膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用及發(fā)展

王金滿 張啟綱

（河南達(dá)新源新材料有限公司；河南銀金達(dá)新材料股份有限公司）

前言

在水處理技術(shù)研究發(fā)展過程中，膜技術(shù)被稱為是21 世紀(jì)的水處理技術(shù)。雖然發(fā)展時(shí)間較短，但其發(fā)展十分迅速，目前已在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，在水處理領(lǐng)域所具有的應(yīng)用前景也非?？捎^。作為膜產(chǎn)業(yè)下游的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，水處理成為膜材料發(fā)展的重要方向。微濾膜主要應(yīng)用于污水、廢水處理等領(lǐng)域；超濾膜技術(shù)在污水、廢水處理及回用和給水凈水領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；納濾膜技術(shù)主要應(yīng)用于純凈水、軟化水、無離子水、海水淡化等方面；而反滲透膜技術(shù)可應(yīng)用在海水淡化等領(lǐng)域。概括來說，膜技術(shù)的水處理應(yīng)用主要包括在以下方面：污水處理及回用、給水凈化、海水淡化。

1. 膜技術(shù)介紹

膜是由無機(jī)或有機(jī)高分子材料制作而成的一種具有分離性和選擇透過性特點(diǎn)薄膜。而膜技術(shù)是指利用不同物質(zhì)對(duì)膜的不同選擇性，借助外界能量或化學(xué)位差來達(dá)到將多種物分離、提純和濃縮的一種技術(shù)。

膜技術(shù)自推廣應(yīng)用起就迅速在水處理中得到了廣泛的應(yīng)用，目前水處理中常用的幾種膜處理技術(shù)主要有微濾膜技術(shù)（MF）、超濾膜技術(shù)（UF）、正滲透/反滲透膜技術(shù)（FO/RO）、液膜技術(shù)（LM）、納濾膜技術(shù)（NF）等。不同的膜技術(shù)適用于不同的水處理場(chǎng)合，且普遍具有設(shè)備簡單，占用空間小，操作便捷，容易控制，節(jié)能環(huán)保等多種優(yōu)點(diǎn)。

2. 膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

2.1 微濾膜技術(shù)介紹及應(yīng)用

較之其他膜技術(shù)，微濾膜技術(shù)是最早被提出并應(yīng)用，且應(yīng)用最廣的一種膜技術(shù)，它主要應(yīng)用于飲用水生產(chǎn)的預(yù)處理和初級(jí)處理環(huán)節(jié)，可以有效清除原水中的固體顆粒、懸浮物、細(xì)菌等其他物質(zhì)。在應(yīng)用微濾膜技術(shù)對(duì)飲用水進(jìn)行處理時(shí)，為達(dá)到良好的處理效果，往往需要將微濾膜技術(shù)結(jié)合其他膜技術(shù)和其他水處理方法來共同對(duì)水進(jìn)行處理，如超濾膜、納濾膜、吸附劑、混凝劑等。在微濾膜技術(shù)基礎(chǔ)上，有研究人員嘗試采用不同混凝劑對(duì)飲用水中的腐殖酸進(jìn)行去除及不同混凝劑對(duì)膜污染情況進(jìn)行了研究，得出了飲用水最優(yōu)出水水質(zhì)下的混凝條件與膜污染程度最小條件下的混凝劑類型與用量。還有研究人員以河水為試驗(yàn)對(duì)象，采用不同粒徑活性炭對(duì)河水樣品進(jìn)行處理，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大粒徑的活性炭比小粒徑的活性炭所造成的污染要更嚴(yán)重。

2.2 超濾膜技術(shù)介紹及應(yīng)用

超濾膜技術(shù)的清潔效率較高，其整體效果和質(zhì)量完全優(yōu)于傳統(tǒng)的工藝方法。能夠在一定程度上減少化學(xué)藥品的使用劑量，避免對(duì)環(huán)境和水源造成二次污染。超濾膜技術(shù)具有穩(wěn)定的酸堿性以及良好的化學(xué)性，可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)當(dāng)中。其具有耐高溫（最高可達(dá)150℃）的特點(diǎn)，超強(qiáng)的耐高溫性能能夠在一定程度上起到殺菌以及消毒的作用。在PH 值的規(guī)定范圍內(nèi)具有顯著的效果，但在較強(qiáng)的酸堿溶劑中效果不佳。超濾膜處理技術(shù)的精準(zhǔn)度越高，越能夠清除膠體物質(zhì)中99.99%的細(xì)菌以及有害物質(zhì)等。傳統(tǒng)的工業(yè)技術(shù)和方法在處理廢水過程中，不能夠滿足一般的處理工程，因此超濾膜工業(yè)技術(shù)能夠有效處理工業(yè)廢水，其在當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍廣泛，主要有：飲用水的處理方面、造紙的廢水處理、含油廢水的處理以及城市生活廢水凈化等其他方面。

超濾膜工業(yè)技術(shù)在人類飲用水問題的處理和凈化上，包括藻類生物、蠕蟲的殺菌、甚至是微生物病菌以及有機(jī)污染物等其他方面的處理效果能夠滿足規(guī)定的處理標(biāo)準(zhǔn)。采用超濾膜工業(yè)技術(shù)處理造紙行業(yè)的廢水，主要包括對(duì)于剩余產(chǎn)品的回收及再利用材料等，利用預(yù)濃縮漿清除廢水中的有害物質(zhì)。含油的廢水在處理過程中可以具體分為兩種狀態(tài)：油和乳化油。通常采用分離及沉淀方法，但表面活性有機(jī)物質(zhì)的作用方法與含乳化油的方式相同，水中存在的微米級(jí)物質(zhì)的油和離子很難在分離過程中使用，因此可以通過濾膜的水和有機(jī)物體能夠有效去除水和油的分離。城市的水污染的問題已經(jīng)越來越受我國的重視，伴隨超濾膜工業(yè)技術(shù)在城市日常生活中的污水處理過程中，膜技術(shù)對(duì)污水處理的效果日益明顯。

