試分析全膜法水處理工藝技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

李 靜，姜娜

（山東省聊城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 聊城 252000）

近年來，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使人們的生活質(zhì)量有了很大提高，但是隨之而來的環(huán)境問題卻給社會發(fā)展和人類健康帶來了極大的威脅。其中水污染對人們的生活造成了很大影響。為了改善環(huán)境，防止環(huán)境進(jìn)一步惡化，人們必須重視環(huán)境，解決各種污染問題[1]。水作為人類的生命之源，它的污染不僅給環(huán)境帶來極大危害，同時(shí)對人類和動物的生命也造成極大威脅，對改善水質(zhì)、保護(hù)水資源也有很大影響。

1 傳統(tǒng)水處理工藝分析

在水處理過程中，按照水的用途和來源不同可以將其分為地下水、地表水和污水三種類型，其中地下水的受污染程度較低，被污染幾率也較小，水質(zhì)中含有的有機(jī)污染物和微生物等雜質(zhì)也較少。因此，可以認(rèn)為地下水是較為干凈的水源，但是由于地下水的硬度較高，因此需要進(jìn)行二次處理。地表水的污染程度和濁度也較小，但是由于其性質(zhì)存在特殊性，因此在水體中存在很多有機(jī)物、藻類和微生物。另外，在不同時(shí)期，如水位的漲落時(shí)期，水質(zhì)會被城市廢水或者工業(yè)廢水侵蝕和污染，進(jìn)而對整體水環(huán)境造成污染。因此，要想對水污染進(jìn)行治理，就要重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)和城市的污水處理問題。現(xiàn)階段人們對污水的定義很明確，即水質(zhì)受污染程度和濁度都比較高，水體當(dāng)中還含有較多的懸浮物、膠體、微生物和礦物質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)全面的環(huán)境保護(hù)，必須對含有以上物質(zhì)的水資源進(jìn)行處理。傳統(tǒng)水處理方法主要是采用活性炭對廢水中的雜質(zhì)進(jìn)行吸附處理，然后通過活性炭的過濾作用將水中的大分子物質(zhì)和膠體進(jìn)行濾除[2]。不過，采用這一方法，并不能很好地對有機(jī)雜質(zhì)和微生物進(jìn)行處理，尤其是對于工業(yè)廢水來說，只能去除部分小分子，而要想實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的全面去除，就需要采用更先進(jìn)的處理方法。

2 全膜法水處理工藝的技術(shù)優(yōu)勢

2.1 建設(shè)費(fèi)用下降

全膜法的占地面積較小，大約是臭氧活性炭水處理工藝的33～50%，因此，它的建設(shè)成本相對較低。另外，在現(xiàn)場設(shè)施的安裝中，安裝數(shù)量也較少，因而前期投入資金也較少。此外，由于全膜法不用進(jìn)行酸堿再生，因此工藝流程較為簡單，能夠很好地滿足環(huán)保要求。

2.2 性能全面提升

相較于傳統(tǒng)的水處理工藝，全膜法自動化程度較高，其自身具備的高低壓保護(hù)裝置能夠使系統(tǒng)安全性得到很大提升，系統(tǒng)中核心設(shè)備的故障率較低，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，并極大地降低了維護(hù)成本，提高了使用效率。另外，在系統(tǒng)運(yùn)行中，水的回收率也很高，經(jīng)過EDI的處理，所有水都能夠進(jìn)行回收利用，且水質(zhì)的穩(wěn)定性更佳。

2.3 調(diào)試簡單

在全膜法水處理過程中，不需要太多的前提條件，當(dāng)出水的密度＜5.0時(shí)，就能對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。并且，從調(diào)試開始到調(diào)試結(jié)束，所用的時(shí)間也比其他方法短，所使用的酸堿量也少，能夠符合環(huán)保要求。

3 全膜法水處理工藝技術(shù)

3.1 反滲透技術(shù)

