新型餐饮污水处理及油污回收装置助力节能减排

  近日，由武汉理工大学材料等学院的雷志杰、王胜旋、张健、谢梦圆、贾玉婷、阮婷婷、李瑞斌七位本科生组成的节能减排团队对基于膜分离技术的餐饮污水处理及回收装置进行了重大改进。在吴力立老师的指导下，该团队已开发出一种基于溶液共沉积法的聚偏氟乙烯(PVDF)膜亲水防污改性技术，并在此基础上设计出一款基于多功能改性膜的餐饮废污水处理及油污回收装置。

  据统计，我国2008-2017年餐饮废水的年均增长率为3.16%，2017年城市餐饮污水排放量已达到1.48亿立方米。然而，目前国内的餐饮污水处理方面都会存在技术落后、成本过高、油污回收利用效率低等问题，解决能力不能够满足日渐增长的污水处理需求，甚至有不法分子利用未经处理的餐饮废水生产地沟油，对自然环境、城市建设和人民身体健康导致非常严重的危害。另一方面，餐饮污水中富含的油脂是重要的可再生资源，可用于制备柴油、工业油酸等多种化工品，排放未经处理的餐饮废水将造成资源的浪费。因此，有效处理餐饮废水并实现废油的回收利用，对保护自然环境和提高经济效益具备极其重大战略意义。

  相对于传统餐饮污水处理技术，基于膜分离技术的餐饮污水处理装置具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等优点，由它分离出的水可达到中水标准。然而，目前使用的膜材料表面能极低，疏水性很强，水分离能耗高，而且膜表面容易吸附蛋白质、微生物等有机物质，从而易引起膜孔污染堵塞，降低膜常规使用的寿命，阻碍膜分离技术在餐饮废污水处理领域的应用进程。针对餐饮污水处理和回收装置中存在的以上问题，该节能减排团队所研发的这套一体化装置可以在一定程度上完成清洁高效的餐饮废污水处理及油污回收过程。

  据节能减排团队雷志杰同学介绍，该套装置主要有三大亮点：一是在膜材料的改进上，团队利用单宁酸（TA）和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在溶液中的络合反应，在膜表明产生复合涂层，并以此为平台络合金属离子，制备出表面具有强亲水性和超疏油性、抗污染和抗菌的多功能改性膜，其纯水通量可达16921 L/(m2·h)，乳液过滤比率高达99%。该方法改性条件温和，简单易操作，过程无污染，易批量生产，可实现改性膜的绿色制备。二是在膜组件的设计制作上，该团队设计了一种新型的卷式膜组件，对传统膜组件的结构可以进行了优化和改进，创新性地在膜片之间加入了活性炭材料。该团队的测试结果为，改进后的膜组件衰减幅度显而易见地下降，出水COD浓度可控制在30-40mg／L，出水含油量为零。这表明新型膜组件能够有效提升餐饮废水的油水分离效率、净化效率及精度，降低餐饮废水净化处理的能量消耗和有用物质浪费。三是在装置设计方面，该团队设计出一套基于膜分离技术的餐饮废污水处理装置，该装置具有低能耗、高效率、处理效果好、简单易操作等优点，可以在一定程度上完成油水的完全分离和收集，变废为宝。

  据悉，该项研究依托于武汉理工大学材料科学与工程学院吴立力副教授的校企合作项目和材料复合新技术国家重点实验室和国家级材料测试中心，目前拥有国家发明专利一项，题为“一种亲水抗菌PVDF膜的制备方法”，其他的还有两项相关实用新型专利正在受理。

  以上是该节能减排竞赛小组的阶段性成果，他们将于2020年4月上旬参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛武汉理工大学校内选拔赛。