膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

黃旋律（貴陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司，貴州貴陽(yáng)550001）

膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

黃旋律（貴陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司，貴州貴陽(yáng)550001）

膜分離是一種新型高效的精密分離技術(shù)，在污水處理領(lǐng)域中獲得了較為廣泛的應(yīng)用，當(dāng)前，水體污染情況日益嚴(yán)峻，膜分離技術(shù)具有優(yōu)良的、廣闊的發(fā)展前景。對(duì)此，本文首先分析了膜分離技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，其次對(duì)膜分離技術(shù)在石油化工污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的闡述，以供參考。

膜分離；膜技術(shù)；污水處理；應(yīng)用

1　引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，人們生活水平與質(zhì)量得以提高的同時(shí)，對(duì)環(huán)境與能源問(wèn)題的重視程度越來(lái)越高，膜分離技術(shù)是一種新型分離、凈化與濃縮技術(shù)，其分離過(guò)程清潔、操作簡(jiǎn)單、能耗低、化學(xué)藥劑用量少，在污水領(lǐng)域中獲得了較為廣泛的應(yīng)用。為了更好的處理社會(huì)發(fā)展中日益嚴(yán)峻的污水問(wèn)題，有必要對(duì)膜分離技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析研究。

2　膜分離技術(shù)闡述

2.1膜分離技術(shù)的定義

所謂膜分離技術(shù)，即為在分子水平上，不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，選擇性分離的技術(shù)，半透膜又可稱為分離膜或是濾膜，膜壁上布滿了小孔，依據(jù)小孔的實(shí)際大小，可將其分為微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離操作通常采用錯(cuò)流過(guò)濾的方式進(jìn)行。同時(shí)，將膜分離與蒸發(fā)、吸附、萃取、化學(xué)反應(yīng)、生物技術(shù)等進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，還可形成膜蒸餾、膜分相、液膜、膜萃取、膜生物反應(yīng)器等一系列新型膜分離技術(shù)。

2.2膜分離技術(shù)的特點(diǎn)

①分離效果良好。通常情況下，膜分離可對(duì)納米級(jí)的物質(zhì)進(jìn)行分離，并且還可有效分離水中存在的消毒副產(chǎn)物、有機(jī)物與細(xì)菌、病毒等微生物。②分離能耗低。大多數(shù)情況下，在膜分離過(guò)程中，往往不會(huì)發(fā)生相變，節(jié)省了大量的能量損耗。同時(shí)，膜分離過(guò)程大多在常溫環(huán)境下進(jìn)行，需要加熱或者是冷卻的能量損耗極少，以反滲透法為例，其與其他分離法的能耗情況比較如表1所示。③操作簡(jiǎn)便。大部分膜分離設(shè)備均安裝了中控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵操作，快捷便利，一般不需要維護(hù)，安全可靠。④成本低廉。膜分離過(guò)程通常不需要添加藥劑，在一定程度上降低了分離成本，且還能夠避免增投藥物產(chǎn)生的二次污染問(wèn)題。

表1　幾種海水淡化方法能耗比較

2.3膜分離技術(shù)的原理

2.3.1反滲透的基本原理

采用理想半透膜將純水與鹽水隔開(kāi)時(shí)，理想半透膜僅允許水通過(guò)、不允許鹽通過(guò)時(shí)，膜純水一側(cè)的水便會(huì)自動(dòng)通過(guò)半透膜流入鹽水一側(cè)，此種現(xiàn)象即為滲透。如果在膜的鹽水一側(cè)施加一定的壓力，水的自發(fā)流動(dòng)就會(huì)因?yàn)槭艿揭种贫鴾p慢，當(dāng)施加的壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，水通過(guò)膜的凈流量為零，此種壓力即為滲透壓力。當(dāng)施加在膜鹽水一側(cè)的壓力不低于滲透壓力時(shí)，水的流向便會(huì)逆轉(zhuǎn)，此情況下，鹽水中的水將會(huì)流向純水一側(cè)，此過(guò)程即為水的反滲透（RO）處理的基本原理。

2.3.2微濾原理

微濾主要運(yùn)用微濾膜的篩分機(jī)理，在壓力的驅(qū)動(dòng)下，截留直徑處于0.1～1μm范圍內(nèi)的顆粒，例如懸浮物、細(xì)菌、少數(shù)病毒、大尺寸膠體，通常用于給水預(yù)處理系統(tǒng)。

2.3.3超濾原理

超濾主要運(yùn)用超濾膜的微孔篩分機(jī)理，在壓力的驅(qū)動(dòng)下，截留直徑處于0.002～0.1μm范圍內(nèi)的顆粒與雜質(zhì)，去除膠體、蛋白質(zhì)、微生物與大分子有機(jī)物，筒倉(cāng)用于鍋爐給水處理、工業(yè)廢污水處理、飲用水生產(chǎn)、高純水制備等。在給水處理中，常作為反滲透、離子交換的預(yù)處理。