反滲透方法是一種膜分離技術(shù)，它所涉及的設(shè)備有三種，即反滲透裝置、過濾裝置和高壓泵裝置。在整個(gè)工藝過程中，反滲透裝置的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)樗淖饔酶鼜?qiáng)大，能夠?qū)λ|(zhì)中的溶解鹽等其他分子進(jìn)行過濾，進(jìn)而達(dá)到水質(zhì)清潔和脫鹽的目的。反滲透技術(shù)是一種較為先進(jìn)的水處理方法，它是由特殊材料加工而成的半透明薄膜，它的使用特點(diǎn)是只允許水分子通過。薄膜分為醋酸纖維素反滲透膜和反滲透復(fù)合膜，這兩種膜的脫鹽率都能達(dá)到98%左右，并且對礦物質(zhì)、微生物、水溶性有機(jī)物等都有較強(qiáng)的阻隔作用，從而有效去除水體中的鹽類、膠體、細(xì)菌和大分子。在環(huán)保工程中使用反滲透技術(shù)時(shí)，可以通過變壓器對加壓進(jìn)行控制，降低高壓沖擊對反滲透膜的影響。在全膜法中，反滲透技術(shù)是其中的重要組成部分，它能夠有效地對膜進(jìn)行保護(hù)。在工業(yè)廢水處理中使用反滲透技術(shù)，需要添加阻垢劑，阻隔鎂、鈣等離子，使其形成固體污染物，便于后期的反滲透。另外，在反滲透工藝中，為了有效控制顆粒雜質(zhì)，需要改變分子量，完善有機(jī)質(zhì)，降低樹脂的使用周期，以此來降低酸堿的消耗。

3.2 EDI技術(shù)

EDI技術(shù)又稱為“填充床電滲析技術(shù)”和“電混床技術(shù)”，是一種高新技術(shù)，它的應(yīng)用原理是將離子交換技術(shù)和電滲析技術(shù)相結(jié)合，省去了酸堿參與環(huán)節(jié)和酸堿對樹脂的再生作用環(huán)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到提取純水的一種先進(jìn)技術(shù)。具體而言，EDI技術(shù)就是一種電結(jié)合離子交換樹脂形成填充床，然后生產(chǎn)高純水的技術(shù)。在全膜法水處理中，該技術(shù)的作用顯著，是水質(zhì)提純的最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有可再生、可持續(xù)生產(chǎn)、空間小、操作方便、水質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，而且，通過EDI提純，會大幅降低廢水和化學(xué)污染的出現(xiàn)幾率，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，避免水資源的二次處理。

EDI技術(shù)的應(yīng)用原理就是將具有膜極化改善功能的樹脂填充到膜堆，然后在電極的作用下，使膜堆產(chǎn)生電位差，然后通過離子交換膜的吸附作用吸附和去除水中的鹽離子[3]。在具體操作中，將直流電連接到模堆兩側(cè)的電極上，然后通電，直到出現(xiàn)電位差，促使水中的陽離子物質(zhì)向陰極的陽離子交換膜進(jìn)行移動，當(dāng)陰陽物質(zhì)聚集到一起后，再利用樹脂防止其出現(xiàn)極化，并調(diào)整電阻率，將其再次分解，進(jìn)行電離再生，形成H+和OH-，然后反復(fù)執(zhí)行該步驟，直到產(chǎn)生高純水。

3.3 超濾技術(shù)

膜法污水處理中還有一種常見工藝就是超濾技術(shù)，它是以污染物的物理性質(zhì)為基礎(chǔ)的處理方法。在外界壓力影響下，可以對污染物進(jìn)行分離和排除，對外部環(huán)境沒有過多的要求，水體中的污染物在常溫或者低壓條件下就能實(shí)現(xiàn)分離，所需要的設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單。在超濾工藝中，超濾膜全部采用高分子材料，運(yùn)行中不會發(fā)生質(zhì)量變化，不會放過任何雜質(zhì)，能夠極大地提高水質(zhì)清潔度?？梢哉f，超濾法是目前工業(yè)廢水處理中常用的一種處理方法，處理效率很高。

4 全膜法水處理工藝技術(shù)的應(yīng)用特色

從分析傳統(tǒng)水處理和全膜水處理技術(shù)來看，在全膜法水處理中，膜分離技術(shù)具有很多的應(yīng)用優(yōu)勢，如浸出速度快、操作簡單、自動化程度高、化學(xué)物質(zhì)去除率高、占地面積小、處理成本低、可靠性高、能夠有效控制水污染等[4]。在全膜法水處理工藝中，最重要的就是膜的制備。膜是水質(zhì)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在反滲透中，它是由特殊材料制成的能夠提高水質(zhì)滲透性的高性能膜，能夠?qū)腋∥锖途酆衔镞M(jìn)行過濾，降低水污染程度；反滲透是一種利用特殊膜提高水質(zhì)滲透率的操作，通過穩(wěn)定和耐熱的膜除去膠體、顆粒、有機(jī)物、微生物等污染物，它只允許水分子滲透的特點(diǎn)能夠極大地提高水質(zhì)的純度。同時(shí)還能夠降低水質(zhì)渾濁度，控制水的流動性，回收大部分水，且安全性高，水質(zhì)清潔度高；EDI技術(shù)是在原有的膜處理技術(shù)上產(chǎn)生的，它是全膜水處理技術(shù)的又一創(chuàng)新。它結(jié)合了離子交換技術(shù)和電滲析技術(shù)，能夠很好地提高水質(zhì)，降低水污染，同時(shí)它還能提高脫鹽效率，這是傳統(tǒng)的電滲析水處理方法無法達(dá)到的水平。另外，它還能促進(jìn)離子交換，不會產(chǎn)生酸堿再生問題，大大降低酸堿不平衡對水體的破壞，并在通電和脫鹽過程中，樹脂可以重復(fù)再生，從而得到干凈的水。

