膜處理技術(shù)在水處理中的應用

鄭振林

三達膜環(huán)境技術(shù)股份有限公司 福建廈門 361022

摘要：在社會工業(yè)不斷發(fā)展的同時，我國的水污染現(xiàn)象也是日益嚴重，特別是人們越來越關注到飲用水的水質(zhì)問題。

關鍵詞：膜處理；給水；廢水；水質(zhì)指標

前言：膜處理主要是在某種推動力的作用下，利用特定膜的透過性分離水中的離子、分子、雜質(zhì)的新技術(shù)。膜工藝主要應用于水的除鹽、物料分離以及一些特殊領域。下面主要對水處理中的膜處理技術(shù)應用進行簡要的分析探討。

一、膜技術(shù)的概述

過去膜處理技術(shù)在凈水處理領域主要應用于工業(yè)上純水、超純水的制取，膜技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)工藝中很難處理的問題，但是隨著膜工藝的發(fā)展，憑著膜工藝的低成本、運行管理也比較簡單的優(yōu)勢，已逐步被運用到生活飲用水的領域，尤其是在國外已建成了很大規(guī)模的生活飲用水處理系統(tǒng)。膜技術(shù)指的主要是將選擇性的多孔薄膜作為分離的介質(zhì)，讓分離出的溶液依靠某種推力穿過膜，低分子的溶質(zhì)通過膜，而截留大分子的溶質(zhì)，以此分離出溶液里分子量不相同的物質(zhì)，進而實現(xiàn)分離、純化、濃縮的目標。當前，膜技術(shù)被大家公認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ目茖W技術(shù)之一。近年以來，相關的膜電勢、擴散定理、膜滲析以及滲透壓原理等理論的研究與分析為膜技術(shù)的發(fā)展奠定了非常堅實的基礎，而科學技術(shù)的迅速發(fā)展更是促進了膜技術(shù)的實際應用。隨著膜技術(shù)的日漸成熟，其應用范圍也更為廣泛，生物、環(huán)境、化工、生物、食品等許多行業(yè)都有膜技術(shù)的運用。

二、膜技術(shù)的分類

1、反滲透膜技術(shù)：反滲透過程，顧名思義就是指滲透過程的反過程，其推動力是壓力差，也就是經(jīng)過在待分離液一旁加入高于滲透壓的壓力，以便使原液里的溶劑被擠壓到半透膜的另外一側(cè)。該項技術(shù)的主要特點包括膜選擇性高、操作簡便、不污染、易維修、結(jié)構(gòu)緊湊、無相變、能耗低等。

2、微濾膜技術(shù)：微濾膜將靜壓差作為推動力，通過篩網(wǎng)狀的過濾介質(zhì)膜進行篩分、分離。微濾膜是一種多孔的、表面均勻的薄膜，其特點包括過濾的精度高、過濾的速度快、膜孔徑均一、吸附量少、無介質(zhì)脫落等等，廣泛地應用于去除細菌或微粒、食品及制藥行業(yè)中進行除菌與凈化、去除半導體行業(yè)中超純水支配過程的顆粒、生物技術(shù)發(fā)酵液中制品的濃縮和分離等。

3、超濾膜技術(shù)：這是一種將壓差作為驅(qū)動力，通過超濾膜高精度的截留性能分離固液或者對不同分子量的物質(zhì)進行分級的膜技術(shù)。其主要的技術(shù)特點包括：可以同時對大分子或者膠體物質(zhì)進行濃縮與分離。此項技術(shù)同反滲透相比較，其具有能耗低、操作壓力低、設備投資與運行費用低、無相變、膜選擇性高等優(yōu)點，因此該技術(shù)廣泛應用于生物技術(shù)、工業(yè)廢水處理、食品、醫(yī)藥以及超純水制備等各個領域。

4、滲透蒸發(fā)膜技術(shù)：滲透蒸發(fā)，是一種由壓力驅(qū)動進行膜分離的過程，它主要利用液體內(nèi)兩種組分在膜里的擴散系數(shù)和溶解度間的差別，經(jīng)過滲透和蒸發(fā)，實現(xiàn)分離的過程，該技術(shù)的設備投資與運行費用是相對較低的。雖然近年對滲透蒸發(fā)技術(shù)的研發(fā)進展較快，但其單獨應用的經(jīng)濟性并不高。

