膜法水處理工藝在生活污水處理中的應用研究

中國市政工程東北設計研究總院有限公司，吉林 長春 130021

城市地區(qū)的污水產(chǎn)出量逐年提升，正在給我國的污水處理行業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。生活污水中存在許多難處理、成分較復雜的污染物，還含有大量的磷元素及其化合物，如果不對生活污水進行有效處理就直接排放，必然會造成自然水體富營養(yǎng)化的問題。為此，有關(guān)人員對此進行了研究，并取得了一定的成果。膜法水處理工藝正是其中最具有代表性的一種污水處理技術(shù)，在生活污水處理中發(fā)揮著不可替代的積極作用，能夠有效避免生活污水對環(huán)境造成破壞。

1 膜法技術(shù)與生活污水處理

膜法水處理工藝中的“膜”指的是一種薄凝聚物質(zhì)，它能夠?qū)α黧w進行分離，起到一個介質(zhì)性作用，可以將固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)二者分離，達到處理污水的作用，具有突出的滲透性與半滲透性特點。另外，膜法水處理工藝離不開各種分離設備的支持，整體應用效果比較好，還具有處理難度低、自動化處理效率高等一系列優(yōu)勢，在實際應用中得到了廣泛的認可和重視。目前比較常見的膜法水處理工藝主要包括微濾、納濾、反滲透、超濾等處理技術(shù)，它們有著截然不同的特點，因此也適用于不同的領(lǐng)域和方向。

從中國水資源分布情況來看，主要存在水資源分布不均勻、東西部失衡嚴重等特點，東南沿海地區(qū)的水資源豐沛，而西北地區(qū)、東北地區(qū)及華北平原一帶的水資源相對緊缺，缺水地區(qū)的生活用水比較匱乏。因此，加強生活污水處理、提升水資源的利用率是未來一段時間內(nèi)必須攻克的重要課題之一。人們的生活與水資源聯(lián)系密切，無論是日常飲水還是清潔食品都離不開水資源，這也正是生活污水雜質(zhì)較多且難以處理的原因。生活污水中包含的芳香烴、鹵代烴等多種烴類，很難在自然條件下分解，會給自然水體造成不可逆的負面影響，而經(jīng)過自然水體的大循環(huán)，這些污染物又會重新富集到人類體內(nèi)，給人們的身體健康造成巨大影響。因此，必須盡快采取措施提升生活污水處理效果，通過先進的膜法水處理工藝對污水中的芳香烴、鹵代烴等多種烴類進行過濾，使處理后生活污水水質(zhì)達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準，從根本上提升水資源重復利用的效果，同時還需要確保處理以后的生活污水中的物質(zhì)不會對自然水系造成嚴重污染，避免生活污水帶來的嚴重污染問題，進而確保我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

2 常見的膜法水處理工藝在生活污水深度處理中的應用

膜法水處理工藝是各種高新科技不斷發(fā)展的產(chǎn)物，在生活污水處理過程中扮演著極為重要的角色，特別是在具體應用中，膜法水處理工藝包含的各種處理技術(shù)往往能夠適應多種生活污水處理的需求。工作人員可根據(jù)生活污水處理標準、生活污水污染程度等，選擇合理的膜法水處理工藝，保證生活污水的最終處理效果。

2.1 微孔過濾技術(shù)的應用

微孔過濾技術(shù)是較為基礎性的膜法水處理工藝，其作用在于高效攔截直徑較大的物質(zhì)，從而讓水和污染物能夠順利地分離開來，屬于傳統(tǒng)過濾技術(shù)的更新?lián)Q代，孔徑比較小、直徑大于孔徑的污染物都會被攔截分離。在選用微孔過濾技術(shù)時，應考慮污染物的相關(guān)參數(shù)，合理選擇過濾膜型號，并調(diào)整好微孔濾膜兩側(cè)的壓力差，既要為水體流動提供充足的動力，又要避免壓力差過大造成的微孔濾膜破裂問題，從而確保微孔過濾技術(shù)的性價比。這種過濾技術(shù)在生活污水處理中的應用比較多，微孔陶瓷就是其中具有代表性的一種。相對于普通的微孔濾膜，微孔陶瓷顯然具有更突出的穩(wěn)定性，能適應更加復雜的使用條件且使用時間比較長，能夠?qū)τ头?、蛋白質(zhì)、脂肪分子等進行有效分離，保證生活污水的處理效果。

