[01825023]面向制浆造纸废水零排放的膜集成技术与应用示范

该项目属于材料化学工程、节能环保等领域。面向制浆造纸废水零排放的应用需求，项目组研制出超亲水高强度特种超滤膜及组件，开发出水质软化与反渗透膜污染协同控制修饰技术，发明了以多膜集成为核心的制浆废水零排放新工艺，建成了全球首套膜法制浆废水零排放示范工程。制浆造纸工业废水排放量大，污染物成分复杂，COD排放量居工业排放量的首位，其中制浆废水量大成分更为复杂，没有成功的回用技术，国内外均是达标处理后排入大海、河流。2012年，因江苏王子制纸公司(日本)的制浆废水排海问题，引发了“启东7·28”事件，迫切需要通过科学技术实现制浆废水零排放与综合利用，破解制浆废水治理这一国际难题。项目组在国家、江苏省等科技项目支持下，攻克了膜法制浆废水零排放的关键技术，形成以下技术创新发明点：(1)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，建成了全球首套膜法制浆废水零排放工程。按化工产品生产方法“吃干榨净”制浆尾水，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，在南通建成4万吨/日处理规模的制浆废水零排放工程，获得净化水以及工业盐、干泥等副产物，实现资源化利用。工程投资成本和运行成本为原排海工程的50％左右，以科技解决了“启东7·28”事件。(2)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。创造性地将PVDF为主体相的两亲共聚物引入到PVDF均聚物铸膜液，使亲水组分在成膜过程中迁移至膜孔和表面，产生自发亲水特性；通过调节分子链之间的缠结作用，引入的两亲共聚物在膜中长期保持，使得膜材料具有永久亲水性；通过蒸汽诱导相分离与非溶剂诱导相分离过程的耦合，实现了对相分离过程的分步控制和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。(3)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和运行稳定性。发明了高盐体系膜污染控制与清洗方法，开发出在线硬度控制技术，有效抑制了反渗透膜的结垢；通过反渗透膜隔网与膜分离性能的关系研究，优化了改性反渗透膜组件的结构；通过废水中碱性木质素对反渗透膜表面改性机理研究，提高了反渗透膜抗有机物污染的能力；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提高到90％以上，有效降低脱盐过程的运行能耗和药剂消耗，解决了反渗透膜用于工业废水处理过程膜通量下降、水回收率低等问题。项目成果在南通能达水务有限公司等多家企业实施应用，减排废水5500万吨、COD3000吨，环境效益十分显著。特种超滤膜与膜成套装备在南京九思、江苏久吾成果转化，新增产值3.2亿，利税1.7亿，有力推动了中国膜技术的进步。获得授权中国发明专利11项，发表SCI论文22篇。项目实施彻底解决了“启东7·28”事件，得到党和国家领导人、各级政府和社会各界的充分肯定。