛

　　“面向制浆造纸废水零排放的膜制备与多膜集成技术及应用”被中国石油和化学工业联合会鉴定为：该项技术成果创新性强，总体技术居国际领先水平。

　　相关成果在制浆造纸、精细化工、盐化工、医药工业等废水资源化中得到推广应用。其中，该项目开发的膜法制浆造纸废水零排放技术工艺包技术，已在南通能达水务有限公司实施，建成了全球首套制浆废水零排放工程，净化水回用至江苏王子、江山农化等公司;膜法中水回用技术在金华盛纸业有限公司、江苏三吉利化工股份有限公司等十多家企业应用;特种超滤膜与组件技术在南京九思高科技有限公司建成30万平方米/年的规模化生产线，在南京久盈公司成果转化并推广应用;膜法制浆造纸废水零排放技术已由江苏久吾高科技股份有限公司推广应用至造纸、化工、制药等领域。

　　该项目的技术创新性十分突出，获得中国发明专利30项，发表学术论文22篇，项目成果的实施产生了较好的经济和社会效益，全球首套制浆造纸废水零排放成套工艺还入选国家“十二五”科技成就展，为经济社会高质量发展作出了重要贡献。

作者：陈菲   来源：中国化工报