3　膜分離技術(shù)在在石油化工污水處理中的應(yīng)用

3.1含油污水

由近年來(lái)我國(guó)的相關(guān)報(bào)道分析可知，我國(guó)每年產(chǎn)生的采油廢水達(dá)2～3億t，其含油量大多處于幾百到幾千mg/L?；诮?jīng)濟(jì)與環(huán)境角度，回注或是再利用含油廢水很有必要，通常運(yùn)用化學(xué)淤漿法與生化講解法進(jìn)行相應(yīng)的處理，處理之后再回注或是再利用，往往無(wú)法達(dá)到使用要求，而通過(guò)膜分離技術(shù)的應(yīng)用，可較好的解決此問(wèn)題。在進(jìn)行油田污水處理時(shí)，通過(guò)中空纖維UF膜的應(yīng)用，當(dāng)進(jìn)水含油超過(guò)100mg/L，進(jìn)出口壓力分別為0.16MPa、0.08MPa時(shí)，膜的透水量超過(guò)15mL/（cm2·h），透過(guò)液含油量不足10mg/L。采用磺化聚砜膜材料制作成平板式、管式UF膜，對(duì)含石油類物質(zhì)的煉油廠與油田污水進(jìn)行處理，原水含石油類物質(zhì)為10～80mg/L，處理截留率是石油類物質(zhì)的99.04%，懸浮物99.68%，硫酸鹽還原菌98.5%，腐生菌97.94%。通過(guò)UF膜對(duì)某油田河口水站的含油污水進(jìn)行1年的處理發(fā)現(xiàn)，水中的懸浮懸浮固體含量為0.56mg/L，含油量為0.5mg/L，透過(guò)液滿足低滲油田注水水質(zhì)要求。此外，膜生物反應(yīng)器在石油化工含油污水處理中對(duì)COD、BOD5、SS、濁度、石油類物質(zhì)的去除率分別可以達(dá)到76～98%、96～99%、74～99%、98～100%、87%，氨氮的脫除率超過(guò)90%，出水濁度低，水質(zhì)穩(wěn)定，易于回用。

3.2合成纖維污水

對(duì)于聚酯纖維，通常采用強(qiáng)堿水解重組的方式提升其纖維性能，水解之后的污水中往往含有一定的水解產(chǎn)物，可以先采用UF膜除去懸浮固體與膠體，然后再采用透過(guò)液酸化，經(jīng)NF膜濃縮后，重新用于生產(chǎn)聚酯纖維。在處理PET聚酯生產(chǎn)高濃度污水時(shí)，一般采用上流式厭氧生物膜工藝進(jìn)行，厭氧生物膜法具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，即便溫度低于30℃，依舊具備較高的去除效率。同時(shí)，當(dāng)進(jìn)水COD為5000～11000mg/L時(shí)，出水COD為1000～2500mg/L。采用UF技術(shù)對(duì)滌綸絲廠短絲油劑廢水進(jìn)行處理時(shí)，生產(chǎn)裝置經(jīng)過(guò)為期10個(gè)月的運(yùn)行，性能十分穩(wěn)定，對(duì)油計(jì)的截留率達(dá)到91～92%，通量達(dá)11～15L/（m2·h）。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理之后，濃縮的油劑可回用于再紡纖維上油，成品纖維性能良好。

3.3含氨及胺的污水

在氨肥、合成纖維、煉油等石油化工行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的含氨廢水，采用疏水性聚丙烯中控纖維膜對(duì)這些含氨污水進(jìn)行處理，氨的脫除率可達(dá)90%，不僅革除了水洗工序，還可實(shí)現(xiàn)氨的零排放目標(biāo)，并且還可對(duì)氨進(jìn)行良好的回收再利用。通過(guò)MF膜的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)膜的膜基氣體吸收過(guò)程，將其用于石油化工含氨污水的處理，氨的脫除率超過(guò)90%。同時(shí)，通過(guò)MF膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用，可將水中的COD、BOD、SS降低90～99%。此外，在催化劑生產(chǎn)過(guò)程中，通常會(huì)排放大量含有比例大約為0.8～1.5%的高濃度季胺鹽污水，先采用弱酸性離子交換樹(shù)脂吸附污水中的胺，然后采用NF膜處理，對(duì)其中的有用物質(zhì)進(jìn)行回收，處理之后的水可以重新使用。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，膜分離技術(shù)是一種有效的分離工藝，將其用于含油污水的處理，不僅能夠達(dá)標(biāo)排放、節(jié)約能源，還可回收有用物質(zhì)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)充分意識(shí)到，單一的膜分離技術(shù)一般無(wú)法徹底解決含油污水中的諸多問(wèn)題，還應(yīng)將其與其他處理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的集合，以充分發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，獲得最優(yōu)的處理效果與最佳的經(jīng)濟(jì)效果。

[1]蒲美玲，羅森曼，李少明.膜分離技術(shù)在低滲透油藏含油污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)用水與廢水，2014（45）：6～8.

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2095-2066（2016）31-0013-02

2016-10-22