整體而言，膜水處理技術(shù)是通過超濾膜、反滲透膜、EDI技術(shù)運(yùn)行的水處理工藝，全膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：一是占地面積小，節(jié)省人力，操作人員少，各種設(shè)備費(fèi)用低；二是全膜技術(shù)具有自動運(yùn)行、系統(tǒng)運(yùn)行具有高壓、低壓保護(hù)裝置，因而提高了運(yùn)行的安全性，顯著地減少了操作和人員的使用；三是全膜技術(shù)具有操作簡便、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楣ぷ髁鞒淌菑念A(yù)處理開始的，每一步都有相應(yīng)的任務(wù)，不需要復(fù)雜的操作，也能夠保證水質(zhì)的安全穩(wěn)定。

5 全膜法水處理工藝技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

在工業(yè)水污染方面，改善水質(zhì)和保護(hù)環(huán)境的要求日益提高，以往的水處理方法已經(jīng)無法滿足污水處理的要求，而全膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用突破了以往的水處理方式[5]。現(xiàn)在，很多公司已經(jīng)使用了這種技術(shù)，如電子制造產(chǎn)業(yè)、化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)、制造行業(yè)等，為了滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，他們大都采用了全膜法水處理技術(shù)。結(jié)果表明，在25 ℃下水中電阻率均可穩(wěn)定大于18 MΩ。與此同時(shí)，在超濾、反滲透、EDI技術(shù)、超純水提取等工藝的應(yīng)用中，額外加入了滅菌劑，實(shí)驗(yàn)證明，加入滅菌劑能夠更好地達(dá)到殺滅細(xì)菌的目的，從而能夠有效防止斷絲問題或者膜污染問題的出現(xiàn)。水里有各種各樣的雜質(zhì)，反滲透工藝能在一定程度上阻止雜質(zhì)，由于反滲技術(shù)是以反滲透膜為核心，其材料具有一定的特殊性，是以反滲透復(fù)合膜和醋酸纖維素為主。除細(xì)膩的作用外，它還具有超熔作用，能穿透滲透分子，降低污染程度。在利用反滲透技術(shù)時(shí)，可以通過變壓器控制壓力，避免高壓對反滲透膜的影響。在整個(gè)膜工藝過程中，反滲透工藝是有效保護(hù)膜的重要組成部分，在用反滲透法處理工業(yè)廢水時(shí)，必須要加入阻垢劑，防止鎂、鈣離子形成反滲透污垢。另外，反滲透工藝工藝可以改變分子量，提高有機(jī)物的含量，減少脫鹽系統(tǒng)中樹脂的頻繁使用，從而降低廢水中的酸堿消耗，有效控制微粒污染。

由于膜處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，因此對于薄膜制作材料的選擇也比較特殊，包括醋酸纖維素和反滲透復(fù)合膜制成的反滲透膜，成色好，熔融能力強(qiáng)，能夠使水分子進(jìn)行有效滲透，從而降低水體中的雜質(zhì)污染。該技術(shù)在高壓泵的作用下，有效地防止了簡單高壓泵的直接影響，使其對礦物質(zhì)、微生物等雜質(zhì)有較高的處理效果。反滲透是膜法污水處理過程中的核心環(huán)節(jié)，對膜的保護(hù)至關(guān)重要，其作用是阻止鎂、鈣等水溶性物質(zhì)，促進(jìn)它們與灰塵的結(jié)合，促進(jìn)反滲透作用。同時(shí)，部分公司還在全膜反滲透方面采用了雙極性反滲透，進(jìn)一步提高了水質(zhì)純度，提高了環(huán)保工作的效率。雙極型反滲透低壓復(fù)合膜的使用壽命一般都超過五年，利用率可達(dá)97%以上，該膜具有較強(qiáng)的防污染效應(yīng)，且脫鹽效果非常好。