三、膜技術(shù)處理的特點分析

膜技術(shù)的特點是能提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì)，占地少、運行操作完全自動化。在以壓力為推動力的膜分離技術(shù)中，RO（逆滲透或者反滲透）運行壓力高，能耗大，而且由于RO膜良好的截留性能，能將大多數(shù)無機離子（包括對人體有益的離子）從水中去除，長期應用這種水會影響人體健康，因此不宜作為飲用水廠的處理工藝。NF膜（納濾膜）對總鹽類的去除率在50%～70%左右，對二價離子如鈣、鎂的去除率特別高，在凈水處理中適用于硬度和有機物高且濁度低的原水（進水要求幾乎不含濁度），故僅適用于地下水處理。如用于地面水處理，則必須要有常規(guī)處理甚至UF-IIMF（超濾膜）作為預處理。UF和MF運行壓力低，不僅適于處理地下水，也適于處理地面水。由于膜技術(shù)是一種絕對的物理過濾作用，因此可根據(jù)原水水質(zhì)和被處理后的水質(zhì)指標，將其廣泛地應用于各種原水的處理。

（1）有機物含量低的地下水或地表水的澄清和消毒

（2）去除低濁度水中的有機物。

（3）輕微濁度水的色度去除。

（4）水的軟化。

（5）嚴重有機污染水的去除。

根據(jù)原水中有機物的含量，可選擇不同的膜，并根據(jù)需要在處理程序上做合理的組合。通過大量的實例可以看出膜技術(shù)適應各種水源的處理。對于常規(guī)工藝難以處理或處理效果不夠滿意的水源，用膜處理可以達到人們預想的水質(zhì)效果。膜技術(shù)在凈水處理中具有廣闊的應用前景。就目前情況而言，膜處理工藝比較適合于小型水廠。調(diào)查顯示當處理水量小于20000m3/d時，膜處理費用低于傳統(tǒng)處理工藝[1]。

四、膜處理工藝系統(tǒng)的流程

五、膜技術(shù)在水處理中的應用

1、在給水處理方面的應用

在法國、美國等西方發(fā)達國家中，已經(jīng)有越來越多的人在飲用運用膜技術(shù)所生產(chǎn)的飲用水了。尤其是對于淡水資源較為匱乏的地區(qū)，將處理后的污水、海水或者苦堿水作為直接性或間接性的飲用水源，已經(jīng)成為有效拓展水資源供應量的重要方法之一，比如：巴黎于1993年在郊區(qū)就建成一個納濾凈水廠，使用經(jīng)傳統(tǒng)處理的地表水來出產(chǎn)飲用水，這些地表水由三級納濾處理系統(tǒng)進行加工，能夠有效地去除內(nèi)含的殺蟲劑與THAs前體[2]。而對于使用污水生產(chǎn)高質(zhì)量飲用水的膜凈水處理技術(shù)來說，當屬美國丹佛市的膜技術(shù)水處理廠的成效最佳，該系統(tǒng)的反滲透裝置具有去除有機污染物與總?cè)芙庑怨腆w的重要作用。

2、在廢水處理方面的應用

膜技術(shù)的研究與應用幾乎能夠涉及廢水處理的每個領域，主要包括造紙、化工、食品或機械加工等領域的廢水處理中。當前，隨著污染的加劇與水資源的匱乏，公眾對于水資源的再利用與深度處理的呼聲不斷增高，如何最有效地回收與利用現(xiàn)存的水資源已經(jīng)成為我們需要重視的焦點問題，而廢水作為一種水資源也日益受到公眾的認可。同時，膜技術(shù)在處理廢水方面的發(fā)展也要不斷走向綜合化、全面化，不斷研發(fā)新型的膜技術(shù)過程，比如：滲透汽化、仿生膜以及生物膜等。以上這些工作不僅能夠有效地回收與利用水資源，更能推進廢水處理的不斷實現(xiàn)深度化，具有非常重要的社會效益、環(huán)境效益以及經(jīng)濟效益。

3、在特殊領域水處理方面的應用

運用膜技術(shù)方法處理放射性廢水，該項研究最終開始于20世紀的60年代初，其最先采用的是電滲析技術(shù)，現(xiàn)在又開發(fā)出了超濾與反滲透等新技術(shù)，這些技術(shù)在國內(nèi)外許多工程中都有運用[3]。另外，膜技術(shù)方法在處理垃圾填埋的滲濾液、含鋅廢水等特殊地廢水處理領域中也獲得了有效地應用。

結(jié)束語

在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的同時，人們對水資源的需求量也日益增大，對水質(zhì)的要求也是越來越高。然而，在水資源日益匱乏的現(xiàn)在，將膜技術(shù)應用于水處理中就顯得更為重要，以促使適應社會經(jīng)濟發(fā)展及人們的需求。

參考文獻：

[1]張安輝；游海平；超濾膜技術(shù)在水處理領域中的應用及前景[J]；化工進展；2010（2）

[2]趙文蓓；趙文蕾；膜分離技術(shù)在水處理中的應用與發(fā)展[J]；黑龍江水利科技；2011（6）

[3]胡士英；趙得地；董曉微；膜技術(shù)在水處理中的應用[J]；新技術(shù)新工藝；2010（5）