2.2 反滲透技術(shù)的應用

反滲透技術(shù)有別于傳統(tǒng)滲透過濾技術(shù)，其過濾動力同樣來自過濾膜兩側(cè)的壓力差。然而反滲透技術(shù)的壓力來自外部加壓，從而在抵消過濾膜兩側(cè)原有壓力的基礎上使溶質(zhì)停留在高壓一側(cè)，從而確保生活污水的處理效果。最開始，反滲透技術(shù)主要在海水淡化中發(fā)揮作用，后續(xù)才被引入生活污水的處理中。經(jīng)反滲透處理后，生活污水中溶解的污染物，不能溶解的懸浮物、膠體等都能夠被分離出去，整體應用效果非常好、處理速度極佳。該技術(shù)在歐美國家已經(jīng)得到了大規(guī)模應用，同時也得到了我國業(yè)內(nèi)人士的認可和關(guān)注。從反滲透技術(shù)出現(xiàn)至今的近30年間，該技術(shù)的應用范圍在不斷拓展，從簡單的含油脫脂廢水處理到較為復雜的放射性廢水和高層建筑廢水處理，反滲透技術(shù)都發(fā)揮了極其關(guān)鍵的作用，特別是在膜蒸餾、液膜、膜生化反應器等逐漸面世的情況下，反滲透技術(shù)的應用效果更上一層樓。例如，在日本東京某建筑面積在3萬m2以上的高層建筑生活污水處理中，反滲透技術(shù)就發(fā)揮了一定的作用，大樓排水包括洗手水、洗臉水、廚房水等，這類生活污水屬于清潔污水，要求處理效率高、運轉(zhuǎn)流暢、水回收率大、無異味等，反滲透技術(shù)恰好能夠滿足這些要求，并在實際應用中取得了極佳的效果。

2.3 超濾技術(shù)的應用

超濾膜的孔徑比微孔濾膜更小，讓污水在通過大致過濾以后再通過超濾膜進行處理，可保證最終的處理效果。污水在受到外加壓力的情況下，會通過超濾膜，而污水中存在的直徑比超濾膜孔徑大的污染物分子就會被分離出來，從而達到處理生活污水的目標。超濾膜的污水處理過程屬于物理性質(zhì)，因此不能對污水中含有的微生物進行過濾和處理，其屬于通水量較大、應用難度比較低的過濾處理技術(shù)，目前在日本等國家取得了突出的應用成果，在城市地區(qū)生活污水處理中發(fā)揮了重要作用。經(jīng)過超濾膜處理以后的水質(zhì)比較好，在進行殺菌消毒后就可以用于空調(diào)制冷、馬桶清潔、綠化灌溉、消防安全等方面，重復應用效果非常好。更重要的是，超濾膜系統(tǒng)的清潔難度非常低，定期進行一次反沖洗，將殘留在孔徑附近的污染物清洗掉即可保證超濾膜系統(tǒng)的正常使用。

2.4 電滲析技術(shù)的應用

電滲析技術(shù)是在外加電場影響下、推動陰陽離子定向移動的一種膜法水處理工藝，常見于海水淡化及生活污水處理，其中包含兩組膜組件，這是電滲析技術(shù)比較明顯的一個特點。在生活污水處理過程中，電滲析技術(shù)的主要應用對象為木質(zhì)素。木質(zhì)素是生活污水中最常見但也比較容易被忽略的污染物，如果不能對其進行有效處理，則可能造成嚴重的自然水體污染，而利用電滲析技術(shù)能夠有效分離和處理污水中的木質(zhì)素，保證生活污水的處理效果。更重要的是，經(jīng)過電滲析技術(shù)處理以后得到的木質(zhì)素可以直接用于造紙生產(chǎn)，資源將會得到十分有效的再利用，能夠在避免造成水體污染的情況下，提升資源重復再利用的效率。

2.5 其他膜法水處理技術(shù)

（1）EDI技術(shù)。這是一種比較新穎的純水凈化及制備技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)深度的鹽分離，有效改變污水酸堿問題，使處理后的水體符合環(huán)境保護標準。實質(zhì)上，這是一種電滲析技術(shù)及離子交換技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，通過電滲析膜的合理選用，借助陰陽離子交換作用，以溶液中接入的直流電場為動力，推動陰陽離子定向轉(zhuǎn)移，最終達到深度脫鹽的目標。除此之外，電解水反應作用下生成的水還能實現(xiàn)水再生目標，完成純水再生的任務。這種技術(shù)具有設備簡單、應用效果好、成本低廉等一系列優(yōu)勢，在生活污水處理中扮演著極為重要的角色。

（2）納濾分離工藝。納濾分離工藝也是膜法水處理工藝中比較具有代表性的技術(shù)，主要能夠?qū)θ芤褐械奈廴疚镞M行分離和攔截。利用納濾分離工藝進行污水處理時，一般需要將壓力控制在0.5～1.0MPa，在保證驅(qū)動效果的基礎上避免過濾膜破損問題。納濾分離工藝的納濾膜同樣具有選擇透過性，能夠攔截過濾特定的離子，因此其具有十分突出的過濾效果。一般而言，納濾分離工藝對二價離子的處理能力比較突出，實驗測定其處理效率可高達95%以上，而對一價離子的分離能力則比較有限，一般不超過40%。因此，納濾分離工藝一般用于地下水、河流等水體的處理，能夠有效截留其中的農(nóng)藥等污染物，保證水體的安全性和潔凈度。

3 結(jié)束語

城市地區(qū)排放的生活污水中往往含有大量的污染物質(zhì)，只有采取措施對其進行處理和過濾，才能保證生活污水的安全排放，才能讓水資源循環(huán)利用成為現(xiàn)實，真正提高水資源的利用效率，避免造成生態(tài)環(huán)境污染及水資源浪費。膜法水處理工藝正是有效處理生活污水的重要技術(shù)之一，微孔過濾技術(shù)、電滲析技術(shù)、超濾技術(shù)、反滲透技術(shù)等都在生活污水處理中發(fā)揮著極為重要的作用，能夠有效分離木質(zhì)素、農(nóng)藥、膠體及懸浮物等污染物質(zhì)。