膜法水處理工藝在生活污水處理中的應(yīng)用

張明信 王立人 王亮

1 膜法水處理技術(shù)概述

1.1 膜處理技術(shù)的作用機(jī)理

膜法水處理技術(shù)主要依靠于“膜”的攔截功能，將流動(dòng)液體隔離成為兩部分，這種薄膜往往置于流體當(dāng)中，通過膜表面的微小空隙，將大分子物質(zhì)攔截，使小分子物質(zhì)順利通過。目前，在城市污水處理廠處理生活污水時(shí)，較為常用的膜處理技術(shù)包括超濾、微濾、納濾、反滲透、電滲析等。

1.2 超濾技術(shù)原理

超濾技術(shù)屬于納米頃薄膜分離技術(shù)，過濾介質(zhì)主要以中空纖維膜絲為主，并以膜絲內(nèi)外壓力差作為驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而對溶液進(jìn)行凈化、分離、提純、濃縮，使溶液色度與凈化度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。目前，超濾技術(shù)所應(yīng)用的材料多為改性PVC、改性PVDF以及PES，PVC材質(zhì)具有內(nèi)外雙皮層結(jié)構(gòu)，可以作為內(nèi)外壓同時(shí)使用，而PVDF以及PES材質(zhì)只適用于外壓。以處理含油污水的技術(shù)原理為例，在處理過程中，無須經(jīng)過破乳工序，便可以將油和水直接分離出來，分離出的流水當(dāng)中，含油量一般小于10mg/L，而濃油液的濃縮率能夠達(dá)到40%以上，而含油的濃縮液經(jīng)過熱分離以及化學(xué)提純等步驟，可以直接提取出污水當(dāng)中的油脂成分。

1.3 微濾技術(shù)原理

微濾技術(shù)主要以內(nèi)外膜壓力差作為推動(dòng)力，截留溶液中的污泥、砂礫等顆粒物或者隱孢子蟲等細(xì)菌。操作壓力通常介于0.7-7kpa之間，并借助于微濾膜處理溶液中的雜質(zhì)。其分離處理效果與微濾膜的孔徑大小有著直接關(guān)聯(lián)，一般情況下，選取的微濾膜孔徑應(yīng)當(dāng)介于0.025чm-14чm之間。微濾膜的種類主要包括纖維酯微孔濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、再生纖維素濾膜以及聚氯乙烯濾膜等。應(yīng)用微濾技術(shù)對原水進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，可以利用添加粉末活性炭的方法來溶解流水中的有機(jī)物，使其成為固相，這樣能夠提高流水中有機(jī)物質(zhì)的去除率[2]。

1.4 納濾技術(shù)原理

在應(yīng)用納濾技術(shù)處理污水時(shí)，水體中的滲透物能夠溶解在納濾膜中，并在溶解作用力下呈現(xiàn)出梯度擴(kuò)散態(tài)勢，此時(shí)，納濾膜與溶液中的電解質(zhì)離子產(chǎn)生靜電作用，由于電負(fù)荷強(qiáng)度存在較大區(qū)別，因此對溶液中顆粒物的截留效果也有所差異。納濾膜對特定的溶質(zhì)具有較好的脫除率，而對氯化鈉的脫除率偏低。因此，在凈化和處理污水時(shí)，只能去除三鹵甲烷中間體、農(nóng)藥或者合成洗滌劑等可溶性有機(jī)物。

1.5 電滲析技術(shù)原理

電滲析技術(shù)主要借助于直流電場，利用荷電離子膜的反離子膜的反離子遷移原理分離出溶液中的帶電離子，在分離過程中主要以電位差作為推動(dòng)力。使用的分離儀器稱為電滲析器，在機(jī)體內(nèi)排布陰、陽離子交換膜，在直流電場作用下，陽離子可以穿透陽膜向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，而陰離子穿透陰膜向正極運(yùn)動(dòng)，而得到滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的淡水。

2 膜法水處理技術(shù)在生活污水處理中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 超濾技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用

超濾水處理技術(shù)能夠有效分離生活污水中的大分子物質(zhì)，在處理過程中，這種技術(shù)無須借助于外界壓力，因此，單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源量較小，并且污水處理量相對較大，是生活污水處理工序中較為常用的一種膜法水處理技術(shù)[3]。但是，由于超濾技術(shù)所采用的設(shè)備精密度較高，無形當(dāng)中就增加了維修保養(yǎng)成本，比如利用海綿球?qū)\(yùn)營設(shè)備的清理工作需要3個(gè)月進(jìn)行一次，這就增加了維修保養(yǎng)成本與人工成本，而直接影響污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 微濾技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用

微濾技術(shù)常用的材料是微孔陶瓷，這種材料屬于無機(jī)非金屬材料，微孔的孔徑一般介于0.5—450чm之間，微濾技術(shù)在生活污水處理與飲用水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在處理生活污水時(shí)，能夠有效攔截和吸附水體中的SS以及各種膠狀體，同時(shí)，將污染物自身攜帶的病菌阻止在外，處理效果較為明顯。在處理生活污水時(shí)，分子直徑大于陶瓷孔徑的物質(zhì)被截留陶瓷表面，而小于孔徑的物質(zhì)被吸附在陶瓷孔道內(nèi)，而且處理過程不受酸性環(huán)境與堿性環(huán)境的影響，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性[4]。

2.3 納濾技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用

納濾技術(shù)對水體當(dāng)中的砷、汞、鉛等重金屬物質(zhì)以及揮發(fā)性有機(jī)物與致癌物質(zhì)，具有較好的去除效果。比如在處理苦咸水過程中，水體當(dāng)中的污染物成分多以氯離子、硫酸根離子、鈉離子形態(tài)存在，而納濾技術(shù)采用的薄膜孔徑介于1—2nm之間，并且具有電荷，對處理水體當(dāng)中游離的高價(jià)離子效果顯著。

2.4 電滲析技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用

因此，在處理生活污水中的木質(zhì)素時(shí)，常常采用電滲析處理技術(shù)，這種技術(shù)在外加電場的作用下能夠驅(qū)使木質(zhì)素快速通過單陽膜，進(jìn)而對木質(zhì)素進(jìn)行凝聚與分離，使生活污水的濁度大幅降低。近年來，隨著電滲析處理技術(shù)的日漸純熟，許多城市污水處理廠在處理生活污水時(shí)，能夠回收大量的木質(zhì)素，并對其進(jìn)行再利用，這就促進(jìn)了污水處理廠經(jīng)濟(jì)效益的提升，對污水處理廠的健康可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

3 結(jié)語

污水處理廠在對生活污水進(jìn)行處理時(shí)，可以結(jié)合超濾、微濾、納濾、反滲透、電滲析技術(shù)原理與實(shí)際應(yīng)用效果，合理選擇技術(shù)類型，在提高生活污水處理質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。