EDI技術(shù)采用電極和離子交換技術(shù)可使樹脂再生，并可多次電解去除水中的雜質(zhì)，從而提高水質(zhì)的純度。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步改善水質(zhì)并保證其安全，該公司還增加了拋光床的步驟，以去除水質(zhì)中極低濃度的離子，進(jìn)一步改進(jìn)了 EDI技術(shù)用于生產(chǎn)高純水的功能。使用不能再生的拋光板，可每年定期更換，它的目的是加強(qiáng)樹脂的釋放，以滿足清洗樹脂和進(jìn)一步提高水質(zhì)所不能滿足的要求。傳統(tǒng)的過濾與凈化方法是先凈化，再用砂濾過濾大的懸浮物，再用交換技術(shù)除去水中的鹽。實(shí)施該工藝既是二次酸堿再生，又是出水再脫除，而且工藝復(fù)雜，影響水的處理效率，不僅會污染環(huán)境，而且水處理的穩(wěn)定性較差。

6 全膜法水處理工藝的優(yōu)化措施

為了保證全膜法污水處理工藝的應(yīng)用效果，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

6.1 把控技術(shù)要點(diǎn)

6.1.1 溫度

一般而言，隨著水溫的不斷升高，反滲透產(chǎn)水量也會逐漸增加，脫鹽率就會繼續(xù)下降，原水中離子的擴(kuò)散速率也會隨溫度的逐漸升高（容易進(jìn)入反滲透）使水中離子含量增加，且脫鹽速度下降。所以，在應(yīng)用完整的膜水處理程序時(shí)，應(yīng)充分考慮溫度對反滲透廢水處理的影響，保證水溫在22 ℃左右。在低溫條件下，反滲透產(chǎn)水率下降，因此，廢水處理必須進(jìn)行水溫控制。

6.1.2 pH值

水體的pH值會影響脫鹽效果。正常情況下，如果pH值在6.5左右，脫鹽率最高，當(dāng)pH值下降時(shí)，脫鹽率會下降。因此，要控制廢水的pH值，提高脫鹽效率。

6.1.3 離子濃度

一般情況下，反滲透膜兩面的離子濃度差異與其鹽的還原率成正比，即濃度差越大，鹽還原率越高，脫鹽率就越低。在反滲透裝置中，受操作壓力的影響，水流量將繼續(xù)增加，可加快膜表面水的流速，并減小兩側(cè)的濃度差，提高脫鹽率。

6.2 完善全膜水處理方法

在污水處理過程中，要充分認(rèn)識全膜水處理方法的原理，熟悉污水處理廠的組成，重視相關(guān)的規(guī)范及問題，分析、檢測數(shù)據(jù)參數(shù)，確保廢水處理達(dá)到相應(yīng)要求。另外，還應(yīng)參觀同類企業(yè)，學(xué)習(xí)污水處理方面的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際，不斷完善和優(yōu)化全膜水處理方法。

6.3 完善規(guī)章制度

在采用全膜水處理工藝時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)管理，建立完善的管理體系，以確保全膜水處理工藝的應(yīng)用效果。應(yīng)用全膜法污水工藝，應(yīng)細(xì)化細(xì)節(jié)，建立規(guī)范制度，使員工自覺遵守相關(guān)規(guī)范[6]。與此同時(shí)，應(yīng)建立監(jiān)測系統(tǒng)，對各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行定期監(jiān)控，驗(yàn)證操作人員的標(biāo)準(zhǔn)化操作，確保參數(shù)處于合適范圍。同時(shí)，要經(jīng)常對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以免設(shè)備損壞影響廢水處理的整體效果，并要填好維修日志，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題。

6.4 培養(yǎng)技術(shù)人員

在膜水處理過程中，要注重技術(shù)人員能力的培養(yǎng)，不斷提高其技術(shù)水平。因此，要制定人才培養(yǎng)方案，針對技術(shù)隊(duì)伍現(xiàn)狀，采用導(dǎo)師制、新舊結(jié)合等方法，幫助新員工盡快熟悉工作流程。同時(shí)還要加強(qiáng)對老員工的培訓(xùn)，聘請經(jīng)驗(yàn)豐富的專家骨干對技術(shù)人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)，特別是要加強(qiáng)對膜處理原理、操作方法和錯誤檢測等方面的培訓(xùn)，以不斷提高相關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)水平，確保廢水處理的有效性，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

7 結(jié)論

我國的污水處理工藝和污水回用技術(shù)在科學(xué)技術(shù)的推動下取得了良好的進(jìn)展，并在具體應(yīng)用中取得了良好的效果。但是由于在基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備成本方面的投入不足，導(dǎo)致我國在污水處理回用方面還存在很大的缺陷?；诖?，相關(guān)部門應(yīng)該加大力度，從根本上推動我國污水處理回用工作的全面展開，為提高水資源利用率、減少資源浪費(fèi)奠定良好的基礎(chǔ)。