2.3 反滲透膜技術(shù)介紹及應(yīng)用

反滲透膜法是一種被廣泛應(yīng)用于海水淡化、苦咸水淡化、超純水制造、食品醫(yī)療等領(lǐng)域的膜分離技術(shù)，它的重要性正在日益提升。最早開發(fā)并且得到規(guī)模應(yīng)用于水處理的反滲透膜是非對(duì)稱醋酸纖維膜，但是隨著應(yīng)用市場(chǎng)的不斷擴(kuò)展，對(duì)膜產(chǎn)品的性能要求不斷提高，需要同時(shí)具有高脫鹽率和高產(chǎn)水量，還要有良好的耐用性。另外，為了節(jié)省能源，操作的運(yùn)行壓力就要求低壓、超低壓化。因此國內(nèi)外都頻繁地進(jìn)行了膜技術(shù)開發(fā)，各種膜產(chǎn)品的應(yīng)用性能和制膜法、復(fù)合膜化等技術(shù)都在迅速提高。

反滲透膜技術(shù)發(fā)展至今現(xiàn)已成為脫鹽水處理中的一種主要技術(shù)，除了脫鹽水，在純水、超純水制備、苦咸水處理和海水淡化等水處理中也達(dá)到了較為理想的處理效果，且非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。反滲透膜技術(shù)在脫鹽水處理中明顯的優(yōu)勢(shì)，國家諸多地區(qū)大型脫鹽水處理站中廣泛使用，如遼寧長海、山東威海、浙江舟山等。

2.4 正滲透技術(shù)介紹及應(yīng)用

正滲透技術(shù)對(duì)水的處理只需利用原料液與汲取液之間的滲透壓差即可實(shí)現(xiàn)膜的自動(dòng)分離，不需要依靠額外的驅(qū)動(dòng)力。自主膜分離滲透壓差的實(shí)現(xiàn)須滿足以下必要條件：汲取液提供一定驅(qū)動(dòng)力、選擇性滲透膜及膜組件允許水分子通過但不允許其他溶質(zhì)通過、汲取液稀釋后再濃縮。垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，主要污染物有重金屬離子、有機(jī)物、氮類化合物等，一般的處理方法效率不高，而采用正滲透技術(shù)，以氯化鈉作為汲取液、CTA 為滲透膜，可實(shí)現(xiàn)較高的處理效率和出水率，將多種污染物截留出來，且對(duì)膜通量影響較小。正滲透技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用所具有的較好效果已在實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，目前該技術(shù)還在不斷的發(fā)展與改進(jìn)之中。

2.5 液膜技術(shù)介紹及應(yīng)用

液膜技術(shù)最早起源于美國，上世紀(jì)70 年代傳入中國，在長期的研究應(yīng)用過程中，液膜技術(shù)逐漸在有機(jī)廢水、印染廢水等工業(yè)廢水處理中得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著越來越重要的作用。有研究人員對(duì)液膜技術(shù)在含硝基酚廢水處理中的應(yīng)用情況進(jìn)行了試驗(yàn)，硝基酚總?cè)コ矢哌_(dá)99.9%以上，能較好的保證處理后的廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。還有學(xué)者利用液膜技術(shù)通過提取杜仲葉中綠原酸進(jìn)行正交試驗(yàn)，研發(fā)出了液膜制備工藝及最佳工藝條件。

2.6 納濾膜技術(shù)介紹及應(yīng)用

納濾膜技術(shù)也稱膜分離技術(shù)，在膜分離技術(shù)的應(yīng)用過程中，以膜生物反應(yīng)器為主要設(shè)備、融合復(fù)合膜技術(shù)和生物凈化技術(shù)，可以對(duì)分離的水資源進(jìn)行一次性處理。過生物處理方式，有效地降低水中的有害污染性物質(zhì)或其他雜質(zhì)，將污水、廢水中的有害物質(zhì)降至最低。在經(jīng)過膜生物反應(yīng)器的膜分離技術(shù)的處理之下，可以將污水進(jìn)行排泄或再利用，減少對(duì)環(huán)境的危害。這種應(yīng)用膜生物反應(yīng)器的膜技術(shù)極其先進(jìn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的生化處理污水技術(shù)而言，有更為高效的水處理效率，可以在極其快速的條件下純凈水資源，并在自動(dòng)化的運(yùn)作方式之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備的維護(hù)。

結(jié)論

本文主要介紹了微濾膜技術(shù)、超濾膜技術(shù)、反滲透膜技術(shù)、正滲透技術(shù)、液膜技術(shù)及納濾膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用。膜技術(shù)是本世紀(jì)新水處理技術(shù)，擁有很大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用前景，誠然膜技術(shù)存在膜污染和局限性問題，但隨著膜技術(shù)發(fā)展的不斷成熟，相信膜技術(shù)會(huì)在水處理中發(fā)揮更大的作用，達(dá)到更好的處理效果，成為水處理中的主導(dǎo)技術(shù)，為我國水資源合理高效利用貢獻(xiàn)更多力量。因此，膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的未來必將擁有更廣闊的世界。